江淮iEVS4电驱动技术和动力电池热管理策略汇总

2019年上海车展,补贴后售价12.95-15.95万元的江淮iEVS4上市。4个版本的江淮iEVS4,分为355公里、402公里和470公里3个续航里程设定。

其中,最大续航里程470公里版本,搭载江淮华霆生产的66度电电池包,应用21700型NCA(镍钴铝)电芯。

四个版本,均匹配相同的最大输出功率110kW、最大输出扭矩330Nm的永磁同步电机。需要特别关注的是,江淮iEVS4热管理系统,由电驱动热管理系统和动力电池热管理系统组成,动力电池热管理包含高温冷却和低温预热系统。

备注:本文仅对江淮iEVS4电动汽车电驱动和动力电池热管理技术状态深度解析。

1、江淮iEVS4人机交互系统设定亮点:

江淮iEVS4的驾驶舱的仪表台采用更细腻的“软”包裹,横置的中央显示屏“内置”了多种APP,以及跟行车能量分配和充电有关联的显示项。

在以往销售的江淮iEV系列电动汽车中,集成了不同版本的能耗输出状态信息。在江淮iEVS4能耗显示项中,驾驶员可以读取瞬时百公里电耗、历史百公里电耗等信息,还可以清晰获取驱动电机电量输出/回馈状态,以及制冷/制热空调开启后的电量消耗数值。

在充电选项中,可以清晰获取当前续航里程状态(动力电池SOC数值),充电电流和充电电压状态。

在汽车设定选项中,可手动开启“冬季电池预热”功能。在冬季低温情况下,开启冬季电池预热选项后,在动力电池电量充足情况下,可以使用动力电池本身电量,通过PTC加热热管理系统冷却液,为动力电池进行预热;同时,也可以在充电状态时,利用充电桩输出的电量为动力电池内部电芯进行预热。

江淮iEVS4的动力电池预热功能,根据环境温度和电池内部温度自行激活预热功能,也可以手动开启电池预热功能。这一人性化的设定,目前也仅有少数几个品牌车型提供。

同时在全液晶仪表上,也设定了电池温度显示项(红色区域),用户可直观的了解动力电池的温度。

2、江淮iEVS4电驱动技术状态设定:

iEVS4应用的电驱动技术为江淮新能源第3代技术平台解决方案。2010-2013年,江淮第1代技术平台采用分布式风冷散热电驱动系统,模块化控制策略,基于燃油车平台的制动和转向分系统电动化。2013-2017年,江淮第2代技术平台采用分散式液冷电驱动系统,集成化控制策略,具备能量回收的电动化车型平台。2017年至今,江淮第3代平台采用集中式液冷散热电驱动系统,集成化控制策略,智能化电动汽车车型平台。

图为江淮iEVS4动力舱内各分系统细节特写。

红色箭头:驱动电机和DCDC“2合1”总成

黄色箭头:PDU

白色箭头:OBC

绿色箭头:“2合1”总成、PDU、OBC和驱动电机散热循环系统水壶

蓝色剪头:动力电池热管理系统循环系统水壶

从iEV7S开始,江淮新能源就应用了动力电池液冷恒温技术,为动力电池适配了完善的热管理策略。至采用21700型NCA电芯的江淮iEV4S,在动力电池散热需求进一步降低的前提下,对热管理策略进行了优化。

白色箭头:驱动电机+DCDC“2合1”总成

蓝色箭头:PDU(高压配电盒)

红色箭头:OBC(充电机)

江淮iEVS4动力舱内设定了动力电池热管理系统的PTC、冷却器以及相关伺服用电子水泵和“3通阀体”。江淮iEVS4的动力电池热管理系统,由PTC模块(制热)和冷却器模块(制冷),通过管路和电子水泵串联成一个完整的循环管路。

动力电池低温预热模式:

冷却液被电子水泵“压”入通电后的PTC模块进行加热,经过加热后的冷却液再被“压”入动力电池总成内部,对电芯进行预热。与此同时,一组“3通”阀体开启,将被加热后的冷却“压”入驾驶舱仪表台内“隐藏”着的暖风小水箱为驾驶舱制热。

动力电池高温散热模式:

冷却液被电子水泵“压”入水冷板,与此同时电动空调压缩机开启运行,“冷量”经过R134A(制冷剂)传输至水冷板。在来自空调系统的2组管路(R134A)和来动力电池热管理系统2组管路(冷却液),都连接至水冷板并进行“冷交换”。经过冷却后的冷却液再被“压”入动力电池总成内部,对电芯进行高温散热。

上图为江淮iEVS4动力电池总成特写(后部)。

这由江淮华霆生产的动力电池外壳由塑料(上壳体)和铝合金(下壳体)构成,内部集成天津力神提供的21700型NCA(镍钴铝)电芯。

动力电池总成前端,设定2组高压线缆接口、2组液态管路接口(黄色箭头)和1组BMS通信线缆接口。全部管路结构,被一组塑料护板遮蔽。

上图为21700型电芯和18650型电芯形制对比特写。

蓝色箭头:18650型电芯

红色箭头:21700型电芯

“18650”一种标准性的锂电池型号,18表示直径为18mm,65表示长度为65mm,0表示为圆柱形电池。21700型电芯,也依据这一技术标定。

18650型NCA电芯,多用于特斯拉S/X电动汽车。由于特斯拉S/X电动车加速、续航、充电和安全层面的设定极为糟糕。在随后的特斯拉3上使用了改进的21700型电芯。

21700型电芯较18650型电芯单体更大,能量密度更高,意味着在相同体积的动力电池总成内部,可以用跟少的电芯数量(电极焊点),获得相同或者更长的续航里程同时安全系数更高。

上图为江淮新能源某款电动汽车21700型电芯模组技术细节特写。

排列均衡的21700型电芯,被塑料框架固定,抑制车辆行驶过程中出现的纵向、横向、水平方向的位移。

模组塑料框架间,围绕21700型电芯铺设“偏管”。“偏管”内部的冷却液与动力舱内PTC和水冷板串联的管路接通,已获得高温散热或低温预热伺服。

白色箭头:21700型电芯

红色箭头:与其他模组“偏管”关联的管路接头

绿色箭头:“偏管”内部的冷却液流向

根据车型和动力电池装在电量不同,模组的形态和模组数量也有所不同。不过为21700(18650)型电芯伺服的“偏管”式循环管路技基础技术相同。不同的是,根据电芯形式和串并联差异,“压”入“偏管”的冷却液流量、“冷交换”与“热交换”率有所不同。

上图为江淮iEVS4动力电池内部技术状态特写。

每套21700型电芯模组,都由1条检测循环管路温度传感器和1组高压线缆压力保护传感器构成。为的是,任意1套模组出现温度或短路故障,都会第一时间将信号传递给主BMS,并交由整车控制系统进行判断和操作。

这一“熔断”机制,使得江淮iEVS4整车主被动安全性能得到提升。

笔者有话说:

此次合肥试驾江淮iEVS4电动汽车,前后共行驶100余公里。对其电驱动技术状态和尤其重要的动力电池主被动安全设定,有了初步的了解。源于整车层面的动力电池热管理策略,江淮摈弃了以往电驱动循环管路试驾高压的政策,采用相对偏保守的设定。没有搭载“811高镍”电芯的车型试驾,笔者不能判定其技术安全状态。不过确定的是同时期上汽、吉利、北汽新能源,在随后车型中依旧没有适配“811高聂电芯,从根本上就忽略了电池安全一至关重要选项。

本文将在随后推出《宋楠:解析江淮iEVS4高温工况充电动力电池热管理策略》

未完待续。。。。

文/新能源情报分析网宋楠

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