En profundidad: estudio y valoración exhaustivos de la tecnología de accionamiento eléctrico Tianmei ET5 y la estrategia de gestión térmica de la batería de energía
Tianmei Automobile es una filial de propiedad total de Kaiwo New Energy Automobile Group. Su primer modelo producido en serie, el SUV eléctrico Tianmei ET5, tiene una longitud, anchura y altura de 4698x1980x1696 mm y una distancia entre ejes de 2800 mm; está equipado con 1 juego. El conjunto de accionamiento eléctrico "3 en 1" tiene una velocidad máxima de 15.500 rpm y una potencia máxima de 150 kilovatios. El Tianmei ET5 mejor equipado tiene un peso de vehículo de 1,9 toneladas, una densidad de energía del conjunto de batería de 170wh/kg, una capacidad de carga de 71,98 kWh y una autonomía de crucero NEDC de 520 kilómetros. El Tianmei ET5*** se divide en; 4 modelos diferentes según diferentes configuraciones, pero los sistemas de batería de energía instalados en todas las series de automóviles están equipados con funciones únicas de disipación de calor de alta temperatura y precalentamiento de baja temperatura de serie. En términos de conducción inteligente, el SUV eléctrico Tianmei ET5 puede realizar funciones de conducción asistida de nivel L2, como el crucero adaptativo a máxima velocidad ACC y el mantenimiento de carril.
Nueva Red de Análisis de Inteligencia Energética, la tecnología de batería única de Tianmei ET5 se deriva de la I+D estándar centrada en la seguridad de los autobuses eléctricos de la serie Kaiwo fabricados por la empresa matriz, y de la caja totalmente de aluminio de tercera generación In- estudio en profundidad y juicio sobre la relación intrínseca de la tecnología de batería integrada refrigerada por líquido.
1. Introducción a la configuración básica del Tianmei ET5:
El SUV eléctrico Tianmei ET5 con una distancia entre ejes de 2800 mm se diseñó originalmente como un modelo de 7 plazas. cambiado a un modelo grande de 5 plazas. Este es el futuro. Proporciona amplio espacio para las piernas y la cabeza de los pasajeros de la primera fila. El ancho del vehículo de casi 2000 mm se refleja plenamente en la comodidad de los asientos delanteros y del pasajero y en el ancho de los asientos traseros. Tres hombres adultos en la parte trasera no se sentirán abarrotados.
Además, la distancia entre ejes de 2800 mm no solo aporta ventajas de espacio y comodidad de conducción, sino que también proporciona un área de disposición más amplia para las baterías de potencia montadas en la parte inferior de la carrocería soldada, a cambio de más potencia de carga y. rango de crucero más estable.
Los paneles decorativos y los componentes de salida de aire acondicionado que recorren horizontalmente todo el panel de instrumentos crean una sensación espacial escalonada. La pantalla central horizontal proporciona funciones de control y visualización para todos los sistemas del vehículo (excluidos los componentes exteriores). ). Función de ajuste del espejo retrovisor), el componente de control del interruptor en el extremo inferior brinda más comodidad y seguridad para que el conductor controle el aire acondicionado y el audio mientras conduce (también se puede configurar en el volante multifunción).
Tianmei ET5 tiene capacidades de control de conducción inteligente L2 y el conductor puede activar/desactivar opciones funcionales clave como salida y mantenimiento de carril. Lo que es particularmente importante es que el conductor aún puede ajustar y configurar el nivel de recuperación de energía del Tianmei ET5 en el rango del 20% al 100%. Además, las opciones de configuración relacionadas con la carga y descarga también incluyen funciones de descarga profunda de la batería y conservación del calor de carga.
La función de descarga profunda de la batería estándar del SUV eléctrico Tianmei ET5 permite que cada celda de la batería se descargue completamente a un valor de SOC más bajo y luego se recargue hasta alcanzar una carga completa, lo que ayuda a estabilizar los vehículos que están acostumbrados a la carga rápida. El nivel de salud de cada celda de la batería de energía. La configuración del modo de protección de carga lenta de la batería sigue siendo para mantener equilibrados los valores SOC de todas las celdas durante condiciones de carga lenta y estabilizar eficazmente el estado de seguridad de la batería.
