深度:分析吉利几何C电驱动技术和动力电池热管理控制策略。

吉利8月7日在杭州上市的几何C电动车,综合售价12.98-18.28万元,扣除补贴后续航里程550公里(400公里)。本文将对几何C引用的“三合一”电驱动技术、铝和复合材料构成的电驱动牵引总成、基于热泵空调的动力电池热管理控制策略进行综合评判。

几何C的外观秉承了几何品牌“多维流动生活”的理念,几何C采用一体化扰流板悬浮式车顶、动感迎风腰线、战斧运动轮毂等元素,进一步降低风阻。

第一次引用1和“3 in 1”电气传动技术;

上图是从几何C到动力舱的很多子系统的特写。相比国内品牌新能源车会在动力舱加防尘罩的做法,几何C并没有配备这种阻碍散热,没有防尘效果的防护罩。

红色箭头:集成DCDC\PDU\OBD功能的“三合一1”高压充放电总成。

黄色箭头:热泵空调系统中的电动压缩机

白色箭头:热泵空调系统两用蒸发器

蓝色箭头:动力电池热管理系统循环管路补液壶。

绿色箭头:“三合一1”高压充放电系统总成,“三合一1”电传动系统总成循环管路补液壶。

在2016至2019年量产的吉利新能源汽车上,装配了不同技术状态的“二合一1”高压大放电系统总成(PDU+OBC),集成了驱动电机控制器和OBC的“二合一1”控制模块。

发展到几何C,集成了“三合一1”高压充放电系统,更换了“三合一1”电驱动总成。整套电力驱动和高压充放电控制系统的结构最大限度地简化为两部分。无论是散热管道的长度,阀体的数量,电子水泵的功耗,还是高压电缆的重量和发热量,都大大降低,整体可靠性增加。

在几何C中,进化出的“三合一1”高压充放电系统(红色箭头所示)、PTC控制模块(黄色箭头所示)、启动电池都由两组铝梁支撑。

蓝色箭头:固定在铝梁上的支架体也有一定的轻量化功能设置。

但是几何C的亮点不在于这个“3合1 1”电驱动总成的外层包裹了降噪衬套,而在于悬挂总成采用了铝和复合材料。需要确认的是,几何C构型的复合材料制成的电驱动悬架总成在行业内是独一无二的,有助于抑制振动和提高轻量化。

蓝色箭头:“3合1”电驱动组件(包有降噪套管)

黄色箭头:固定在驱动电机末端的铝悬架。

红色箭头:固定在车架副车架末端的复合悬挂。

从另一个角度来看,悬挂的铝材和复合材料之间有一个橡胶套的“软连接”。当几何C快速加速或减速时,“3合1 1”电驱动总成会产生向前或向后的位移,并伴有震颤。复合材料制成的悬架(固定在车架副车架一端)可以有效抑制驱动电机的位移,通过橡胶套过滤振动,保证车辆的NVH性能。

这里有必要提一下,这种可以归为工程塑料的复合材料的强度比铝结构件要高得多,而且更耐腐蚀。目前,在发生多起“断轴”事故的李ONE中,前悬架下臂处应用了复合材料。用复合材料“软连接”对支撑要求远低于悬架的电机悬置,体现了几何C上的不断进步,而不是激进的“断崖式”跨越战略。

几何C的轻量化并不激进。三组“三合一1”电驱动总成的悬挂总成由钢和复合材料制成。复合材料制成的悬架固定在车架副车架上(这也是几何C的重要技术吊点),铝材悬挂在“3合1 1”电驱动总成的末端,两种材料通过橡胶套“软连接”。

2.基于热泵空调的整车级热管理控制策略;

NEDC的续航里程为550公里,动力电池的负载能力为70千瓦时,与ITCS相比?3.0配合电池液冷温控管理系统,将电池单体温差控制在2℃以内,使电池温度始终处于最佳温度范围。

与几何C动力电池热管理控制系统相关的高温散热的“冷”和低温预热的“热”,确实是第一个集成的热泵空调系统。与电动汽车使用的电动空调系统相比,热泵空调系统保留了电动压缩机,使用一套双向蒸发器进行“冷热交换”。虽然物理结构的复杂程度增加了,但是“冷”“热”转换过程中来自动力电池的电力比例明显下降。

上图是几何C动力电池热管理控制系统的子系统。

白色箭头:为动力电池提供“冷却能力”的水冷板控制模块。

绿色箭头:动力电池热管理系统循环管路补液壶。

蓝色箭头:“三合一1”电驱动总成和“三合一1”充放电系统总成的循环管补液罐。

几何C搭载的这套节能水冷面板控制模块分为两部分。红色箭头指的是热空调输出“冷”的循环区域,黄色箭头指的是接触冷却后为动力电池提供冷却液的循环区域。

在动力电池热管理控制系统的循环系统中,包括为电芯提供高温冷却伺服的1组水冷板控制模块、为电芯提供低温预热伺服的1组PTC控制模块(设置“三合一1”高压充放电系统总成下端)和多组“三通”阀体。

