2020年11月17日 | 深度：研判ARCFOX αT“独一无二”的动力电池热管理控制策略

2020年4月22日，续航里程由北汽与麦格纳联合制造的ARCFOX αT电动SUV上市。新能源情报分析网在室外温度17摄氏度，对NEDC续航里程653三元锂动力电池装载电量93.6度电（软包电芯）、前置1台最大输出功率160千瓦（最大输出扭矩360牛米）的ARCFOX αT电动SUV的伺服大功率快充时，表现出“独一无二”的动力电池热管理控制策略，进行独家的研读和判定。

1、ARCFOX αT电动SUV电驱动技术状态：

上图为ARCFOX αT电动SUV动力舱内各分系统技术状态特写（拆卸掉防尘罩后）。

红色箭头：“2合1”高压电控系统总成（EMD5.0）

白色箭头：“3合1”电驱动系统总成

蓝色箭头：驾驶舱空调制暖系统循环管路补液壶

绿色箭头：伺服“2合1”高压电控系统和“3合1”电驱动系统的高温散热循环管路补液壶

橘色箭头：伺服动力电池总成的带有高温散热和低温预热功能的循环管路补液壶

ARCFOX αT电动SUV适配了3组循环管路同时，配置了在BEIJING-EU5（7）系列电动汽车搭载的EMD3.0系列“全合一”电驱动系统基础上升级而来的PDUe500“2合1”高压电控系统。而单独设定的驱动电机、减速器以及电驱动控制系统，进行了“3合1”的整合。

而3套循环管路的设定，也几乎完整的移植自BEIJING-EX3EU5（R550）EU7系列电动汽车的适配的热管理系统。不过，针对的动力电池热管理系统，ARCFOX αT进行了一些技术升级。

上图为ARCFOX αT电动SUV白车身状态，可以很清楚辨识PDUe500“2合1”高压电控系统（红色箭头所指），“3合1”电驱动系统总成的电控系统（黄色箭头所指）、驱动电机（蓝色箭头所指）和单机减速器（绿色箭头所指）以及电动空调压缩机固定在铝材质框型前副车架。

相对BEIJING-EU57和EX3电动汽车采用的EMD3.0“全合一”电驱动总成不同，ARCFOX αT电动SUV将高压电控与电驱动进行分割，可以更好的兼顾四驱版前后各设定1组“3合1”电驱动总成，以及仅在前置动力舱单独设定1组“2合”高压电控系统即可。

ARCFOX αT电动SUV的制动系统采用由博世提供，电液一体化的iBoost，不过ABS阀体（带EPS功能）没有进行整合。

黄色箭头：ABS阀体

红色箭头：iBoost电液阀体

绿色箭头：制动液补液壶

iBoost系统的配置，替代了真空泵体、存储高压气体罐体与管路，有助于电动汽车在满足机械制动的同时，将电量回收效率提高和“制动力”与“能量回收”结合的更线性。

上图为ARCFOX αT前部动力舱内配置的驾驶舱空调制暖系统。

蓝色箭头：补液壶

红色箭头：疑似最大输出功率5千瓦的PTC控制模组

通过大功率PTC控制模组加热管路内的冷却液并“泵”至驾驶舱暖风箱体，在鼓风机的作用下“吹”出热风。由于最大输出功率5千瓦，可以在凉车状态，快速加热冷却液，并提高冬季用车舒适性。

上图为ARCFOX αT前部动力舱内配置的动力电池热管理系统特写1。

红色箭头：补液壶

蓝色箭头：疑似最大输出功率1.5千瓦PTC控制模组

在ARCFOX αT配置的动力电池热管理系统循环管路中，不仅串联了1组小功率PTC，还串联了1组水冷板控制模组和多组“X通”阀体与补液壶。在动力电池内电芯温度低于0（或-5）摄氏度，凉车启动（包括行车）和充电（大功率直流或小功率交流）时，小功率PTC控制模组加热冷却液并“泵”如动力电池总成内，对软包电芯进行“预热”。

上图为ARCFOX αT前部动力舱内配置的动力电池热管理系统特写2。

因为高负载行车或大功率直流快充导致的电芯温度过高，与小功率PTC控制模组共用串联在动力电池热管理系统循环管路的水冷板控制模组激活。由电动空调压缩机送过来的“冷量”，动力电池内部（电芯）由冷却液传递过来的“热量”，在水冷板控制模组进行“冷热”交换后，被间接冷却后的冷却液再“泵”如动力电池内为电芯进行高温散热。

