内燃机时代的“三大件”通常指发动机、变速箱和底盘,这也是衡量一辆车好与坏最根本的组成部分,也是一辆内燃机车型最核心的零部件。
来到电气化时代,核心三大件完全变了样,电机、电池和电控组成一辆纯电车型最重要的部分,俗称“三电系统”。刚好,这次有机会参观了威马位于浙江温州的工厂,并进一步了解到威马汽车在三电系统方面所做的努力,我们发现威马推出的第二代热管理系统居然可以让续航增加100km,这算是威马汽车的“黑科技”吗?
不同于特斯拉与松下的合作,国内不少新能源企业在动力电池的采购上更青睐于宁德时代。当然,与全球动力电池装载量排名第一的宁德时代合作不仅仅是众多新能源车企的目标,也是众多消费者的期望,而宁德时代在动力电池的建树想必大家都有目共睹。
NCM811锂电池是宁德时代大规模商用的最新动力电池型号,NCM分别代表三种化学元素:镍、钴、锰;而811则代表镍钴锰的成分比例为8:1:1。
相比起NCM523和NCM622,NCM811的电芯能量密度可以做到280Wh/kg,而523跟622只有200Wh/kg和230Wh/kg,这对续航里程的长短有着最直接的影响。像威马EX5 520就是采用NCM811的锂电池,系统能量密度为166Wh/kg,续航里程可以做到520km。
当然,有动力电池还不够,热管理系统的加入让电池的工作温度、充放电的效率、稳定性等方面有着至关重要的监控和调节功能。而引起电池稳定性失控等关键因素就是热管理系统失控所造成的,其重要性可见一斑。
当然,比起523型号等电芯,811电芯有着更好的稳定性跟耐用性,但是没有一套好的热管理系统辅助,也难以发挥它最佳的工作状态跟使用寿命,那么被威马称为“黑科技”的电池管理V2.0系统到底有什么新能力?
不同于其他纯电车型热管理系统中采用“电加温”的设计,威马的电池热管理系统采用“电加温”和“油加温”两套整合方案。在第一代热管理系统中,当电池包温度处于-30 - 0℃时,威马本身自带的柴油加温系统会开启加热,来确保电池包在极低温度状态下放电或者充电时让电芯效率达到更优,为电池组提供辅助加温的作用。
当温度在0℃及以上时,油加温系统并不会参与工作,此时将会靠纯电加热模式来让电池包充放电时保持更优的电芯效率。
但在电池热管理系统V2.0中,当电池包温度处于-30℃-25℃时,油加温系统会根据电池包不同的状态进行加温调节,而电加温系统则会在0℃以上进行按需工作,来让电芯充放电的效率达到更优。通过电加温以及油加温系统的双重运作下,实现电池包在-30℃-50℃不同温度下的充放电过程都能获得最佳的温度区间,让电池包处于恒温的状态,获得更高的适应跟稳定性。
当然,在电池包温度过高时,那么充电效率会降低,同时也会因温度过高造成电芯受损甚至起火的情况,此时热管理系统就会对电池包进行冷却,来确保电池包的温度尽量保持恒温状态。
有意思的是,第二代热管理系统V2.0中,威马引入了“冬季续航增程系统的概念”,众所周知,在冬季开启车内空调制热会进一步消耗电量,让里程焦虑问题加剧。然而,威马通过柴油加热过程产生的热量导入到乘员舱,避免空调过度消耗电能从而降低车辆的续航里程,这个做法让车辆在冬季的续航表现得到提升。
根据威马所做的测试,在-7℃的环境下将车辆静置13小时后,把空调温度开至最大,当车内温度达到21℃时,将空调设置在23℃不变。同样是53.5kWh的电池包,使用第一代热管理系统时,放电量51.46kWh(97%),空调消耗了14.53kWh;使用了第二代热管理系统后,放电量53kWh(99%),空调消耗了1.29kWh;相比较而言,整体电耗下降了13.24kWh,相当于节约了100km的NEDC续航里程,使冬季续航里程增加了20%。
第二代热管理系统V2.0的引入后,在电池包加温和冬季续航增程系统的双重作用下,充电一次,能让车多开两到三天,让冬季电动车续航里程“打骨折”的情况得到了有效地改善;同时,也带来了更加安全、高效、稳定以及便捷的用车体验。
当然,由于威马的第二代电池热管理系统V2.0将柴油加热后产生的热能导入到乘员舱,来降低电池本身被空调所消耗的电能,所以柴油的油耗相对会有所增加。在加满一箱柴油(10升)的情况下,假设每天用车2小时,那么一箱柴油能够使用2周到20天左右。
从威马第二代热管理系统所做出的改变我们不难发现,其特有的、独创的电加温与油加温模式确实让我们对电动车的电耗问题有了全新的认知。目前,这套热管理V2.0系统已经在威马EX5 520车型上开始使用,而月底广州车展上市的EX6车型也会搭载热管理V2.0系统。
而在电池包的开发上,威马EX5使用了DP780高强度钢壳体,并用内支架以及高强度筋对电池包壳体进行加固。同时,在电池包壳体内部四周预留了缓冲空间,让电池包受到外界冲击时,壳体能够有效溃缩,进一步抵御碰撞和挤压所带来的冲击。在壳体的外层,使用了高分子防护涂层,来缓冲碎石子的撞击以及避免泥土长时间附着所带来的侵蚀问题。
电池包壳体(下)
高分子涂层
一个电池组模块由4个电芯打包组成,而电池模组外壳采用铝制中空设计,对内部电芯起到进一步保护。每个电芯模组内有2个温度传感器,能够对电芯温度进行精确的检测,并通过BMS和BTMS对所有电芯进行监测,保证电芯的温差控制在正负2度之间。
电芯温度传感器
BMS
在电池包尾部威马还布置了一个泄压防爆阀,该泄压防爆阀采用透气防水的高分子聚合透气膜,一旦电池包内因为电芯故障产生温度升高,导致内部压力增加时,该泄压阀可以进行爆破,让电池包的内外压差能够达到平衡。并且,威马还对电芯单体电压和电池包总压进行实时采样监控,一旦发生监控异常,MSD开关将会及时切断高压电路。
泄压防爆阀
MSD开关
在电池模组的底部,威马还布置了一排铝制水冷板,水冷板上面覆盖着一层导热硅胶材质,让电芯的的导热效率更高,并实现对电芯温度的均匀控制。同时,威马采用了独立的液冷回路,将电池包冷却跟动力系统冷却分开,不仅能够做到对电机系统跟电池包更好的冷却效果,还能进一步提高对电池包温度控制的精确度。
铝制水冷排
当然,威马的电池包壳体还采用了罗杰斯BISCO高弹体硅胶系列密封垫,使其拥有IP68等级的防尘防水能力。在电池包组装完毕之后,电池包将会进行气密性检测,检测的内容包括热管水排气密性、水排气密性是否达到250kPa的标准以及整包气密性。
密封垫
同时还有2项抽检项目以及电气性能检测、电化学特性检测等21项全检项目,只有电池包100%检测完并没有问题,才会下线进行装车。
21项检测
当然,威马也对811电池包提供终身质保的服务,虽然我们很难将一辆电动车正常情况下开至报废,但对于自己在电池包耐用性、稳定性以及安全性方面威马有着较高信心。
威马在三电技术上的一些创新做法不同于其他车企,例如柴油加温系统、油加温的热量导入车内降低空调原本对电量的消耗等;当然,这一切都是为了给用户提供更好的用车体验以及更安全的用车保障;而用车安全,也是消费者第一权衡的要素。