由于几何C配备了双向热空调系统,驾驶舱和动力电池所需的“热”和“冷”输出来源统一,大大降低了功耗。动力电池热管理系统的低温预热功能作为整车级热管理控制系统的一项全新重要功能,利用“三合一1”电驱动总成的热量引入,使电池寿命在低温环境下进一步提升4%。在环境温度为摄氏度的情况下,预计可以提升5%的续航时间,在环境温度为零下7摄氏度的情况下,预计可以提升10%的续航时间。

3.连续轻型车辆平台:

几何C前悬架为麦弗逊独立结构,后悬架为扭力梁半独立结构。中间动力电池完全被塑料护板覆盖。

红色箭头:前保险杠下翼子板。

黄色箭头:前副车架下护板

蓝色箭头:中动力电池铝制下壳。

从正面看,几何C的动力电池和前副车架最下端在同一水平线,前保险杠下翼子板略上翘。底盘很多子系统没有凸出的异物,光滑规整,有利于降低风阻。

几何C换成了1套钢制全架式副车架和铝制A型摆臂。悬架的这种变化可能与“3合1 1”电驱动总成改善自重有关。

铝制下A型摆臂和铝制前转向节的几何C配置(黄色箭头所示)。但需要注意的是,下A型摆臂的球销(蓝色箭头)是不可更换的。如果下球销异常磨损导致转向声音异常或跑偏,则需要整体更换下A型摆臂。另外,几何C的自重只有1.65吨,分配到前转向驱动桥的载荷是下球销不会因颠簸或轻微碰撞而“拔出”的“短轴”故障。

红色箭头:铺设在电机外壳上的降噪套管厚度接近80 mm。

黄色箭头:为了便于快速散热,额外设置了1散热组件。

蓝色箭头:1电子水泵仍设置在靠近电机冷却液管路的接入段,以提高散热效率。

几何C搭载的“3合1 1”电驱动系统,最大输出功率150 kW,最大输出扭矩310 Nm,最大转速15000 rpm,使车辆百公里加速至6.9秒,启动仅需2.9s秒。对于目前主流车型所适配的驱动电机,动力电池性能有所提升,不再遵循牺牲性能换取续航的适配原则。相反,我们会继续探索电动车“低速大扭矩”的特性,保证续航里程,让车主享受极速驾驶的“爽”。最高转速提升至15000 rpm的“三合一”电驱动总成,意味着几何C在高速时产生的功耗降低。

4、60 kw DC快速充电性能:

选取国家电网提供的1 60 kW DC快速充电桩,对比几何C充电效率和动力电池热管理策略。测试日14时,表面最高温度只有37.4摄氏度,动力电池的热管理系统很难在快充模式下激活高温散热功能。

完成与充电状态的沟通并开始充电后,几何C的中央显示屏(包括驾驶员显示屏)会自动进入相关界面,以动态直方图的形式直观显示动力电池SOC值的变化。

动力电池SOC从50%充到70%时,所需电流稳定在130-150 A,电池芯温度从24摄氏度提升到29摄氏度。

根据之前的评测经验,在室外温度不超过40摄氏度的情况下,很难达到激活几何C的动力电池热管理控制系统的高温散热功能阈值(温度)。与2020年销售的主流机型相比,快充模式下具有高温散热功能的动力电池的电芯温度点普遍在36-37摄氏度。如果在大功率DC快充的情况下,多个电池的温度达到36-37摄氏度,即使大部分电池的温度没有达到,也会开启高温散热功能。

上面提到的几何c电动车搭载的ITCS?3.0电池液冷温控管理系统具有将电芯温差控制在2摄氏度以内的能力。这种全方位控制上百个省电核心温度,温差控制在2摄氏度的热管理系统,能力非常出色。

5.吉利新能源独有的SEM智能能源管理技术:

几何C独有的一项技术特色是SEM智能能源管理技术,基于全场景、全工况、全温度系统级动态能效控制算法,实现精准功耗控制。SEM智能能量管理技术可以理解为基于车辆控制系统(VCU)和电池控制系统(BMS)联合对驾驶员习惯、充电模式、空调负荷等参数进行动态校准的控制策略,不仅提高了续航里程算法的准确性,还具备长期检测车辆状态后通过优化控制提高续航里程的能力。

作为提高车辆功耗输出/回收效率的重要环节,几何C搭载1套iBooster电液一体制动总泵,配合带ESP功能的ABS阀体,不仅优化制动曲线,还能将制动力转化为电能回收至动力电池储存。在SEM智能能量管理技术框架下,该制动系统是获取几何C驾驶员习惯、能量输出等关键数据的重要子系统。

