威马EX5续航、电驱动技术和动力电池热管理策略(上)

室外最高温度温度超50摄氏度、全天候驾驶舱空调制冷模式,综合续航里程仅为260公里,新能源情报分析网深度解析威马EX5 400电驱动技术及动力电池热管理策略。

作为“造车新势力”的威马,首款车型威马EX5,共有3款车型在售。其中,300型(续航里程300公里)动力电池装电量为45.99度电;400型装电量为52.56度电;500型装电量为56.94度电。

自2018年10月威马EX5上市,至2019年8月(威马EX5 PRO已经开始销售),鲜有对这款车型电驱动技术和动力电池热管理策略深度解析的相关稿件露出。

新能源情报分析网评测组,在2019年8月8日抵达海南文昌,从威马官方的分时共享公司(即客行)租赁到1台威马EX5电动汽车,进行开启驾驶舱空调制冷模式下的综合续航里程、电驱动技术及动力电池热管理策略深度评测。

1、威马EX5 400电驱动技术:

2018年10月上市的威马EX5电动汽车,搭载1台最大输出扭矩160千瓦、最大输出功率315牛米、最高转速11600转/分、自重80千克的永磁同步电机(含单级减速器)。整车0-100加速时间为8.5秒;适配1组VDA硬壳电芯(宁德时代、天津力神和苏州宇量)构成的三元锂电池组件;动力电池组件适配液态冷却、电加热以及柴油电加热三种模式热管理系统(电加热和柴油电加热系统为选装);可支持300、400和460公里,三种续航里程的电池组件。

上图为拆除掉前行李舱的威马EX5 400电动汽车前部动力舱各分系统细节特写1。

蓝色箭头:动力电池高温散热循环管路补液壶

黄色箭头:电驱动系统、驾驶舱空调制暖循环管路补液壶

红色箭头:伺服动力电池的水冷板模块(高温散热)

绿色箭头:驱动电机控制模块+PDU+DCDC的“3合1”总成

橘色箭头:驱动电机(含减速器)

白色箭头:铝材质前行李舱支撑横梁(2组)

上图为威马官方发布EX5电驱动系统结构简图。

白色箭头:最大输出功率160千瓦,博格华纳提供的永磁同步电机(含单级减速器)总成

红色箭头:驱动电机控制模块+PDU+DCDC“3合1”总成

黄色箭头:“3合1”总成

蓝色箭头:电子水泵(伺服动力电池热管理系统)

绿色箭头:伺服动力电池总成的PTC模块(加热)

紫色箭头:位于后桥部分的柴油加热器,向PTC电加热模块传输加热后的“冷却液”的管路

上图为拆除掉前行李舱的威马EX5 400电动汽车前部动力舱各分系统细节特写2。

红色箭头:动力电池高温散热循环管路补液壶

黑色箭头:电驱动系统、驾驶舱空调制热系统循环管路补液壶

绿色箭头:伺服动力电池的水冷板模块(高温散热)

蓝色箭头:非可变流量的电子水泵

紫色箭头:伺服驾驶舱空调制热系统的PTC模块

比对,笔者在海南试驾的威马EX5 400电动汽车,威马官方发布的车型电驱动系统总成。笔者发现,试驾的这台威马EX5 400电动汽车,为针对南方市场的不具备动力电池低温预热功能的车型。因为与水冷板模块(高温散热)串联在一个环路的PTC模块(低温预热)被取消。

上图为疑似德尔福提供的专为驾驶舱空调制热的PTC模块(低温预热)特写。

这一型号的PTC模块(低温预热),也被长安逸动EV460、上汽荣威ei5选用。

2018年10月上市的威马EX5电动汽车,适配的最大转速11600转/分的驱动电机,与同时期北汽新能源、吉利新能源量产的主力车型搭载的12000转/分驱动电机有些差距,与同时期比亚迪量产的元EV360(低配车型)适配的15000转/分“3合1”电驱动总成相差甚远。

驱动电机转速越高,意味着在相同车速下转速更低、更省电,但是制造成本将会更高。而威马EX5驱动电机采用还是“2合1”电驱动总成(含减速器),驱动电机控制模块通过高压线缆关联。与同时期量产的北汽新能源EU5 R500车型适配的“全合1”EMD3.0电驱动总成(高压、低压、电机控制与电机及减速器高度集成),从控制策略和执行效率上差距显著。