La pantalla del conductor de este SUV eléctrico Tianmei ET5 de alta gama con una capacidad de 71,98 kilovatios-hora puede generar información clave como velocidad de conducción, autonomía de crucero, potencia máxima, valor SOC de la batería y potencia. Datos de consumo cada 100 kilómetros.
2. El estado técnico del propulsor eléctrico Tianmei ET5:
La imagen de arriba es un primer plano del estado detallado de cada subsistema de la cabina eléctrica delantera del Tianmei ET5.
Flecha roja: Conjunto del sistema de carga y distribución "3 en 1" (OBC\DCDC\PDU integrado)
Flecha azul: Módulo de control PTC con una potencia de salida máxima de 7 Grupo de kilovatios
Flecha amarilla: módulo de control de placa refrigerada por agua para la función de precalentamiento a baja temperatura del sistema de gestión térmica de la batería de servoalimentación
Flecha verde: sistema de accionamiento eléctrico y sistema de gestión térmica de la batería de alimentación *** botella de recarga de refrigerante
Flecha blanca: cilindro maestro de freno iBoost integrado electrohidráulico
Retire la cubierta antipolvo del compartimiento de energía delantero, puede ver el sistema de propulsión eléctrica de Tianmei ET5, sistema de control del vehículo y subsistema de gestión térmica de la batería de alimentación adjunto. Lo que hay que determinar es que, como primer modelo eléctrico de la marca Tianmei, el diseño de muchos subsistemas de la cabina eléctrica Tianmei ET5 es un poco complicado. Sin embargo, la estructura de tendido de tuberías de refrigeración que conecta los distintos subsistemas es muy clara. Además de los 3 juegos de bombas de agua electrónicas necesarias de diferentes potencias, todo el vehículo solo tiene 2 juegos de cuerpos de válvulas de "3 vías".
Flecha amarilla: conjunto del sistema de carga y distribución "3 en 1"
Flecha roja: sistema de control del vehículo
Control del vehículo del SUV eléctrico Tianmei ET5 El El sistema y el sistema de carga y distribución "3 en 1" que integra OBC\DCDC\PDU son desarrollados y producidos en masa de forma independiente por el Instituto Central de Investigación del Grupo Kaiwo. Como unidad matriz de Tianmei, muchos de los autobuses eléctricos, autobuses turísticos eléctricos y camiones eléctricos fabricados por Kaiwo Group están equipados con el conjunto del sistema de carga y distribución "X-in-1" desarrollado por el Instituto Central de Investigación y el sistema de control de vehículos del Grupo Kaiwo. . En comparación con los mayores requisitos de control de potencia requeridos por los autobuses y camiones eléctricos, el rendimiento técnico del sistema de carga y distribución "3 en 1" del SUV eléctrico Tianmei ET5 es relativamente estable.
En la cabina eléctrica delantera del Tianmei ET5, solo un conjunto de módulos de control PTC con refrigerante como portador y una potencia máxima de 7 kilovatios está configurado para el aire acondicionado y calefacción de la cabina y el preacondicionamiento de baja temperatura de la batería eléctrica. Requisitos funcionales térmicos. En comparación con los vehículos eléctricos de marcas de empresas conjuntas como Beijing Benz EQC, FAW Audi eTron y SAIC-GM Buick Weilan 420, que utilizan una arquitectura técnica de dos conjuntos de refrigerantes como portadores y módulos de control PTC de diferentes potencias, el método de control de Tianmei ET5 es más simple.
La imagen de arriba es un primer plano del estado técnico de un conjunto de módulos de control de placa refrigerados por agua instalados desde la parte delantera hasta el cortafuegos de la cabina eléctrica del SUV eléctrico Tianmei ET5. En todo el sistema de control de gestión térmica de la batería de energía, el módulo de control de la placa de refrigeración por agua, el módulo de control PTC, la bomba de agua electrónica y la batería de energía están conectados en serie para formar un conjunto de tuberías y proporcionar precalentamiento y enfriamiento a baja temperatura para el núcleo de la batería. a través del refrigerante calentado o refrigerado. El módulo de control de la placa de refrigeración por agua está asociado con el compresor eléctrico de aire acondicionado para intercambiar "capacidad de refrigeración" y bombear el refrigerante refrigerado al interior de la batería eléctrica para disipar el calor para el núcleo de la batería.
