冬季續航增程20% 借助電池熱管理2.0 威馬準備跑贏特斯拉?
一直以來大家對電動車電池安全的擔憂就沒有停止過,特別是之前一輛特斯拉Model S電池短路起火再次將這個話題推向高潮,連特斯拉都能燒起來,業內還有能讓人放心的電動汽車嗎?
再加上即將到來的冬季或將成為新能源汽車的瓶頸期。不過威馬汽車創始人兼首席執行官沈暉曾說過:“越是寒冬,越能凸顯實力派”。
10月威馬汽車銷量為2056輛,環比增長54.47%,同比增長1169%。1-10月,威馬汽車累計銷量為1.47萬輛。目前威馬汽車在售車型僅威馬EX5一款車型,該車型共有兩種不同續航里程的版本,其中威馬EX5 400的續航里程為400公里,威馬EX5 520的續航里程為520公里,補貼後售價為13.98萬元-18.98萬元。自上市以來,威馬汽車累計銷量達1.85萬輛。
沈暉認為,威馬EX5並沒有虧本在賣,這源自於在傳統汽車領域多年的威馬高管團隊對供應鏈的管理能力,尤其是對其中成本比例最大的動力電池的供應鏈管理。
管理的不只是價格,還包括對質量的把控。正式上市的威馬EX5,電池全部採用VDA方形電芯,電池包系統能量密度均超過140Wh/kg。早在威馬EX5的發布會上,沈暉就表示整車路試通過了高溫、高寒及高原的“三高”測試,對於電池包的測試標準大多超過國標要求的2倍。
11月12日,威馬溫州電池工廠對媒體開放,溝通會上,威馬產品經理詳細講解了威馬電池熱管理V2.0系統。
揭秘威馬電池熱管理2.0系統
威馬EX5電機的峰值功率160千瓦,峰值扭矩315牛/米,0-100公里加速時間小於8.5秒,這套動力總成相當於傳統高功率2.0T發動機。威馬EX5在設計之初並沒有向新勢力造車其他企業那樣追逐更快的加速,比如3秒以內。
誠然,更快的加速必然帶來大電流的放電,對於電池包壽命會有不可逆轉的影響。
威馬EX5在保證動力性足夠前提下,讓電池的可靠性更長久,這也是為什麼威馬選擇電池包平台化的原因。
正向開發的平台為電動車提供了好的骨架,三電技術中核心的電池包則提供了動力來源。
威馬的電池包同樣採用平台化設計:電芯模組標準化、電池熱管理通用性、箱體平台化。
威馬采用VDA 電芯模組,可以很好兼容寧德時代等供應商提供的電池模塊,同時最為重要的電池包控制系統都由威馬自己研發。
具體而言,他們前期通過CFD的仿真,已經對流道設計、流阻分佈和對熱平衡的仿真,來確定這款熱管理系統是否滿足當前的電池包,通過調整水排的大小、長度來改變、來適應電池包,平台化的可以實現產品的快速開發,降低產品成本。
其實,對於新能源汽車車主來說,隨著小寒、大寒節氣到來,“凍哭預警”連連發出,愛車怕“冷”續航里程受影響怎麼辦?
1、電池熱管理系統對抗寒冬
剛剛提到的電池包平台化是威馬很早以前發布的核心技術,如今威馬在核心技術上取得的突破是對抗寒冬的2.0 熱管理系統。
目前2.0 熱管理系統已開始應用於威馬520 版本的。此外,即將上市的EX6也將搭載了熱管理2.0。
熱管理2.0主要優勢在於以電池包獨立液冷設計、雙模加熱以及冬季續航增程系統為主,可以有效提升冬季可用電池容量和充放電效率,實現了車輛冬季續航增程20%(相當於NEDC綜合工況下100公里)的突破性用車體驗升級。威馬產品經理表示,日常城市通勤,每充一次電,能多開兩到三天,有效解決了電動汽車的冬季里程焦慮。
他進一步解釋道,在低溫狀態下,電池正極的活躍度下降,將大大影響電池的使用。要解決這一問題同樣要從電池的熱管理角度著手解決。威馬汽車熱管理策略聚焦對電芯溫度的智能化、精準管理,通過獨立液冷設計、PTC電加溫系統、零下30℃極地加溫系統(柴油加溫),以及全新基於柴油加溫的空調製熱迴路設計,可以在不同的溫度區間自主開啟加溫與冷卻功能,實現全天候電池包恆溫熱管理。
可以看出,威馬電池熱管理V2.0系統做出的最大改變就是對柴油加熱輔助系統進行了優化。正如威馬工程師所言,柴油油箱從6.0L升級到了近10L,補充一次柴油可待機接近20天。柴油加熱不僅可以在冬天輔助電池進入合適的工作溫度區間,還能輔助空調進行加熱。
2、NCM811成為新能源汽車的新寵
在新能源汽車中,動力電池仍然是純電動汽車的核心零部件,在整車的價值中佔比頗高。
NCM523電池還是目前比較主流的電池方案,如今全球的三元動力鋰電池都開始從中低鎳向高鎳轉換。而NCM811電池已經成為下一代新能源汽車的電池方向,未來將會逐漸普及。
比亞迪也曾經表示今年會量產NCM811電池。威馬EX5已使用寧德時代NCM811電池,能量密度超166Wh/kg。威馬汽車產品經理提到,EX5的電池供應商主要是寧德時代,採用的電池類型都是鎳鈷錳酸鋰電池,也就是NCM電池。
他直言,威馬EX5在不同配置的車型上,所採用的電池有所不同:
在NEDC續航300公里、400公里、460公里續航的威馬EX5車型上,威馬所採用的的都是NCM523電池,電池系統能量密度可達140Wh/kg;
在今年8月剛發布的威馬EX5 520車型上,威馬所採用的主要是寧德時代的NCM811電池,電池系統能量密度可達166Wh/kg。
比特斯拉效果更好?
