通过比亚迪宋EV500热成像信号解析电驱动控制技术

在此前,笔者已经连续撰写了多篇关于比亚迪系新能源“三电”系统和动力电池热管理技术的系列稿件。本文为笔者第2次使用某型热红外成像系统,评测电动汽车多种使用模式下的温度热成像温度信号技术解读稿件。

1、为什么要对电动汽车热成像信号研判、分析和整理:

在大多数军用技术装备研发和装备环节,热(辐射)成像信号要尽量降低,或者与作战环境背景靠近。否则,容易被敌方用热成像、红外、微光等侦查手段获取,影响战术突袭达成度。

热成像信号的构成,源于动力、传动、散热以及电子设备使用环节,向外界“热交换”过程产生。通过均衡不同热源的功率,并加以不同配方的涂层抑制热信号发散,可有效降低己方被热侦查手段发现几率。然而在乘用车(家用车)领域热成像信号不会受到特殊手段干预。所以对比亚迪宋EV500多种模式下热成像信号研判,可以更直观的获取其电驱动控制技术状态。

比亚迪全新一代宋EV500补贴后售价为18.99-21.99万元;搭载一台最大功率为160千瓦,最大扭矩为310牛米的永磁同步电动机,适配1套“4合1”电驱动控制总成;搭载的三元锂电池的电池容量为62度电,工况续航400公里;前悬架为框型副车架+麦弗逊式独立架构,后悬架为副车架+铝合金材质多连杆架构。

2、比亚迪宋EV500“三电”系统和动力电池热管理策略:

上图为比亚迪全新一代宋EV500动力舱细节特写。

宋EV500搭载的“4合1”电驱动控制系统,为比亚迪研发和制造的适配多款乘用电动汽车、商用电动客车和电动卡车的控制总成。将电机控制器、DCDC、高压集线盒和充电器,原本分散布置的小总成,集成在一起,作为一个“4合1”大总成适配。这种“4合1”电驱动控制系统,有利于降低自重,减少线缆布设、提升散热效率和可靠性。

红色箭头:驱动电机、“4合1”电驱动控制总成共用的循环管路膨胀水壶

黄色箭头:动力电池低温预热系统和驾驶舱空调(制热)系统,共用的循环管路膨胀水壶

绿色箭头:动力电池高温散热系统和驾驶舱空调(制冷)系统,共用的循环管路膨胀水壶(被塑料护板遮蔽)

需要特别注意的是,比亚迪全新一代宋EV500电动汽车适配的最大输出功率160千瓦的驱动电机、“4合1”电驱动控制总成,也是秦EV300,秦EV450等车型共用。在过去的秦EV300和e5 300电动汽车基础上,在此对动力电池热管理系统进行了改进,使得宋EV500的动力电池热管理系统的制冷和制热系统的液态管路,由此前的共用1套,进化为单独各1套。

因此,这种独立的2组动力电池液态高温散热和低温预热系统(热管理),可以更精确的对动力电池的温度进行精准控制,并有利于提升动力电池驱动用电量比例,间接的提升续航里程。

上图为秦EV450电动汽车动力舱细节特写。

红色箭头:“4合1”电驱动控制总成

蓝色箭头:驱动电机、“4合1”电驱动控制总成共用的循环管路膨胀水壶

白色箭头:动力电池低温预热系统和驾驶舱空调(制热)系统,共用的循环管路膨胀水壶

黄色箭头:动力电池高温散热系统和驾驶舱空调(制冷)系统,共用的循环管路膨胀水壶

宋EV500的电驱动系统和动力电池热管理系统(硬件),在秦EV450基础上升级而来。

2、比亚迪宋EV500开启制热空调热成像信号:

在未开启空调制热模式行驶20公里后,笔者首先测试宋EV500的热成像信号。

上图为未开启制热空调的宋EV500被热成像仪扫描后,温度波普特写。

蓝色地表、背景、前机盖以及部分前格栅为低温区域,最低温度6.7摄氏度。

红色十字所致的是测温区内最高温度的右前轮,最高温度22.1摄氏度。

红色+白色区域为驾驶舱的最高峰值温度23.8摄氏度。

制热空调开启,内循环、出风模式为除雾+向下,温度调节至26摄氏度,风量1挡。

上图为宋EV500的空调制热模式开启并运行1分钟后,再次进行热成像扫描后的热辐射信号特写。

因为之前的行驶,轮胎和轮毂依旧温度达到约20摄氏度(红色区域)。前机盖以及后部环境区域温度处于较低状态,约6.2-10摄氏度。因为动力电池低温预热和空调制热散热循环管路及膨胀水壶位于动力舱内,启动后温度随之提升,导致前保险杠及前机盖靠近防火墙(风挡玻璃)区域的温度快速提升至15摄氏度左右。