2、ARCFOX αT电动SUV“独一无二”的动力电池热管理控制策略：

在对ARCFOX αT电动SUV的动力电池热管理系统进行直流快充测试前，开启动力舱空调制暖模式行驶约70公里（行车速度保持在30-80公里/小时），为的是诸多分系统的温度处于正常状态。由于驾驶舱空调制暖系统开启后，源自的动力电池装载电量的消耗较大，电芯温度可以快速提升至15-25摄氏度范围。

在城市快速路中行驶并激活“智能巡航系统”，车载监控系统可以监测到ARCFOX αT电动SUV的正向与左右两侧的移动物体相对位移，并作出相应的加速或制动动作。

在由国家电网提供的60千瓦直流快充桩对ARCFOX αT电动SUV进行充电测试，通过热成像仪进行监测并“读取”其“独一无二”的动力电池热管理控制策略。

开始直流快充时，ARCFOX αT电动SUV动力电池SOC值约为59%，至60%时充电电流为110安培、需求电压为398伏、额定电压为339.9伏，电芯温度为19摄氏度。

需要注意的是，测试的这台前轮驱动的ARCFOX αT电动SUV搭载的由SK提供的软包三元锂电芯、装载电量为93.6度电、电压平台为339伏，厂家标称快充至80%（SOC值）用时为35分钟，这就意味着要向获得更高的充电功率，提高充电电流并考虑较大的发热量对电芯的影响。

上图为开启驾驶舱空调制暖模式后（最高温度），通过热成像仪监测到大功率PTC控制模组加热冷却液（蓝色箭头所指）后的热辐射值（最高温度约为70-74摄氏度）。

作为一家地处气候四季分明的北方电动汽车制造厂商，综合考虑冬季和夏季行车与充电时乘员的舒适性。在进行了大量用车调研后，使得车辆可以在充电时开启驾驶舱的空调制冷和制暖模式，当然这要额外消耗掉来自充电桩端的电量，由此增加充电周期和费用。

在直流快充并开启驾驶舱空调制暖模式时，伺服“2合1”高压电控与“3合1”电驱动总成的高温散热循环系统（管路）的冷却液处于自燃散热状态。

红色箭头：补液壶内冷却液温度约为28-32摄氏度

白色箭头：相对“2合1”高压电控系统，“3合1”电驱动系统总成的驱动电机的温度较高

当充电至62%（动力电池SOC值），ARCFOX αT电动SUV动力电池热管理系统补液壶（冷却液）温度保持在22-23摄氏度（绿色箭头所指）。

持续充电至69%（动力电池SOC值），电芯温度升至20摄氏度时，ARCFOX αT电动SUV动力电池热管理系统的高温散热功能被激活。

通过热成像仪监测，动力电池热管理系统补液壶（冷却液）温度持续降低至5-8摄氏度左右（白色箭头所指），从电动空调压缩机至水冷板控制模组的硬管表面温度降低至-8.8摄氏度（绿色箭头所指）。

通过热成像仪监测，动力电池热管理系统补液壶（冷却液）温度持续降低至-12摄氏度左右（红色箭头所指）。显然，在地表温度接近19摄氏度（午后1点20分左右）对ARCFOX αT进行直流快充，动力电池热管理系统的高温散热功能开始运行。

笔者有话说：

从2018年开始，一些国产中高端电动汽车开始为搭载能量密度更高的三元锂电池系统配置液态热管理系统，不仅有助于冬季充电效率的提升（周期短），更可以提升夏季高温环境用车和充电工况的安全性（电芯温度保持在36-37摄氏度之下）。然而普遍的国产与合资电动汽车，并未给动力电池“写入”在20摄氏度之下的低温环境也要在快充时进行高温散热的控制策略。

搭载9000余节由松下提供21700型镍钴铝三元电池系统的特斯拉Model X采取了一种较为“激进”的动力电池管理策略，在高温环境直流快充时电芯温度强制设定在25摄氏度。

无疑，ARCFOX αT设定的“独一无二”的动力电池热管理控制策略，为的是在相对400伏、500-700伏高电压平台较低的340伏电电压平台，应用更大充电功率带来的更高热量（电流），对软包三元锂电芯进行更主动的散热以获得更好的车辆安全性。

当然，对于室外温度低至多少摄氏度还会激活动力电池高温散热功能，对于高温工况行车和充电时ARCFOX αT电动SUV的动力电池热管理系统控制策略，以及电四驱系统扭矩如何在桥间分配，都将在后续测试稿件中体现。