El sistema de propulsión eléctrica "3 en 1" de Tianmei ET5 y el conjunto del sistema de carga y distribución "3 en 1" utilizan un conjunto de tuberías de disipación de calor, y el sistema de gestión térmica de la batería de energía utiliza un conjunto de ciclos solos. Sin embargo, el SUV eléctrico Tianmei ET5 no instala botellas de rehidratación separadas para los dos conjuntos de tuberías de circulación, sino que adopta el método de "compartir exclusivo".
Flecha roja: entrada de agua de la tubería de circulación del sistema de gestión térmica de la batería de energía
Flecha azul: salida de agua de la tubería de circulación del sistema de gestión térmica de la batería de energía
Flecha verde: la entrada de agua de la tubería de circulación para el sistema de accionamiento eléctrico y el sistema de carga y distribución
Flecha amarilla: la salida de agua de la tubería de circulación para el sistema de accionamiento eléctrico y el sistema de carga y distribución
Para la estrategia de control del sistema de gestión térmica electromagnética de energía Tianmei ET5, más adelante se proporcionará un análisis en profundidad del rendimiento de la energía de carga.
El sistema de frenado del SUV eléctrico Tianmei ET5 adopta la tecnología iBoost, que integra ajustes de frenado, recuperación de energía y seguridad ABS a través de ajustes integrados electrohidráulicos. El sistema de frenado iBoost desarrollado para vehículos eléctricos no solo necesita asistencia de vacío, sino que también mejora la eficiencia de la recuperación de energía y hace que la experiencia de frenado sea más lineal.
3. Estrategia de control de gestión térmica de la batería de energía Tianmei ET5:
Interpretación de la estrategia de control de gestión térmica de la batería de energía del SUV eléctrico Tianmei ET5, comparando el modo de carga rápida y alta. -Cargar conducta del modo de conducción. Por la tarde, cuando la temperatura exterior alcanzó los 38 grados Celsius, se utilizó una pila de carga rápida de 240 kilovatios (doble 120 kilovatios) fabricada por Kaiwo para realizar una prueba de carga en el Tianmei ET5.
Nanjing Chuangyuan Tiandi Power Technology Co., Ltd. está afiliada a Kaiwo Group. Su ámbito comercial incluye principalmente autobuses eléctricos, camionetas eléctricas, vehículos logísticos eléctricos, camiones eléctricos fabricados por Kaiwo, así como la marca Tianmei. ET5 y productos posteriores. El modelo proporciona ensamblaje de batería de energía (incluidos módulos), motores de accionamiento y estrategias de control para todos los sistemas, incluido todo el vehículo.
Debido a que el valor SOC de la batería del SUV eléctrico Tianmei ET5 utilizado para las pruebas es del 90%, la corriente de carga rápida es de solo 54,8 amperios y la temperatura de la batería es de 23 grados Celsius, lo que está en un estado de "goteo" y no se puede utilizar.
A través de la detección de la cámara termográfica, el valor SOC de la batería del Tianji ET5 es del 90% para una carga rápida. La potencia de carga no puede alcanzar la carga completa y la temperatura del núcleo de la batería es de solo 23 grados Celsius, lo que no puede alcanzar. Cumple con el requisito de activar el calor de la batería. Gestiona el umbral de activación de la función de refrigeración de alta temperatura del sistema.
Flecha verde: después de iniciar la función de refrigeración del aire acondicionado de la cabina, la temperatura del compresor eléctrico del aire acondicionado a la tubería de condensación cae a 13,6 grados Celsius
Flecha blanca: La La temperatura de la superficie del módulo de control de la placa de refrigeración por agua es de 23,5 grados Celsius.
