冬季续航增程20%,借助电池热管理2.0,威马准备跑赢特斯拉?

2019/11/14 10:17  雷锋网

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一直以来大家对电动车电池安全的担忧就没有停止过,特别是之前一辆特斯拉Model S电池短路起火再次将这个话题推向高潮,连特斯拉都能烧起来,业内还有能让人放心的电动汽车吗?

再加上即将到来的冬季或将成为新能源汽车的瓶颈期。不过威马汽车创始人兼首席执行官沈晖曾说过:“越是寒冬,越能凸显实力派”。

雷锋网获悉,10月威马汽车销量为2056辆,环比增长54.47%,同比增长1169%。1-10月,威马汽车累计销量为1.47万辆。目前威马汽车在售车型仅威马EX5一款车型,该车型共有两种不同续航里程的版本,其中威马EX5 400的续航里程为400公里,威马EX5 520的续航里程为520公里,补贴后售价为13.98万元-18.98万元。自上市以来,威马汽车累计销量达1.85万辆。

沈晖认为,威马EX5并没有亏本在卖,这源自于在传统汽车领域多年的威马高管团队对供应链的管理能力,尤其是对其中成本比例最大的动力电池的供应链管理。

管理的不只是价格,还包括对质量的把控。正式上市的威马EX5,电池全部采用VDA方形电芯,电池包系统能量密度均超过140Wh/kg。早在威马EX5的发布会上,沈晖就表示整车路试通过了高温、高寒及高原的“三高”测试,对于电池包的测试标准大多超过国标要求的2倍。

11月12日,威马温州电池工厂对媒体开放,沟通会上,威马产品经理详细讲解了威马电池热管理V2.0系统。

揭秘威马电池热管理2.0系统

威马EX5电机的峰值功率160千瓦,峰值扭矩315牛/米,0-100公里加速时间小于8.5秒,这套动力总成相当于传统高功率2.0T发动机。威马EX5在设计之初并没有向新势力造车其他企业那样追逐更快的加速,比如3秒以内。

诚然,更快的加速必然带来大电流的放电,对于电池包寿命会有不可逆转的影响。

威马EX5在保证动力性足够前提下,让电池的可靠性更长久,这也是为什么威马选择电池包平台化的原因。

正向开发的平台为电动车提供了好的骨架,三电技术中核心的电池包则提供了动力来源。

威马的电池包同样采用平台化设计:电芯模组标准化、电池热管理通用性、箱体平台化。

威马采用 VDA 电芯模组,可以很好兼容宁德时代等供应商提供的电池模块,同时最为重要的电池包控制系统都由威马自己研发。

具体而言,他们前期通过CFD的仿真,已经对流道设计、流阻分布和对热平衡的仿真,来确定这款热管理系统是否满足当前的电池包,通过调整水排的大小、长度来改变、来适应电池包,平台化的可以实现产品的快速开发,降低产品成本。

其实,对于新能源汽车车主来说,随着小寒、大寒节气到来,“冻哭预警”连连发出,爱车怕“冷”续航里程受影响怎么办?

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1、电池热管理系统对抗寒冬

刚刚提到的电池包平台化是威马很早以前发布的核心技术,如今威马在核心技术上取得的突破是对抗寒冬的2.0 热管理系统。

据雷锋网了解,目前2.0 热管理系统已开始应用于威马520 版本的。此外,即将上市的EX6也将搭载了热管理2.0。

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热管理2.0主要优势在于以电池包独立液冷设计、双模加热以及冬季续航增程系统为主,可以有效提升冬季可用电池容量和充放电效率,实现了车辆冬季续航增程20%(相当于NEDC综合工况下100公里)的突破性用车体验升级。威马产品经理表示,日常城市通勤,每充一次电,能多开两到三天,有效解决了电动汽车的冬季里程焦虑。

他进一步解释道,在低温状态下,电池正极的活跃度下降,将大大影响电池的使用。要解决这一问题同样要从电池的热管理角度着手解决。威马汽车热管理策略聚焦对电芯温度的智能化、精准管理,通过独立液冷设计、PTC电加温系统、零下30℃极地加温系统(柴油加温),以及全新基于柴油加温的空调制热回路设计,可以在不同的温度区间自主开启加温与冷却功能,实现全天候电池包恒温热管理。

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可以看出,威马电池热管理V2.0系统做出的最大改变就是对柴油加热辅助系统进行了优化。正如威马工程师所言,柴油油箱从6.0L升级到了近10L,补充一次柴油可待机接近20天。柴油加热不仅可以在冬天辅助电池进入合适的工作温度区间,还能辅助空调进行加热。