上图为威马EX5电驱动分系统布置的位置简图。

白色箭头:OBC布置的位置

红色箭头:驱动电机控制模块布置的位置

需要特别说明的是,威马前部动力舱内部上端设定了一组行李舱,全部驱动模块都设定在一个较低高度的位置。OBC设定的位置与驱动电机最下端几乎持平、驱动电机控制模块+PDU+DCDC“3合1”总成最高端与驱动电机上端持平。这种尺寸较小,有利于提升集成度,增加空间利用率。

但是,有威马EX5车主表示,在涉水之后,OBC模块高压线缆接口,因为密封失效出现了问题。威马服务人员,仅对接口采用绝缘胶布缠绕给予解决。结构的设定让位于空间利用率,在没有保证硬件品控的前提下,或出现涉水之后的诸多故障。

2、威马EX5 400动力电池热管理策略:

在环境温度最高超过50摄氏度的高温环境,开启驾驶舱空调制冷模式,对威马EX5 400电动汽车日常用车和快速充电,两种状态的动力电池热管理策略进行解读。

上图为威马官方给出的EX5电动汽车动力电池热管理策略部分数据。

动力电池总成内部温度低于5摄氏度,激活低温预热功能;快充时,动力电池总成内部温度维持在25摄氏度;动力电池总成内部温度高于38摄氏度,维持在38摄氏度。

对于威马EX5而言,至关重要的动力电池热管理策略,凸显整车厂对电芯寿命极限的掌控,动力电池轻量化、液态循环管路优化以及源自动力电池装载电量用于驱动和热管理分配比例的平衡。

“怠速”状态并开启驾驶舱空调制冷模式的威马EX5电动汽车动力电池热管理策略:

在2019年8月早些时候的海南,最高气温可以超过55摄氏度。笔者在这一时期,评测威马EX5的动力电池热管理策略的时间,多选择午后14点-15点,最高温度超过50摄氏度时间段进行测量。为了更好地模拟日常用车习惯,在14-15点时间段之前,开启驾驶舱空调制冷模式并设定温度为22-24摄氏度(怕热伤风),以高速、中速和低速行驶1-2小时。

绿色箭头:动力舱内空调硬管表面温度约10-13摄氏度

白色箭头:动力电池热管理系统循环管路补液壶温度约为40摄氏度

蓝色箭头:为动力电池高温散热功能伺服的水冷板模块(高温散热)温度约为30摄氏度

全部评测过程约40分钟,“怠速”模式、驾驶舱空调制冷(22摄氏度),威马EX5动力电池热管理系统没有激活高温散热功能。为驾驶舱提供制冷的空调系统运行,传输冷却R134A制冷剂的硬管温度降至10-13摄氏度;与空调管路关联的水冷板模块,受“冷辐射”影响温度保持在30摄氏度。

白色箭头:伺服电驱动系统、OBC、驱动电机总成共用循环管路补液壶温度约为44.3摄氏度

蓝色箭头:伺服动力电池热管理系统的高温散热循环管路补液壶温度约为38-40摄氏度

动力电池循环管路内部冷却液的温度约为40摄氏度,这说明动力电池内部电芯温度保持在38-40摄氏度,仅进行自燃循环,没有将水冷板模块接入空调冷却量进行“冷交换”。

也就是说,在环境最高温度超过50摄氏度的海南,威马EX5电动汽车在日常使用中,动力电池热管理系统并不会激活高温散热功能,动力电池总成内部或者说电芯温度始终保持在38-40摄氏度。

快充模式威马EX5电动汽车动力电池热管理策略:

在海南的海口、三亚等旅游热点城市,充电桩的建设较为完善。但是,在万宁、文昌等二线旅游城市,快充桩建设的很少,多为慢充桩。为了测试快充模式威马EX5电动汽车动力电池热管理策略,着实废了折腾了一通。

在距离文昌30公里的某以吃鸡著名的农庄,有2组特来电建设的快充桩、6组慢充桩。上午11点抵达充电桩,没有发现燃油车辆占用充电桩的现象。

对威马EX5进行快充模式动力电池热管理策略时,不排除存在一些温度误差,不过这个误差应该不会超过5摄氏度。以一边儿小卖部购买的鲜榨冰椰汁温度为对比可见,威马EX5前保险杠(绿色箭头)被太阳直射的部分最高温度59摄氏度、冰椰汁(红色箭头)表面最低温度7摄氏度。