Al mismo tiempo, la temperatura de la superficie de la botella de rehidratación de la cabina eléctrica delantera del Tianmei ET5 es de 41,6 grados Celsius y la temperatura del refrigerante interno se mantiene en 42-44 grados centígrados.
Durante la prueba de carga rápida, el único conjunto de botellas de rehidratación de Tianmei ET5 solo hizo circular el refrigerante en las tuberías del sistema de propulsión eléctrica (incluido el sistema de carga y descarga) (flecha roja), mientras que el calor de la batería El refrigerante en el tubo de circulación del sistema de gestión no fluye.
Aunque la corriente de carga de la batería no siguió aumentando, la temperatura del núcleo de la batería subió de 23 grados Celsius a 35 grados Celsius. En este momento, la función de disipación de calor de alta temperatura del Tianmei ET5. Se activó el sistema de gestión térmica de la batería de energía y se introdujo el módulo de control de la placa de refrigeración por agua. Se introduce la salida de "capacidad de frío" del compresor de aire acondicionado eléctrico y el refrigerante enfriado se "bombea" al conjunto de la batería de energía para enfriar el celdas de batería.
Flecha verde: después de iniciar la función de refrigeración del aire acondicionado de la cabina, la temperatura del compresor eléctrico del aire acondicionado a la tubería de condensación desciende a 8,6 grados Celsius
Flecha blanca: La La temperatura de la superficie del módulo de control de la placa de refrigeración por agua es de 7 grados Celsius.
Cabe señalar que los principales vehículos eléctricos de marcas nacionales a la venta en 2020 utilizan un único módulo de control PTC con refrigerante como portador para baja temperatura. precalentamiento de temperatura de la batería y aire acondicionado y calefacción eléctricos de la cabina. La eficiencia de calefacción/precalentamiento del módulo de control PTC es mayor (se llegará a una conclusión sobre si ahorra energía después de completar la evaluación).
La tecnología del módulo de control PTC único de Tianmei ET5 utiliza refrigerante como portador para controlar el refrigerante calentado a través de un conjunto de cuerpos de válvulas de "3 vías", o fluye hacia el sistema de aire acondicionado de la cabina para calefacción, o fluye hacia el interior de la batería para el precalentamiento a baja temperatura de la celda.
Flecha roja: tubería desde el módulo de control PTC al cuerpo de la válvula "3 vías"
Flecha azul: cuerpo de la válvula "3 vías"
Flecha amarilla: Cuerpo de válvula de "3 vías" a la tubería de aire acondicionado de la cabina
Flecha blanca: cuerpo de válvula de "3 vías" a la tubería de la batería de energía
En condiciones de carga de baja temperatura, Tianmei ET5 La energía de la pila de carga se utiliza para activar el módulo de control PTC para calentar el refrigerante y precalentar la batería de potencia a baja temperatura. Si el calentador del aire acondicionado de la cabina se enciende en este momento, el cuerpo de la válvula de "3 vías" entregará el refrigerante calentado al aire acondicionado de la cabina y alimentará la batería. Dado que la temperatura máxima del refrigerante requerida para el precalentamiento a baja temperatura de la batería eléctrica no excederá los 20 grados Celsius (generalmente establecida en 15 grados Celsius), la temperatura del refrigerante requerida para la calefacción del aire acondicionado de la cabina puede alcanzar los 70 grados Celsius o más.
Por lo tanto, el cuerpo de la válvula de "3 vías" sin función de ajuste de temperatura puede controlar con mayor precisión el flujo de refrigerante a la tubería de circulación de la batería de energía y ha logrado el requisito técnico de cumplir con la temperatura reduciendo el flujo. .
Para la configuración de un conjunto de botellas de recarga de refrigerante utilizadas en el SUV eléctrico Tianmei ET5, representa la tubería de circulación del sistema de propulsión eléctrica y la tubería de circulación de gestión térmica de la batería de energía, que deben satisfacer las necesidades de refrigerantes con Diferentes valores de temperatura fluyen sin aumentar el número de tuberías para mejorar la confiabilidad del sistema, lo que resalta el poder integral de Tianmei y la marca Kaiwo detrás de él en aplicaciones de vehículos comerciales de nueva energía y en investigación y desarrollo de tecnología central durante los últimos años.
