文 | 来源·汽车之家 本站作者

       [汽车之家 专业评测]  通过上一期的续航测试,我们可以了解到,虽然目前的电动车在NEDC综合续航里程方面都有了质的提升,但是在冬季的实际驾驶中,只要是使用电能作为暖风能源的车辆,续航还是会因为暖风造成的高能耗造成“续航打折”的现象。那么看完聊完续航,接下来的冬季测试项目,由我们汽车之家与中国汽车工程研究院(以下简称为:中国汽研)联合完成,使用中国汽研自主开发的专业设备进行充电测试,来看看这些挑战本次“冬季实验室”的车型,在低温之下的充电表现具体如何?

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● 车型回顾

  下面我们还是先来简单回顾一下参与本次“冬季实验室”的所有测试车型:参与本次测试的共有9款车型,所有车型均搭载了动力电池预加热系统。

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  这次参与测试的车辆中,威马EX5搭载了热管理2.0系统,由一台柴油机(并非柴油发动机,而是类似于燃气热水器的装置)作为热源,为动力电池加热;而其它测试车辆则采用的是由PTC或热泵作为热源的热管理系统,由于各自的控制策略不同,电池预加热系统的能耗表现也不尽相同。我们正好借助这次测试和中国汽研的专业设备,了解各家在动力电池热管理系统的加持下,低温环境中充电方面的表现如何。需要特殊说明的是,广汽新能源Aion LX(埃安LX)并未公布其电池容量,根据车身上的铭牌计算得出电池组容量为93.09kWh。

● 今年的冷/热车充电测试,我们关注什么?

  众所周知,当环境温度降低,动力电池的温度也会受其影响,这就会直接导致动力电池化学活性下降,在使用时的表现即为电池的充放电能力减弱。

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  本次“冬季实验室”,我们不仅在充电过程中对充电电压、电流以及动力电池温度的变化进行关注,同时还会关注动力电池预加热系统在低温环境下,对电池充电方面的帮助。此外,我们还通过中国汽研的专业设备采集的数据,可以了解电池预加热系统的控制策略。

● 我们将怎么做测试?

  冷车充电是将车辆在崇礼室外静置一夜(测试当天夜间最低温度为-9℃),第二天凌晨进行充电。热车充电则是在车辆行驶距离超过200km之后,电池处于温度相对较高的状态下进行充电。测试过程中,所有车辆均处于“熄火”状态,以减少其它用电器消耗电量,对测试结果造成影响。

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  只不过美中不足的是,冷车测试当天崇礼夜间的最低温度只有-9℃,但是也能够达到低温测试的条件了。而热车充电过程中的环境温度就比较理想,测试时达到了-11℃。

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  冷、热车充电测试所使用的充电桩,是位于崇礼市区内的国家电网直流充电桩,其最大充电功率为120kW。在此次测试过程中,我们使用了一个“秘密武器”——由中国汽研设计开发的便携式测试设备,测试时将该设备连接于充电桩与被测车辆之间,通过监测到的充电电压、电流和充入电量等动态数据,以及动力电池SOC的变化量,从而对动力电池可用容量等状态进行监测和分析。

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  此次测试主要借助该设备采集到的数据,观察各家动力电池预加热系统在充电时的工作表现,以及充电过程中,充电电压和电流是如何变化的。

●冷/热车充电测试的结果如何?

○ BEIJING-EU7 2019款 逸尚版

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  BEIJING-EU7容量为60.225kWh的电池组,电量从30%充到80%的充电时间为35分钟。整个充电过程中充电桩上显示的动力电池温度最初为3℃,经过热管理系统进行加热以及充电升温的影响,电池最高温度的峰值为35℃,但随着充电功率的下降电池温度回落,结束充电时为27℃。

  该车在冷车状态下,充电刚刚开始时,由于动力电池温度较低,最初的充电功率稳定在19.1kW,充电进行了大约25分钟后,充电功率最高达到了69.8kW,但是当SOC高于50%之后,充电功率开始下降;在电量提升至80%后,进入涓流充电状态,充电功率降至33.1kW;当电量超过95%时,充电功率降至更低的水平,以保护动力电池。

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  通过测试设备记录的数据我们可以看出,充电桩输出电流(I1)要大于动力电池输入电流(I2),这说明在动力电池温度较低的情况下,电池预加热系统将充电桩输出的电流分为两部分:一部分用于为电池加热,另一部分则用于充电。当电池温度提升至20℃时,两者的数值基本保持一致,此时电池的温度已基本满足正常工作状态,所以充电桩所输出的电流基本上全部用于充电。在整个冷车充电过程中,从充电桩输出的电能中,3.95%用于动力电池系统加热等。

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  经过1小时39分钟,BEIJING-EU7的电池电量从21%充到100%,电池的起始充电温度为17℃,起始充电功率就达到了37.5kW,可见热车状态下充电功率在初始阶段较冷车状态要高一些;充电过程的前半段,随着电池温度继续升高,充电功率最高达到了60.1kW,但随着电池温度和SOC的升高,充电功率没有爬升至更高的水平。当SOC达到80%时,充电功率开始大幅下降,电池温度也随之回落,充电结束时的电池温度为28℃。