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2、NCM811成为新能源汽车的新宠

在新能源汽车中,动力电池仍然是纯电动汽车的核心零部件,在整车的价值中占比颇高。

威马工程师告诉雷锋网,NCM523电池还是目前比较主流的电池方案,如今全球的三元动力锂电池都开始从中低镍向高镍转换。而NCM811电池已经成为下一代新能源汽车的电池方向,未来将会逐渐普及。

比亚迪也曾经表示今年会量产NCM811电池。威马EX5已使用宁德时代NCM811电池,能量密度超166Wh/kg。威马汽车产品经理提到,EX5的电池供应商主要是宁德时代,采用的电池类型都是镍钴锰酸锂电池,也就是NCM电池。

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他直言,威马EX5在不同配置的车型上,所采用的电池有所不同:

在NEDC续航300公里、400公里、460公里续航的威马EX5车型上,威马所采用的的都是NCM523电池,电池系统能量密度可达140Wh/kg;

在今年8月刚发布的威马EX5 520车型上,威马所采用的主要是宁德时代的NCM811电池,电池系统能量密度可达166Wh/kg。

比特斯拉效果更好?

目前市场上大部分纯电动汽车采用的是三元锂电池,锂电池负极材料基本上都是石墨,但正极材料有所不同。

值得注意的是,正极材料作为电动汽车动力锂电池的核心,目前商业化应用于电动汽车的主要包括磷酸铁锂、锰酸锂和包含镍钴锰酸锂两种的三元材料。其中国内新能源汽车主流用正极材料为磷酸铁锂。以特斯拉为代表的新能源汽车企业主流用正极材料为三元材料。日产聆风电动汽车采用的是锰酸锂正极材料动力电池。

刚刚提到,锂电池正极材料有所不同,其中以威马为代表采用的电池正极材料为镍钴锰酸锂,以特斯拉为代表采用的电池正极材料为镍钴铝酸锂。电池性能的高低,由正负极离子间的活性来决定。

威马汽车将电池中镍锰钴的比例从5:2:3调整到8:1:1,由于镍具有耐腐蚀性、耐氧化性、稳定性等特点,镍的比例越高,电池系统能量密度就越大,由140Wh/kg提升到166Wh/kg,在NEDC工况下续航里程最大增加220km。

威马产品经理举例道,其热管理1.0系统中,以电池包储能为53.5kWh为例,在-30°C-0°C以上的温度条件下,电加温系统始终参与工作,电池放电电量仅能够达到97%,即51.46kWh,此时空调消耗电量为14.53kWh。在2.0系统中,0°C以下依靠柴油加温,电加温仅在0°C以上时参与工作,可保证电池放电量能达到99%,即53kWh,空调电量电量仅为1.29kWh,大大降低了耗电量。

他认为,目前国内纯电动汽车之所以会出现续航里程虚高、高速状态下续航里程大打折扣、电池容量虚标、充电慢、等一系列三电问题,很大原因是池管理系统问题,威马这个设计比最新的75度电的Model 3电池包水平再上一个台阶。

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威马电池包中电芯模组采用全串联模式,在单个电芯发生故障时,整个模组电路被切断,防止对其他正常电芯造成影响,就如同家用电路中的保险丝,当电量过大时,保护电器不被烧坏。

此外,独立液冷回路位于电芯模组底部,通过在高导热效率的铝制水冷板上覆盖导热硅脂,确保更好的贴合性并维持电池在最佳温度区间。电池包每个电芯模组还内置2个温度传感器 ,通过BMS和BTMS精确管理所有电芯,使电芯温差控制在±2°C,有效提升电池寿命。

在配备独立液冷系统的基础上,威马汽车还提供了定制化电加温和柴油加温系统选装,进一步实现电池包在-30°C~50°C不同环境温度区间的高适应和高稳定性,确保电池不管是在放电还是充电过程中,都保持在最佳温度区间。

在威马电池工厂,可以明显感受到自动化科技感。在生产环节中,威马引入全自动AGV流水线操作,电芯模组的安装使用6轴的ABB机器人全自动抓取并通过视觉定位进行安装,机械臂在抓取模组的同时会检测读取电池信息,判断模组电压内阻等参数是否符合初始化标准,而电池模组的紧固螺栓则采用电动扭矩控制安装,这也将提升行业制造工艺标准。

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从自建工厂生产,到累计交付数字的不断攀升,威马汽车从平民化车型入手,稳扎稳打,同时在品牌、产品、体验、技术、出行等全产业链里所形成的“运营闭环”,如今在新能源汽车竞争的下半场,威马借助三电动力系统技术上的竞争力,展开了对新能源市场革命性的“电池技术管理”杀招,可见其做足了功课。

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