动力电池45%SOC值(剩余电量比例)、充电功率23.78千瓦(充电电流为65.9安培)、充电市场26分34秒、电芯温度34摄氏度。

最初充电时电芯温度从32摄氏度起跳,至电芯温度升至37摄氏度,动力电池热管理系统的高温散热功能被激活。

威马EX5电动汽车的动力电池热管理系统高温散热功能被激活后,源自空调系统的“冷量”,通过水冷板模块(高温散热)“冷交换”至散热管路。动力电池高温散热管路内部的冷却液,经过水冷板模块(高温散热)“冷交换”,为动力电池内部的电芯进行高温散热伺服。

红色箭头:动力电池热管理系统高温散热循环管路补液壶温度降至约23摄氏度

白色箭头:水冷板模块(高温散热)表面温度降至约15摄氏度

绿色箭头:通往动力电池总成内部的进出管路温度降至约18摄氏度

上图为威马EX5电动汽车前部动力舱,动力电池热管理系统高温散热循环管路补液壶(左)、电驱动系统高温散热循环管路补液壶温度对比特写。

环境温度最低点为12摄氏度、环境温度最高点62.2摄氏度、动力电池高温散热循环管路补液壶温度约为24.4摄氏度、电驱动系统高温散热循环管路补液壶温度约为44摄氏度。

充电时长51分钟、动力电池60%SOC、充电电流65.9安培、动力电池内部电芯温度降至36摄氏度。至最终充电结束时,电芯温度降至33摄氏度,动力电池热管理系统的高温散热功能始终运行。

笔者有话说:

在笔者的海南某品牌电动汽车内测全过程,驾驶威马EX5 400型电动汽车作为交通工具,全部行驶里程超过350公里,驾驶舱空调制冷模式全程开启并调节至22-24摄氏度。测试过程中,威马EX5 400型电动汽车只要空调开启,2组电子扇即可以低转速模式启动进行散热伺服。在停车“熄火”后,电子扇依旧会运行3-5分钟不等,持续对整车进行高温散热伺服。

在快充模式中,电芯温度超过37摄氏度,威马EX5 400电动汽车的动力电池热管理系统高温散热功能被激活,2组电子扇立刻进入高转速伺服状态,直至电芯温度降至正常设定阈值,才转入低转速伺服状态。

在日常使用中,威马EX5电动汽车的动力电池总成内部温度标定在38摄氏度。意味着无论出于什么样的负载工况,电芯温度都要在38摄氏度或高于38摄氏度进行不同倍率的放电。

在笔者测试过程中开启驾驶舱空调制冷模式,频繁进行急加速测试后,即可停车观察动力电池热管理系统,都未启动高温散热功能。与此同时,动力电池高温散热循环管路补液壶温度则超过了43摄氏度。即便野外测试环境,存在设备及手法的误差,高负载运行后电芯温度或超过38摄氏度接近40摄氏度。

而只有进行快充,电芯在短时间承受大倍率充电负载,电芯温度被设定在37-38摄氏度,才开启高温散热功能进行强制散热。

相对处于同时期量产的江淮iEVS4电动汽车、北汽新能源EU5R550、比亚迪秦Pro EV、吉利几何A电动汽车,在开启驾驶舱空调制冷模式,只要整车负载加大,电芯温度超过32-35摄氏度,动力电池高温散热功能都会被激活。

更夸张的是,江淮iEVS4电动汽车进行快充,只要电芯温度达到33摄氏度,动力电池高温散热功能都会被激活并稳定在这一温度。

笔者尝试研判混装3个不同品牌厂商提供的电芯构成的动力电池总成的威马EX5电动汽车,电池温度设定在38摄氏度的原因如下:

无论动力电池装载装载多少电量,分配用于驱动的电量都要高于用于热管理及其他分系统消耗的电量总和。但是,威马EX5的三款车型车主,都反应续航里程缩水严重,甚至400车型充满电后的综合续航里程约为200-250公里。

比对,威马EX5 400电动汽车存在着低温工况自行激活电池预热功能进行加热,高温工况停车“熄火”后,电子扇依旧运行进行延迟散热、动力电池内部电芯温度始终保持在38摄氏度,仅在快充模式电芯温度达到37摄氏度才开启高温散热伺服。。。

林林总总的看,威马在对动力电池热管理策略以及整车能量分配上的掌控力十分孱弱、对电芯寿命极限压榨较多、为了尽可能延长续航里程,分配给动力电池热管理伺服的电量较少(通过BMS)。

下篇文章,笔者将会丢威马EX5 400电动汽车,在高温工况综合续航里程进行解析,并对整车给出一个较为清晰且真实的技术评测报告。

未完待续。。。

文/新能源情报分析网宋楠

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