3. La seguridad de la batería de energía del Tianmei ET5:
El conjunto del sistema de carga y distribución "3 en 1" que lleva el SUV eléctrico Tianmei ET5, así como otros. modelos con la marca Kaiwo El conjunto del sistema de carga y descarga "X-in-1", el conjunto de control del accionamiento eléctrico y la batería de alimentación (incluido el sistema BMS) son desarrollados y producidos en masa por el Instituto Central de Investigación del Grupo Kaiwo en Nanjing (parte de el sistema de batería de energía es fabricado por Kaiwo Group) Fabricado por Chuangyuan Tiandi Power Technology Co., Ltd., una subsidiaria de Wo Group).
Kaiwo Automotive Central Research Institute analiza principalmente diferentes tipos de celdas de batería, conjuntos de baterías de energía, sistemas de gestión térmica con múltiples estrategias, sistemas de celdas de combustible y transmisiones eléctricas e híbridas de múltiples velocidades. Todo el soporte técnico requerido para. investigación previa, desarrollo y producción en masa del sistema. En la actualidad, todos los productos de baterías eléctricas de Nanjing Chuangyuan Battery, desde el desarrollo y el diseño, hasta las pruebas y certificación del producto, la finalización del producto y el diseño de producción en masa, son revisados y verificados exhaustivamente por el equipo de I+D de Nanjing Chuangyuan y el Instituto Central de Investigación para garantizar la Excelente calidad de los productos.
Como la dirección de desarrollo más importante de baterías eléctricas para autobuses eléctricos, el Instituto Central de Investigación Automotriz Kaiwo, junto con el equipo de tecnología de baterías de Nanjing Chuangyuan, siempre ha llevado a cabo predicciones e investigación y desarrollo de vanguardia a nivel industrial sobre diferentes tipos de baterías y Soluciones de baterías de energía, brindando a los clientes soluciones de sistemas de baterías de energía de alta calidad.
La imagen de arriba muestra la cámara ambiental de cambio rápido de temperatura de la batería de energía y el sistema de prueba de celdas de batería establecido por Kaiwo Automobile en la Plataforma de Servicio Técnico Público de la Academia Sínica Central.
Flecha azul: la batería ternaria de litio de empaque blando se está probando para ciclos de carga y descarga a temperatura normal.
Flecha amarilla: la batería de litio ternaria 18650 se está probando para carga y descarga a temperatura normal. ciclos de descarga
Flecha roja: la prueba del ciclo de carga y descarga de la batería de litio ternaria cuadrada se lleva a cabo en un entorno simulado de alta temperatura (cámara ambiental de cambio rápido de temperatura de la batería de alimentación)
El Instituto Central de Investigación del Automóvil Kaiwo prueba principalmente diferentes tipos de Brindamos todo el soporte técnico necesario para la investigación previa, el desarrollo y la producción en masa de celdas de batería, conjuntos de baterías de energía, sistemas de gestión térmica con múltiples estrategias, sistemas de celdas de combustible, propulsión eléctrica y transmisiones híbridas de varias velocidades y otros subsistemas.
Las baterías cilíndricas de litio ternario 18650 se dividen principalmente en dos categorías: níquel cobalto aluminio y níquel cobalto manganeso. La primera se utiliza en el Tesla Model S Model X y el Model 3, mientras que la segunda se utiliza en el Tesla Model S. Model X y Model 3. Vehículos eléctricos nacionales de gama baja y otros vehículos eléctricos no convencionales. Como todos sabemos, se han producido casi 60 accidentes por incendio, combustión y explosión en todo el mundo para todos los modelos Tesla equipados con sistemas de baterías ternarias de litio cilíndricas 18650 y 21700.
Después de la prueba de pinchazo, la batería cilíndrica ternaria de litio 18650 no explotó pero las marcas de quemaduras eran muy evidentes. Para baterías de litio ternarias cilíndricas tipo 18650 o tipo 21700, realizar una prueba de atenuación de carga y descarga del ciclo de vida completo de simulación en banco ayudará a los fabricantes a especificar una estrategia estricta y completa de control de gestión térmica para baterías eléctricas. Sin embargo, la inherente falta de seguridad no puede compensarse con un control "software" posterior.
