宋楠:长安亿东ET电驱动技术及动力电池热管理策略综述 尖峰集团股吧

股票资讯  2021-03-20 15:06:26

2018年11月,长安汽车在第二届香格里拉大会上发布了亿东ET电动车。2019年5月11日,长安益东ET上市。新车有两款,16.29万元(补贴后13.29万元)的炫酷版和17.29万元(补贴后14.29万元)的炫酷版,续航里程405公里。

亿东ET长宽高4535/1820/1530mm,轴距2700mm;转速12,000 rpm的自适应永磁同步电机,最大输出功率100 kW,最大输出扭矩245Nm;AVIC锂电池公司提供的NCM(镍钴锰酸锂)电池组件的负载能力为52.6千瓦时,能量密度为141瓦时/千克。亿东ET电动车可视为亿东EV460(参数|图片)的两箱版。

注:本文仅深入分析长安新能源亿东ET的电力驱动技术特点和动力电池热管理策略。

1.电驱动技术现状:

上图为长安亿东ET(参数|图片)电动车前动力舱技术状态特写。

蓝色箭头:OBC、配电装置、DCDC和驱动电机控制器的“4合1”组件

橙色箭头:“二合一”驱动电机和减速器总成

黄色箭头:“4合1”电驱动控制组件和“2合1”驱动电机组件共享冷却循环系统再填充罐

紫色箭头:伟巴斯特提供的PTC(加热)模块

灰色箭头:水冷板(与电动空调压缩机相关的动力电池的高温散热“冷交换”)模块

绿色剪刀头:驾驶舱空调加热系统、动力电池低温预热循环管道(预热)、动力电池高温散热循环管道(散热)共用的补液锅

红箭头:第三组功能未知的补液壶

根据长安新能源发布的技术规范,这一组由OBC、PDU、DCDC、驱动电机控制器、车辆控制器、驱动电机和减速器组成的机组称为“6合1”电驱动总成。只有12000转/分的驱动电机和减速器是“物理”组装的;驱动电机控制系统以及DCDC、OBC和配电装置模块(高压电源)是“物理”组装的。

2018年12月,长安科技日展出了一组最大输出功率为70 kW的“7合1”电动驱动系统总成。包括驱动电机、减速器、驱动电机控制模块、整车控制模块、DCDC、PDU和OBC以及7合1组件。这一组70 kW的“7合1”电驱动总成似乎并没有集成到长安新能源汽车中出售。

长安公开发布的70kw级“7合1”电传动系统总成,明确表示集成了驱动电机、减速器、电机控制、车辆控制、OBC、PDU、DCDC七个子系统。

但包括整车控制模块在内的“6合1”电驱动系统总成不包含在长安亿东ET改装的这一组中。虽然输出功率增加到120千瓦,表现出较好的功率输出性能,但属于低压电力系统的整车控制模块单独设置,很可能是基于集成技术的成熟。

上图是益东ET“6合1”电动驱动系统技术细节特写。

红色箭头:“6合1”电驱动系统组件

蓝色箭头:固定在驱动电机末端的铝合金悬架

黄色箭头:驱动电机+减速器总成

绿色箭头:钢支架(固定电驱动控制模块)

红色箭头:塑料支架,装有启动用铅酸电池

黄色箭头:车辆控制模块

作者在亿东et的动力舱里发现了一个有趣的技术设定点。

黄色箭头:50w真空泵(EP50),海拉提供

蓝色箭头:固定在防火墙上的气压传感器(由博世提供)

红色箭头:制动总泵(长安自主研发)

白色箭头:通过一套“三通”阀体连接真空泵、气压传感器和制动总泵的气压管路

气压传感器(黄色箭头)、“三通”阀体(绿色箭头)、制动总泵(红色箭头)和空气管道(白色箭头)都是细节特写。

在我之前的电动车评测中,几乎都采用了真空泵与制动总泵分离的策略。但早期基于“油改电”的电动车,仍然是适应传统车型搭载的制动总泵。由于没有发动机和曲轴来输出动力为真空泵产生真空,真空泵应该由电力驱动。Escape ET为制动总泵和真空泵增加了一套气压传感器,起到安全预警作用。

备注:真空泵油产自墨西哥,气压传感器由德国博世公司提供

橙色箭头:“6合1”电驱动系统组件

蓝色箭头:是“6合1”电驱动系统总成(电驱动模块和驱动电机)冷却伺服循环管路补液壶

紫色箭头:由伟巴斯特提供的5 kW PTC(加热)模块

灰色箭头:循环管道补液壶由PTC(加热)模块和水冷板(冷却)模块伺服

绿色箭头:与水箱相连的补液罐

红色箭头:从水箱盖到补液壶的管道

笔者通过目测基本可以确定益东ET电传动系统的技术状态。由车辆控制模块独立设定的“6合1”电驱动系统总成输出功率由70 kW提高到120 kW,目前主流车型设定转速为12,000 rpm。看似三组循环管,实际上只有伺服“6合1”电传动系统总成高温散热循环管(1组)和PTC(加热)水冷板(冷却)系列循环管(2组)起着至关重要的作用。然而,与水箱相关联的再水化釜不用于任何散热,而是用于平衡水箱(3组)的压力。

循环管道设置的三组补液罐中,只有两组补液罐起到散热伺服的作用,神秘的第三组补液罐也是可选的(回收因储存水箱压力过大而压出的冷却液)。

2.座舱空调和冷却模式的热管理策略;