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  通过中国汽研的数据可以看出,虽然电池的充电初始温度相对较高,但是由于不足20℃,所以充电的初始阶段,充电桩的输出电流(I1)仍大于动力电池输入电流(I2),电池预加热系统处于工作状态。当动力电池温度达到20℃时, 两者呈现出数值接近的状态。虽然,中间出现过两次两者存在差异的阶段,但是动力电池的温度并未低于20℃,所以基本上处于间隙性地给电池加热的状态。在整个热车充电过程中,从充电桩输出的电能中,有3.1%用于动力电池系统加热等。

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  对比冷、热车的充电,BEIJING-EU7在充电初始阶段,电池温度爬升都很快,充电功率也有大幅度的提高,且冷车的充电功率最高时达到了69.8kW,还是处于相对较高的水平的。而且,不论在什么状态下充电,电池的最高温度不会超过35℃,这说明除了加热以外,BMS(电池管理系统)对电池最高温度的把控还是比较严格的。不过,我们也不能说热车情况下的充电功率最高只能达到60kW,毕竟充电功率的大小与当时的电池温度、SOC以及充电桩的输出功率都有关系。

○ 比亚迪宋Pro EV 2019款 高功率高续航旗舰版

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  动力电池容量为71kWh的比亚迪宋Pro EV在冷车状态下,电池电量从30%充至80%用时44分钟。充电的最初阶段,其充电功率稳定在8.5kW,随电池温度上升充电功率最高爬升至60.1kW,而电池温度的上升速度并不快,最终稳定在30℃。

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  由于比亚迪采用了独特的高电压平台,所以其充电电压绝大部分时间都稳定在473V。通过对电流的观察可以发现,该车的电池预加热系统虽然也一直处于工作状态,但是基本上保持着“不温不火”的加热状态,使电池温度平稳上升。

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  虽然热车测试的电池初始温度为7℃,虽高于冷车测试,但是差异并不是特别大,所以充电功率和电池温度的变化趋势上,差别也不是很明显。热车状态下,电池电量从30%充至100%,用时1小时17分钟完成充电。

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  对比冷、热车的充电,比亚迪宋Pro EV在充电初始阶段,充电功率爬升的比较快,最大充电功率为60kW左右;而对动力电池温度的控制方面,比亚迪做得相对比较保守,首先是电池升温的速度不是很快,且最高温度控制在了30℃左右。

○ 广汽新能源Aion LX 2019款 80

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  广汽新能源Aion LX冷车测试时的电池初始温度为-1℃,在所有测试车中算是比较低的,但是电池温度提升速度较快,且充电功率也很快达到了60.1kW。当SOC高于80%后,进入涓流充电状态,电池温度最高控制在32℃。冷车充电测试中,该车容量为93.09kWh的动力电池,电池电量从30%充至80%用时57分钟。

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  从电池检测设备检测到的数据来看,充电桩输出电流一直要大于动力电池输入电流,也就是说电池预加热系统一直处于工作状态为电池升温,以保证电池处于较为良好的工作温度中。

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  该车热车测试的电池初始温度为8℃,温度不算很高,所以充电时的充电功率和电池温度的爬升趋势与冷车状态下大致相同。但当充电功率提升至60.1kW后,由于SOC处于较高水平,于是高功率的充电状态没能维持太长时间。最终,热车状态下,电池电量从49%充至100%用时2小时12分钟。

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  该车的冷、热车测试在电池温度的变化趋势上基本相同,但是由于冷车状态下该车长时间处于高功率的充电状态,所以电池温度最高达到了32℃。而热车测试中,由于起始SOC较高,当充电功率爬升至高功率状态后,但充电即将进入涓流充电模式,所以没能维持很长时间。

○ 几何A 2019款 高能超长续航幂方版

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  几何A在冷车状态下的电池初始温度相对较高,达到了6℃,而且初始的充电功率就达到了51.1kW;但是还是因为动力电池温度较低,不适合大功率充电,BMS在充电开始后不久,便将充电功率拉低至11.3kW,然后通过电池预加热系统提升电池温度,充电功率也随之慢慢升高。整个冷车充电过程中最高充电功率为55.9kW,电池最高温度为35℃。几何A容量为61.9kWh的动力电池,在冷车状态下,电量从30%充至80%用时1小时04分钟。

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  从电流数据的曲线图中可以看出,从冷车充电的一开始,电池加热系统就处于比较高功率的工作状态,但是由于电池温度相对较低的原因,BMS降低了车辆对充电电流的需求,所以电池加热系统也无法得到大电流继续为电池快速升温。在冷车充电过程中,从充电桩输出的电能中,有3.75%用于动力电池系统加热等。

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  该车的热车状态测试还是比较理想的,动力电池的初始温度达到了29摄氏度,所以进入充电状态后,几乎达到了“马力全开”的程度,充电功率很快就达到了61.7kW,而随着电池温度的升高和SOC的增长,充电功率随之下降,以包括电池处于比较安全的状态之下。最后,电量从31%充至100%用时1小时39分。

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  该车的冷、热充电测试,可以说是差异比较鲜明的一组结果,特别是充电功率的变化趋势差别非常明显。可以看出该车BMS的控制策略,在初段虽有大功率的“快充”模式,但是监测到电池温度较低时,还是能够及时作出调整的。