別克微藍的硬實力

別克微藍的硬實力

新能源情報分析網早在2014年前後,關注別克系新能技術軍用及民用化發展。作為一家與日本豐田在新能源技術路線、整車應用與前沿技術研發纏鬥50年的美國通用汽車(別克、凱迪拉克、雪佛蘭),始終對中國新能源市場發展保持密切關注的態勢。

受中國新能源政策、電池供應商及財政補貼影響,上汽通用系(凱迪拉克、別克、雪佛蘭)在2016年前後先後國產化CT6 PHEV、 VELITE5 EREV以及邁銳寶XL HEV等採用不同新能源驅動技術的車型。

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時間來到2019年,上汽通用別克品牌繼續開拓在通用在新能源領域的佈局,開啟符合中國新能源一系列政策的純電車型-別克微藍301KM版及微藍410KM版(後文簡稱別克微藍410)。基於純電動平臺正向開發而來的別克微藍,採用的分散式電驅動系統,更為重要的改進則“聚焦”在至關重要的動力電池方面。

別克微藍的硬實力

本文將對最新改型的別克微藍410車型平臺、電驅動技術以及動力電池熱管理策略深度解析,並通過與諸多合資品牌在中國市場推出的同類EV車型技術狀態對比,剖析一個真正的上汽通用別克在中國新能源市場發展方向。

1、別克微藍410車型平臺技術:

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無論是別克微藍301KM版,還是別克微藍410KM版,都來自相同的新能源平臺(長寬高4650x1817x1510mm,軸距2660mm),集合了跨界與旅行,雙重功能。

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框型副車架+雙重3組懸置電驅動總成的設定,使得行駛過程中產生的正向、側向慣性震動被雙重抑制。

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別克微藍410的前懸架採用輕量化的鋁合金材質轉向節(藍色箭頭),與下襬臂和框型副車架適配,降低簧下質量有助於提升操控性。

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後懸架仍然採用帶有副車架(紅色箭頭)的獨立架構,鋁合金材質後轉向節(藍色箭頭)+3連桿(白色箭頭、黃色箭頭和綠色箭頭)的設定。

就目前上汽通用諸多品牌下的多款車型平臺而言,別克微藍410的車型平臺完全是單獨成組,旨在提升電驅動總成及帶有液態熱管理系統的動力電池佈設需求的功能性均衡。

2、別克微藍410KM版電驅動技術:

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上圖為別克微藍301KM版動力艙內部各分系統細節特寫。

紅色箭頭:35kPa(低壓)循環管路補液壺

黑色箭頭:PDU(高壓用電單元)

白色箭頭:PTC(液態熱交換器)

藍色箭頭:電子制動總泵

藍色箭頭:140kPa(高壓)循環管路補液壺

顯然,別克微藍301KM版為電驅動系統和駕駛艙空調製熱系統,各單獨配置了一套高溫散熱循環系統。然而並未給動力電池設定一套高溫散熱和低溫預熱循環管路。

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上圖為別克微藍410KM版動力艙內各分系統技術狀態細節特寫。

橘色箭頭:伺服高壓電系統(PDU+OBC)、驅動電機、驅動電機控制與DCDC“2合1”總成共用的高溫散熱循環管路補液壺(壓力值為39kPa)

紅色箭頭:PDU高壓用電系統模塊

綠色箭頭:“2合1”控制系統(電驅動控制模塊+DCDC)總成

藍色箭頭:OBC控制模塊

黃色箭頭:伺服駕駛艙空調製熱模式PTC模塊

白色箭頭:伺服駕駛艙用PTC(制熱)模塊高溫散熱循環管路補液壺(壓力值為140kPa)

黑色箭頭:伺服動力電池熱管理系統(高溫散熱和低溫預熱)循環管路補液壺(壓力值為35kPa)

作為別克微藍301KM版的升級車型,別克微藍410保留了301車型的電驅動技術和駕駛艙空調製熱系統。由於別克微藍410搭載的動力電池總成能量密度提升至140wh/k,集成具備高溫散熱和低溫預熱功能的液態熱管理系統就十分必要了。

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別克微藍410KM版比301KM版的最大提升之處,就在於為動力電池額外增設的一套高溫散熱與低溫預熱共享的循環管路。在對散熱能力更高需求的動力電池系統,換裝效能更大的散熱組件以及控制策略是必須的。

白色箭頭:動力電池熱管理系統循環管路補液壺

紅色箭頭:具備更高級別調速能力的散熱風扇

3、別克微藍410KM版動力電池安全技術:

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上圖為別克微藍410動力電池總成結構簡圖。微藍410動力電池總成與微藍301KM版動力電池總成,幾乎就差在一套液態循環管路。而目前中國新能源市場上合資品牌在售車型中,僅有別克微藍的動力電池總成,標配了氣凝膠隔熱保溫技術。

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全鋁材質的動力電池總成、高性能複合隔熱襯墊、一體化的散熱循環管路(板)、電壓與溫度雙重檢測系統,這些最基本的安全和保護措施,都在別克微藍410裝備的動力電池總成上得以體現。

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而氣凝膠技術的引入(每組電芯間都“夾”一層氣凝膠),使得動力電池總成最基本構成單位的電芯具備了保溫(應對高溫與低溫)功能以及快速熱傳導引發能量釋放集聚能力。相當於從動力電池總成硬件層面,安裝了一套“安全門”。

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當然,每2組電芯集成1組氣凝膠(極限耐熱溫度點為1200攝氏度)、每2組電芯模組集成1組複合隔熱襯墊,這意味微藍電芯和模組的被動安全性能都處於整車硬件層面的設計考量範圍內。

4、別克微藍410動力電池熱管理策略:

