在原有海外 CCS 的 50kW 不太明顯的低溫(分為電芯 -10 度以下和 10 度兩個不同的痛點)快充功率下降的問題,在 150/350kW 這一層級,由于功率折損的絕對數值差異過大,使得當前這個問題就顯得特別明顯。海外的情況和國內相似,由于國內的情況每家企業(yè)本質上面臨的瓶頸都差不多,而且在百人會的信息來看也是希望以電芯自加熱的辦法來走,除開這個路徑以外其他系統(tǒng)提升辦法,我們看一下現代的 Kona 和 I-pace 兩款車。
1. KONA 的快充溫度設置
KONA EV 在考慮這個問題的時候,分為兩個版本,電池系統(tǒng)帶有獨立的 PTC 和不帶 PTC 的兩種配置,前者主要面向于加拿大和歐洲比較寒冷的地區(qū),配置了特殊的加熱模式。
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圖 1 KONA 的電池加熱系統(tǒng)
這個 PTC 的功率為 2kW,設置的模式為:
1)-4 度開啟:開始開啟專用的 PTC
2)15 度關閉:在這個點開始讓電芯的功率提升至 45kW 以上,靠自發(fā)熱帶動快充功率提升?
在與電芯溫度的最小值的功率劃分里面,小于 0 度限制在 5kW 左右,0-5 度提升到 10kW,5-15 度為 45kW,20 度以上基本進入全功率階段,根據充電樁的差異來調整充電電流。當然這個是 MY2019 的參數設置,在 2020 的版本會進一步提升。
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圖 2 KONA 的溫度閾值設置
2.I-pace 的主動加熱模式
在 I-pace 的設計中,有專門關于電池主動加熱的設計,由于這個設置量程實際的運行溫度在小于 14 度的時候打開,所以原則上整個熱管理系統(tǒng)對于電池溫度的管理被放到了一個很容易開啟的位置。在目前的設計中,I-pace 在去充電前,其實這個電池是不加熱的,需要進入充電模式才開始進入。備注:現有的數據是在加拿大,-5 度的環(huán)境溫度,從 40%-90%,60 分鐘;-18 度的環(huán)境溫度,從 20%-90%大約 90 分鐘;低溫對 I-pace 的影響也不小,用于這車的數據比較少,總體來說時間也比較長。
主動加熱的模式是由 BMS 打開的,BMS 會激活電池系統(tǒng)回路電動冷卻液泵,閉合電磁閥以后冷卻液回路就能在內部進行循環(huán)流動;然后請求 HVAC 系統(tǒng)激活座艙冷卻液電磁閥,允許加熱的座艙回路冷卻液流至高壓電池熱交換器,并且閉合 PTC 加熱器加熱冷卻液,靠一個交換器來轉移座艙回路冷卻液中的熱量,這個加熱模式的中止條件是電池冷卻液回路達到 17℃
圖 3 I-pace 的電池加熱設計
3. 軟包的一些電動汽車快充功率
這里有個很重要的問題是基礎設施升級和車型充電能力的匹配問題,如下圖所示,由于 2019 年以來大量的 150/175kW 快充樁被建起來,原有續(xù)航較長的車輛都被拉到最新的樁上進行測試。由于這些高功率的充電樁為了提高運營效率,都是按照占用時間進行收費,消費者對于一定充電時間充入多少能量就很在乎。備注:在低溫下,由于有一個電池的加熱過程,所以加熱的速率和起點很重要,未來如果確認車主是去找充電樁的,普遍的加熱策略在行駛的時候就要開啟了,以節(jié)約車主在真正等候充電的時間,在溫度的閾值上也會進一步調整
圖 4 海外軟包電池的能量和快充功率
如下圖所示,越是快充功率高的,在低溫下的功率降額就越明顯。現代的兩款車,Kona 和 Ioniq 是屬于想要努力往更高功率去靠近的,所以我們根據現有的策略來進行比對一下
圖 5 軟包電芯的快充曲線合集
小結:找不同溫度的數據并不容易,特別是有些車在 Github 上沒有 CAN 的解析庫,所以沒有電池溫度作為參考量,很多數據沒辦法比,目前電芯開發(fā)不會以低溫快充這個特性作為重要的點,所有的任務都交給了系統(tǒng)層面來解決。