在完成两轮DC快充测试和动态测试后,利用检测计算机对几何C的电芯电压、温度和SOC值等数据进行学习和判断。在动力电池数据选项中,您可以以模块为单位查看所有关于电池芯的电压和温度值,并可以获得动力电池冷却液的进出口温度值。

笔者注意到,在最后一次DC快充测试和行驶70km(间歇开启驾驶舱空调和制冷功能)后,电池温度差不多26摄氏度,只有1#模块的电池温度达到了27摄氏度。整个动力总成的最低温度为25摄氏度,也就是说铝合金电池壳的温度会低于电芯的温度,电芯周围冷却液的温度和大部分电池的温度一样为26摄氏度。

作为几何系列电动车提升整车性能的独有技术特征,在SEM智能能量管理技术框架下,可以编写厂商为几何C推的全新VCU和BMS控制策略。通过使用市场长期反馈的行驶数据,并使其适应能量输出/回收参数,获得了更长的续航里程。在SEM智能能量管理技术的支持下,几何C在冬季、拥堵等使用场景下续航能力最多提升40%,表观续驶里程与实际续驶里程基本一致,精度接近100%。

几何C电动车的关键数据升级必须返回4S店,由维修技师通过专用设备进行操作。虽然现在很多造车新势力都在鼓吹无限OTA模式的升级,但这涉及到电驱动和动力电池的升级。一旦在没有技术支持的环境下进行,大衣出现意外故障,可能会导致车辆无法在主干道上行驶的窘境。

几何C的OTA升级,会同时备份原始数据,出现读写错误时恢复原始配置,关键系统升级必须返回4S店铺或授权服务站。兼顾便捷性和安全性的做法值得肯定。

6、10空气动力学设计和智能驾驶技术:

风阻系数只有0.273。几何C采用了低能耗、低阻力、低滑动阻力等技术,设置了10的空气动力学设计,包括主动进气格栅、格栅两侧扰流板气帘等功能设置。几何C前保险杠两端,开启1组纵向扰流板,降低风阻,优化动力舱内冷热空气交换效率。

在智能驾驶方面,Geometry C搭载了行业领先的L2+智能驾驶辅助系统,可以跟随前方汽车,以0-150 km/h的速度随车启停和转弯,识别潜在危险,紧急情况下自动停车和540度ar底盘透视技术,全方位保障行车安全。

有HUD平视显示功能提到几何C配置。通过仪表盘的HUD组件,将行驶速度、道路限速等重要信息投射到驾驶员的前挡风玻璃上。HUD平视显示功能的配置,最大限度地减少了驾驶员视线偏差——观察显示带来的驾驶危险。

无死角AR底盘透视技术是基于车载摄像头拍摄的真实场景,通过算法将辅助标线与虚拟图像合成,实现对车辆前后行驶方向6米范围内的行人和移动物体的实时监控,帮助驾驶员提高复杂路况或极端气候下的驾驶安全系数。

几何C还拥有同级领先的APA自动泊车系统,采用视觉和超声波深度融合技术,实现“自动配对”,一键停车,可实现自动水平泊车和垂直泊车,支持倾斜泊车和随意泊车。娱乐方面,中央显示屏支持开放环境,可以安装多种app,具有在线音乐播放功能,适配Bose音响。

作者有话要说:

2020年8月上市的几何C,保持了几何家族的外观、内饰和部分配置设置。但在几何C的很多系统设定中,都有基于外观、驱动、电池、控制的“降低能耗、提高效率”的持续进化策略。

NEDC的续航里程为550公里,充电容量为70千瓦时,采用无CTP模块技术的动力电池能量密度为183.23Wh/kg/kg。几何C车的自重为1.65吨,处于2020年电动车主流量产的技术状态。

搭载几何C的动力电池系统能量密度为183.23Wh/kg,但这并不是通过提高电池能量密度得到的。通过引入CTP- modular-free技术,去除模块、冷却管、高压电缆等辅助子系统,减少“多余”质量,简化结构,达到了间接提高动力电池总成能量密度的目的。几何C中选用CTP- modular-free技术提高体积能量密度,选用523 (Ni-Co-Mn)配比的三元锂电池提高安全性。此外,SAIC新能源ER6也采用CTP- 523动力电池,无模块工艺,但系统能量密度仅为180Wh/kg,低于几何c

在售的众多车型中,首次采用几何适配复合材料的电驱动悬置技术,可视为在铝材基础上减轻整车重量的又一次大胆但不激进的尝试,也可用于为后续车型配置更多复合材料子系统提供可靠性验证。

更换了“三合一1”电驱动技术和“三合一1”高压充放电组件,大大降低了散热功耗。在双向热泵空调系统和SEM智能能源管理技术的综合控制下,整车级的热管理系统降低了冬季取暖的耗电量,复杂环境下续航里程的动态计算变得更加精确。

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