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為了應對帶有液態熱管理系統的動力電池總成,別克微藍410引入了一套極具針對性的熱管理策略。在301KM版的基礎上(一套電驅動高溫散熱循環管路、一套駕駛艙空調製暖系統循環管路),增加了一套伺服動力電池、具備高溫散熱和低溫預熱功能的循環管路。

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在這套額外增設的循環管路中,一組小功率(1.5千瓦)PTC模組完成低溫預熱功能的預設、一組水冷板模組,通過4kw的冷卻輔助換熱器,完成高溫散熱功能的預設。

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為了避免因動力電池循環管路內的高溫散熱功能與低溫預熱功能不會同時開啟,導致管路數量增加帶來的滲漏問題幾率的提升,與“3通”閥體運行策略複雜產生的“熱量”和“冷量”額外消耗的問題。別克微藍410的工程師們,在結構、效率與安全性層面進行了割捨式的平衡。通過減少“3通”閥體數量與管路長度,通過補液壺進行快速循環。雖然在預熱與散熱工況下,產生一些能量損失,但是整套系統的可靠性得到提升。

備註:目前採用這種高溫散熱與低溫預熱功能共享一套循環管路的車型不在少數,不過看似相同的結構,有著並不相同運行策略。性能、效率與可靠性的平衡策略,與設計理念和製造經驗息息相關。後文重點闡述。

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在快充工況下,動力電池電芯溫度只要達到35攝氏度,即刻開啟動力電池高溫散熱功能。在行車工況下,動力電池電芯溫度達到38攝氏度,即刻開啟動力電池高溫散熱功能。

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之所以將快充模式和行車模式的動力電池高溫散熱功能開啟閾值設定2個,就是用來平衡驅動和非驅動用裝載電量的分配比例。

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特別需要注意的是,別克微藍410動力電池能量密度為140wh/kg,電芯溫度“警戒”值設定為35/38攝氏度,並將電芯溫度保持在36-37攝氏度範圍。而同時期在售的不同品牌電動汽車動力電池能量密度可以達到160wh/kg和180wh/kg,但是電芯溫度“警戒”值延伸至在38攝氏度並保持在38攝氏度。

有意思的是,一些整車廠商宣稱其量產車型的動力電池溫度保持在15-40攝氏度之間,依舊可以安全的運行。然而從實際使用看,電芯溫度保持在15-38攝氏度範圍內最佳(15-35攝氏度範圍最優)。這就需要諸多車廠,從整車設計、車型平臺、電驅動系統、動力電池熱管理策略、電芯性能以及最終市場定價多維度進行性能綜合與效能平衡。這恰恰就是造車新勢力與傳統車廠之間不可忽視一條鴻溝。

5、態度決定一切:

從2014年中國將新能源全產業鏈作為重要發展決策,至2019年補貼全面退坡的5年時間,本土品牌都在藉助政策的紅利發展新能源核心技術與整車,搶佔沒有合資品牌接入的市場。

同樣是在這個5年時間中,諸多合資品牌並未看好這個全新的新能源市場,甚至有意無意的唱衰中國新能源市場發展持續性。

然而,上汽通用通過實際動作表露出,對中國新能源市場發展前景看好的態度。

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2016年,上汽通用推出國產化的凱迪拉克CT6 PHEV車型。集成與縱置動力總成相匹配的“3AT”電驅動技術,以軟包電芯為基礎,伺服密度型動力電池總成的液態熱管理策略。

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2017年,上汽通用推出別克VELITE5 EREV車型。整車動力系統由1臺1.5排量應用類“阿特金森”技術的汽油機+1套與橫置動力總成適配的“3AT”電驅動總成+1臺裝載電量18度電具備液態熱管理策略能量型動力電池總成構成。

2018年,當合資品牌在中國市場開始在搭載HEV技術車型市場“試水”時,上汽通用已經完成了HEV、PHEV和EREV技術與整車應用了。

2019年,上汽通用在6個月內先後推出別克微藍301KM版和410KM版車型。最終,採用國產VDA電芯裝載52.5度電、標配液態熱管理策略動力電池總成的微藍410成為上汽通用碾壓包括奧迪、豐田、本田、大眾、標緻、福特等眾多合資品牌同類型電動汽車的殺手鐧。

雖然,別克微藍410的400公里級續航里程,與同時期本土品牌500公里級有些差距。但是,上汽通用別克微藍410電動汽車,擁有完整的動力電池技術和熱管理策略傳承。

筆者有話說:

在過去50年間,美國通用始終與日本豐田在新能源技術發展、整車應用及市場佔有率上進行多維度的“絞殺”。2010年代,豐田將旗下HEV技術代表車型普銳斯引入中國市場甚至SKD國產化。可是,隨後中國新能源市場確定以EV技術和PHEV技術作為發展重點並給予財政補貼。這意味著日系HEV技術在中國新能源市場沒有任何生存與發展空間;德系的奧迪與大眾,也只在2019年先後國產化使用風冷散熱電池技術、續航270公里級的諸多車型。奔馳在套用比亞迪全新一代唐DM/EV車型搶佔30-40萬元區間市場同時,用技術落後的EQC與相同技術狀態的奧迪e-tron爭奪50-70完全區間高端市場。日系豐田藉助合資品牌的中方量產車型以“應急補缺”模式銷售。日系本田則通過“合資自主”品牌玩著“油改電”的套路延續。

在別克微藍410量產之前,上汽通用就擁有了EV(北美市場BOLT)、PHEV、HEV等不同電驅動技術和不同性能方向的軟包電芯及動力電池車型解決方案。

至別克微藍410量產之後,完全可以看作是上汽通用採用先進技術延伸、符合中國新能源市場特點的“降維”整車應用的典範。



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