驾驶舱内的文图提升显著,达到24.4摄氏度,甚至靠近出风口的最高温度为32.6摄氏度(白色区域)。

空调制热模式运行2分钟后,动力舱外的进气格栅为6.2摄氏度(最低温度)。动力舱内的“4合1”电驱动总成外壳温度较为均衡的提升至15-18摄氏度。动力电池低温预热和空调制热系统共用散热循环管路膨胀水壶的温度,达到最高点的68.1摄氏度。

空调制热模式运行3分钟后,动力电池低温预热和空调制热系统共用散热循环管路膨胀水壶的温度,达到75.1摄氏度。

空调制热模式运行4分钟后,动力电池低温预热和空调制热系统共用散热循环管路膨胀水壶的温度,降至70.9摄氏度。

空调制热模式运行5-7分钟后,动力电池低温预热和空调制热系统共用散热循环管路膨胀水壶的温度,降至40摄氏度。此时,驾驶舱内温度稳定在标定的26摄氏度后。

上图为动力电池低温预热和空调制热系统共用散热循环管路,膨胀水壶内的冷却液沸腾的特写。

在笔者记录宋EV500的空调制热模式开启后,动力电池低温预热和空调制热系统共用的散热系统立即启动,PTC加热器开始对循环管路内的冷却液进行了加温,并在3分钟达到PTC控制模块自动判定的最高需求温度75.1摄氏度。随着驾驶舱内达到预设的26摄氏度后,循环管路内的温度随即进行降低,并在PTC控制模块“作用”下,自动调节输出功率并停止或启动电子水泵(开闭循环系统),已达到满足驾驶舱恒温26摄氏度的同时,提升动力电池非行驶工况分配电量的使用效率。

需要注意的是,在笔者10月份测试秦EV450电动汽车发现,高速行驶2小时后随即进行快充,动力电池高温散热和空调制冷系统共用的散热系统就会即可开启,以保证电芯温度适中处于25-33摄氏度。

就在快充过程,随着动力电池(电芯)内部温度的攀升,秦EV450的动力电池液态热管理系统自行开启进行散热。

黄色箭头:动力电池高温散热和空调制冷系统共用的循环管路膨补液壶内的冷却液处于静止状态

红色箭头:动力电池液态循环管路补液壶内冷却液开始循环流动,温度提升至33摄氏度

3、比亚迪宋EV500快充模式热成像信号:

仍然是行驶50公里后,宋EV500使用国家电网建设的60千瓦充电桩快速充电。

电池剩余电量60%时,充电电流92安;电池剩余电量82%时,充电电流49安;此时电芯温度从25摄氏度提升至29摄氏度。

上图为宋EV500快充10分钟后,整车热成像信号状态特写。

白色箭头:温度处于最低区域的前机盖和驾驶舱(前风挡玻璃),5.2摄氏度

十字箭头:温度最高区域的前车轮,22.3摄氏度

红色箭头:60千瓦快充桩顶端峰值温度达到29.1摄氏度

上图为快充10分钟,宋EV500动力舱内的“4合1”电驱动控制总成热成像波普特写。

白色箭头:驱动电机和“4合1”电驱动控制总成共用的循环管路膨胀水壶温度约为13摄氏度

黄色箭头:“4合1”电驱动控制总成内充电机部分的温度约为20摄氏度

十字箭头:测试区域内(白色框架)最高温度点(25.5摄氏度)

红色箭头:瞬时最高温度点,动力电池低温预热和空调制热系统共用的循环管路膨胀水壶(25.5摄氏度)

在快充的全过程(约20分钟),宋EV500的动力电池电芯温度处于25-29摄氏度,动力电池低温预热和空调制热系统并未开启(循环管路内冷却液并为流动且沸腾)。

4、比亚迪宋EV500静置一晚热成像信号:

静置一晚后宋EV500整车热辐射信号波动幅度不超过5摄氏度,最低温度7.4摄氏度,最高温度12.2摄氏度,瞬时最高温度区域为背景的住宅楼墙壁镶嵌的空调室外机(14.4摄氏度)。

5、比亚迪宋EV500行驶热成像信号:

未开启驾驶舱空调制热模式,连续驾驶5分钟并动态监测宋EV500热成像信号。在这5分钟连续驾驶环节中,对宋EV500施加急加速、紧急制动,匀速行驶等操控动作。

基本上,宋EV500在做急加速、紧急制动以及匀速行驶等常见工况时,热成像仪显示的温度变化幅度不大(几乎可以忽略)。

来自宋EV500自身散发的热量,明显不如前驱动桥两侧车轮的温度。甚至动力舱盖的表面温度没有超过16摄氏度。由于关闭空调制热模式,驾驶舱内温度处于8摄氏度左右。对宋EV500的侧面进行热成像信号监测时,底部的动力电池热成像信号弱于车侧面折射的温度。

笔者有话说:

对于宋EV500的综合续航里程,在之前笔者撰写的稿件已经介绍的很清楚了,110公里/小时高速匀速行驶,60公里/小时中速匀速行驶、20公里/小时低速拥堵形势,并叠加开启空调制热模式,综合百公里电耗为20度电,续航里程300公里。如果以相同工况关闭空调制热模式,综合百公里电耗为17度电,续航里程364.7公里。

但是,在不同行驶模式下宋EV500的热成像信号变化幅度并不大。尤其,宋EV500适配的3组散热伺服系统(驱动电机+“4合1”电驱动控制总成共用的循环管路;动力电池低温预热和空调制热系统共用的循环管路;动力电池高温散热和空调制冷系统共用的循环管路)以功能为区分根本,性能表现优越。

宋EV500空调制热模式启动同时,与动力电池低温预热系统共用的循环伺服系统即可开启,快速加温至预设温度。当驾驶舱内温度处于恒定状态,PTC加热控制模块对电子水泵进行可变流量控制,降低循环速度并调节加热功率。甚至循环伺服管路停止运行,在舒适性和电池电量分配和续航里程方面的平衡,已获得温度精准控制。

截至目前为止,比亚迪宋EV500以及秦EV450电动汽车,适配的3组循环系统,看似结构复杂,成本较高,但是对温度控制的精准程度,是包括特斯拉、日产聆风以及奥迪e-tron等欧美日大厂制造的同型车型所不具备。

而这种温度控制的策略,也是可以移植到全新一代唐EV、秦Pro EV以及元EV等比亚迪新一代电动汽车。当然,在全新的“3合1”驱动电机系统、“3合1”电驱动系统的加持下,将动力电池低温预热和空调制热、动力电池高温散热和空调制冷2套循环系统结合后,依旧具备温度控制的精准能力。

而对温度的精准控制,将是更多新能源车制造厂,提升电驱动效率,在不增加电池电量前提下,稳定甚至提升续航里程的重要手段之一。

宋EV500的电驱动系统以及动力电池热管理系统的精准设定,仅是比亚迪在新能源核心技术潜心研发的一个表现。

同样是EV,一些同为450公里级别电动汽车的冬天续航“缩水”严重,而宋EV500在技术加持下续航更靠谱,能有效消除北方冬季低温地区用户在续航折扣上的担忧。不用担心户外停车,经过一夜风寒后“精神不振”。

阅读延伸:

自重2.05吨的比亚迪宋EV500,适配62度电电池,高速综合续航里程衰减较少的根本原因是电驱动系统高度集成,并且拥有分工明确的伺服动力电池和空调加热以及制冷功能设定,2套散热伺服系统和1套驱动电机与“4合1”电驱动控制模块循环伺服系统。这就意味着,宋EV500在高温或低温环境下,保证驾车舒适性同时,又可以精准控制温度,以平衡动力电池电量驱动用和功能供电量分配比例。

自重2.6吨的蔚来ES8适配70度电电池,高低速综合续航里程衰减严重的根本原因是电驱动系统集成度糟糕。更需要注意的是,在即将到来的冬季,ES8开启更耗电的空调制热模式后的综合路况续航里程的衰减,将会更加严重。

文/新能源情报分析网(换个角度看车市)宋楠

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