目前市場上大部分純電動汽車採用的是三元鋰電池,鋰電池負極材料基本上都是石墨,但正極材料有所不同。
值得注意的是,正極材料作為電動汽車動力鋰電池的核心,目前商業化應用於電動汽車的主要包括磷酸鐵鋰、錳酸鋰和包含鎳鈷錳酸鋰兩種的三元材料。其中國內新能源汽車主流用正極材料為磷酸鐵鋰。以特斯拉為代表的新能源汽車企業主流用正極材料為三元材料。日產聆風電動汽車採用的是錳酸鋰正極材料動力電池。
剛剛提到,鋰電池正極材料有所不同,其中以威馬為代表採用的電池正極材料為鎳鈷錳酸鋰,以特斯拉為代表採用的電池正極材料為鎳鈷鋁酸鋰。電池性能的高低,由正負極離子間的活性來決定。
威馬汽車將電池中鎳錳鈷的比例從5:2:3調整到8:1:1,由於鎳具有耐腐蝕性、耐氧化性、穩定性等特點,鎳的比例越高, 電池系統能量密度就越大,由140Wh/kg提升到166Wh/kg,在NEDC工況下續航里程最大增加220km。
威馬產品經理舉例道,其熱管理1.0系統中,以電池包儲能為53.5kWh為例,在-30°C-0°C以上的溫度條件下,電加溫系統始終參與工作,電池放電電量僅能夠達到97%,即51.46kWh,此時空調消耗電量為14.53kWh。在2.0系統中,0°C以下依靠柴油加溫,電加溫僅在0°C以上時參與工作,可保證電池放電量能達到99%,即53kWh,空調電量電量僅為1.29kWh,大大降低了耗電量。
他認為,目前國內純電動汽車之所以會出現續航里程虛高、高速狀態下續航里程大打折扣、電池容量虛標、充電慢、等一系列三電問題,很大原因是池管理系統問題,威馬這個設計比最新的75度電的Model 3電池包水平再上一個台階。
威馬電池包中電芯模組採用全串聯模式,在單個電芯發生故障時,整個模組電路被切斷,防止對其他正常電芯造成影響,就如同家用電路中的保險絲,當電量過大時,保護電器不被燒壞。
此外,獨立液冷迴路位於電芯模組底部,通過在高導熱效率的鋁製水冷板上覆蓋導熱矽脂,確保更好的貼合性並維持電池在最佳溫度區間。電池包每個電芯模組還內置2個溫度傳感器,通過BMS和BTMS精確管理所有電芯,使電芯溫差控制在±2°C,有效提升電池壽命。
在配備獨立液冷系統的基礎上,威馬汽車還提供了定制化電加溫和柴油加溫系統選裝,進一步實現電池包在-30°C~50°C不同環境溫度區間的高適應和高穩定性,確保電池不管是在放電還是充電過程中,都保持在最佳溫度區間。
在威馬電池工廠,可以明顯感受到自動化科技感。在生產環節中,威馬引入全自動AGV流水線操作,電芯模組的安裝使用6軸的ABB機器人全自動抓取並通過視覺定位進行安裝,機械臂在抓取模組的同時會檢測讀取電池信息,判斷模組電壓內阻等參數是否符合初始化標準,而電池模組的緊固螺栓則採用電動扭矩控制安裝,這也將提升行業製造工藝標準。
從自建工廠生產,到累計交付數字的不斷攀升,威馬汽車從平民化車型入手,穩紮穩打,同時在品牌、產品、體驗、技術、出行等全產業鏈裡所形成的“運營閉環”,如今在新能源汽車競爭的下半場,威馬借助三電動力系統技術上的競爭力,展開了對新能源市場革命性的“電池技術管理”殺招,可見其做足了功課。