打开驾驶舱内的空调和制冷模式,温度最低,风量在2档,以原来的“怠速”状态运行3分钟。

3分钟后,亿东et仪表板驾驶员侧出风口温度降至19.3摄氏度(白色箭头所示)。

据热像仪观察,伺服PTC(加热)和水冷板(冷却)循环管路中的补液釜(面)温度降至18.7℃(红色箭头所示)。PTC(加热)模块和水冷板(冷却)模块串联在循环管道系统中。空调制冷模式启动后,电动压缩机运行,通过R134A(制冷剂)对驾驶舱进行制冷伺服。

当整车控制系统和BMS在空调制冷模式启动后确定动力电池需要高温散热伺服时,一部分“冷能”被与PTC串联的循环管路中的冷却液“冷交换”,冷却后的冷却液通过一套“三通”阀体流入动力电池,为电池芯散热。

在环境温度为24摄氏度的北京,笔者在开启空调制冷模式,动力空调高温制冷系统自行启动后,对亿东ET进行了测试。在上图中,循环管路中补液罐的温度最低(18.7℃),而直接关联的PTC模块的温度为19.9℃。是指空调制冷模式启动后,与同一循环管路串联的PTC模块不运行,但冷却后的冷却液在动力电池内部循环后温度保持较低。

3.驱动空调制热模式的热管理策略;

打开驾驶舱内的空调制热模式,最高温度,2档风量,在原“怠速”状态下运行3分钟。

绿色箭头:第二组补液罐(表面)的问题提高到66.5摄氏度

橙色箭头:PTC(加热)模块(表面)温度升至约60摄氏度

白色箭头:通向驾驶舱加热器小水箱端的管道温度上升到66摄氏度左右

据热像仪观察,伺服PTC(加热)和水冷板(冷却)循环管路中的补液釜(面)温度升至66.5℃。因为此时室外温度为24摄氏度,电池组件需要高温散热伺服而不是低温预热伺服。因此,通向电池组件的“三通”阀体没有打开。

4.第三组循环系统补液罐的功能:

无论开启空调制冷模式还是空调制热模式,串联PTC(制热)和水冷棒(制冷)的循环管路都有明显的温度变化。而与水箱单向连接的第三组“神秘”补液锅几乎没有温度变化。

在前提下,第三组补液罐只通过一条小直径管道(水箱本体上方和水箱盖下方)与水箱相连。为了应对水箱内部压力的变化,第三组“神秘”补液罐仅用于储存被水箱压力“挤出”的冷却液。

其实第三组“神秘”的补液壶并没有实质性的用途。

5.快速充电模式下动力电池的热管理策略;

笔者得出该一动ET试验车处于全功率状态,然后在不同工况下进行了综合续航里程试验。试验结束后,对益东ET电动车(国家电网高速公路120 kW充电桩)进行交流快速充电试验。

充电开始时,动力电池的SOC为57%,电信温度为24摄氏度。

车载终端显示电池芯温度23摄氏度(可接受温差),充电电流97安培。

31分钟后,动力电池SOC为90%,电信温度升至29摄氏度,充电电流降至42安培。

在整个充电过程中(31分钟),动力电池的充电电流从97 A下降到42 A,电池温度从24°C(车侧显示23°C)上升到29°C(车侧显示29°C),说明在大电流充电的情况下,电池温度一直在上升,即使进入“涓流”状态(SOC接近满充时,电流下降)电池温度也不下降。在这个过程中,亿东ET动力电池的高温冷却系统并没有自我激活。然而,OBC内置在控制端的“7合1”电驱动系统组件(不包括驱动电机和减速器)需要持续散热。所以“7合1”电驱动系统总成也是在电子水泵的作用下进行散热循环。

内置OBC的“7合1”电力驱动系统控制端(表面)的进水管温度升至30.9摄氏度,这意味着第一组冷却循环系统开始运行。

作者有话要说:

长安一栋ET是一栋EV460的两厢版,其电驱动技术和动力电池的热管理策略基本相同。在我看来,120 kW“6合1”电驱动系统12000 rpm的电机转速一般,不适合15000 rpm的高速电机,也就是说高速时综合功耗高。

8900转/分,一动ET速度保持在120 km/h,顺势耗电14.2 kWh/100 km。

车载终端(液晶显示屏)可以读取更多的驱动参数,如电机速度、输出电流和动力电池芯的临界温度。

益东ET综合续航里程在北京室外温度22-26摄氏度下测试时,不开启空调制冷模式,综合耗电13-14kWh/100km;开启空调制冷模式,综合耗电15-17 kWh/100 km。

需要注意的是,综合路况包括五环四环三环二环、京通高速、长安街、拥堵严重的联络线。

可惜长安科技日展示的“7合1”电驱动系统总成被人为“阉割”为“6合1”总成,淘汰的车辆控制系统属于低压动力系统。高压电力系统和低压电力系统之所以不集成,不是因为需要模块化技术,而是因为信号干扰等不可避免的设置。

装载量52.6 kWh,使移动ET的综合续航里程更接近360 km。当然,续航里程评估是根据个人驾驶习惯、环境温度、交通流量来进行的。没有空调和制冷模式,13-14 kWh/100 km的综合耗电性能值得称道。

看似适合3套循环系统,实际上伺服用的只有2套。PTC(加热)模块和水冷棒(冷却)模块串联,减少了管道数量,提高了可靠性。PTC(加热)模块布置在防火墙附近,可以缩短管道长度,减少热量损失。这种技术状态也反映了长安新能源的一个技术特征。

遗憾的是,很多第三方购买或提供的配件也降低了对亿东ET车型技术潜力的开发。

正文/新能源信息分析网宋楠


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