Para la selección de baterías ternarias de litio de empaque blando, Kaiwo realizó pruebas de seguridad y control ya en 2014. Antes de que la densidad de energía de las baterías de litio ternarias cuadradas sea menor que la de las baterías de litio ternarias de empaque blando, mediante medidas de control de temperatura más completas, se puede mejorar efectivamente la densidad de energía del conjunto de la batería de energía, o se puede aumentar el alcance de crucero, o el peso se puede reducir.
Flecha roja: batería de litio ternaria cuadrada
Flecha amarilla: batería de litio ternaria empaquetada blanda
Para 2020, el Instituto de Investigación del Grupo Kaiwo Para autobuses y vehículos eléctricos camiones, hemos desarrollado soluciones de baterías de energía de a bordo de 3ª generación. El sistema de batería de primera generación (que se muestra en la imagen de arriba) se basa en una estrategia de control de calefacción eléctrica + disipación de calor enfriada por aire. Se utiliza principalmente en ciudades y pueblos del norte de China, donde las temperaturas del verano no son altas.
La solución de batería de energía de segunda generación se basa en una celda (módulo) de batería de litio ternaria cuadrada + una caja de batería de acero/aluminio con tubería de circulación incorporada (refrigerante) y sistema de control de temperatura. Dado que la investigación y el desarrollo del sistema de baterías eléctricas de segunda generación se superponen con el desarrollo de la tecnología de baterías de tercera generación, combinado con la aprobación del proyecto del SUV eléctrico Tianji ET5, la tecnología de baterías de segunda generación se transferirá a los turismos. y la nueva tecnología de baterías de tercera generación se utilizará en vehículos comerciales.
Flecha roja: la entrada y salida de refrigerante ubicadas en la parte frontal de la caja de la batería eléctrica de segunda generación
Flecha amarilla: dentro de la caja totalmente de aluminio de tercera generación con refrigeración líquida integrada batería Placa de refrigeración líquida
La imagen de arriba es un primer plano de la batería de refrigeración líquida integrada con caja totalmente de aluminio de tercera generación que se utiliza ampliamente en los autobuses eléctricos Kaiwo. Esta tecnología de integrar directamente la placa de refrigeración líquida en la caja de la batería de aleación de aluminio (inferior) evita directamente accidentes de seguridad, como cortocircuitos causados por la rotura de las tuberías de refrigerante, y simplifica la estructura para reducir el peso. Para los autobuses eléctricos con mayores requisitos de seguridad, un sistema de batería de energía que sea modular, liviano y que tenga una estricta protección de gestión térmica no se ha convertido en un estándar industrial obligatorio para los autobuses eléctricos de China en 2020.
El autor tiene algo que decir:
El SUV eléctrico Tianmei ET5 está equipado con tecnología de batería eléctrica adecuada para turismos, que es la misma que la batería refrigerada por líquido de segunda generación. Tecnología utilizada en los autobuses eléctricos de la serie Kaiwo 3 La tecnología de batería refrigerada por líquido integrada con caja totalmente de aluminio de primera generación tiene demasiadas intersecciones técnicas y se ha aplicado prácticamente en el mercado de terminales durante más de 2 años.
A diferencia de las nuevas fuerzas de fabricación de automóviles como Weilai, Ideal y WM Motor, la tecnología de propulsión eléctrica, la batería de energía y la estrategia de control introducidas en el primer modelo de Tianmei ET5 no son completamente nuevas; Fiabilidad a largo plazo en el mercado final de diferentes modelos.
Por supuesto, si los subsistemas maduros integrados en una plataforma modelo nueva equivalen a una mayor confiabilidad depende del desempeño posterior del mercado.
Producido por el equipo de evaluación de New Energy Intelligence Analysis Network
Este artículo proviene del autor de Autohome Chejiahao y no representa los puntos de vista ni las posiciones de Autohome.