今年上海車展各家新造車、傳統車企都紛紛亮相了自己的新能源車型,電動化競爭愈加激烈。威馬公佈的車型包括威馬EX5 智行2.0版以及限量版威馬EX5 pro,其技術核心為Living Motion、Living Pilot、Living Engine。新版本車型能否讓威馬在政策退坡、「全民造車」的當下更具競爭力?
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在造車新勢力中,威馬汽車給人的印象很像小米:零部件都是緊著好的去買,最終產品也不算貴。就拿威馬EX5與小米9手機做個對比:
- 小米9用驍龍855,威馬EX5用博格華納電驅動系統
- 小米9起步6G+128G大內存,威馬EX5的電池包能量密度達140Wh/kg
- 小米9用索尼4800萬像素三攝,威馬EX5搭載了博世最新的L2級ADAS系統
正如小米常說「感動人心,價格厚道」,威馬也常說「用得起,用得爽」。如果要用一個詞來形容產品定位的話,也許「性價比旗艦」這個詞比較合適?
當然,從好的零部件到好的產品,中間還有很多路要走,這正是考驗主機廠水平的重要環節。要不然的話,OPPO也能用驍龍855,華為也有40W快充,憑什麼一定要買小米9?如果小米回答不好這些問題,那麼它就只能賣2999元。唉,性價比也有性價比的難處,我都為雷軍感到心酸。
類似的問題,CATL的電芯又不是隻賣給威馬一家,那麼除了用料好、價格實惠之外,威馬EX5的三電系統還有什麼獨到的優勢嗎?
關於新能源汽車動力電池的若干關鍵議題,我原本就有計劃寫一系列科普文章。藉此機會,就簡單談一談電池熱管理問題,作為系列科普的第3個議題。(前2個議題鏈接見文末)
什麼是電池熱管理?
電池的習性與人相似,它既受不了太熱,也不喜歡太冷,最適宜的工作溫度在10-30°C之間。而汽車的工作環境非常寬廣,零下20-50°C都很常見,那怎麼辦呢?那就給電池配個空調吧,以實現熱管理的3個功能:
- 散熱:溫度過高時,電池會折壽(容量衰減),暴斃(熱失控)風險增加。因此,溫度過高時,就需要散熱。
- 加熱:溫度過低時,電池會折壽(容量衰減)、衰弱(性能衰減),若此時充電還會埋下暴斃隱患(析鋰導致的內短路存在引發熱失控的風險,上海特斯拉自燃可能是此原因)。因此,溫度過低時,就需要加熱(或保溫)。
- 溫度一致性:我還記得90年代的早期空調,啟動起來就一陣冷風猛吹,吹完就歇一會。而如今的空調,大多具備了變頻與環繞吹風功能,目的就是為了保持溫度在時間與空間兩個維度上的一致性。類似地,動力電池也需要儘可能降低溫度在空間上的差異性。
溫度一致性有多重要?
從「質」與「量」兩個角度來看,如果說散熱與加熱功能是熱管理的「量」,那麼保持溫度一致性就是熱管理的「質」。
在架構設計階段,電池被當作一個整體看待,從外部定義冷卻/加熱水流量、進水口溫度和出水口溫度等指標。設計的熱管理能力越強,電池系統的適應性就越強:夏天能夠正常輸出大功率,冬天也能快速啟動。
打個比方,同樣大的客廳,5匹的空調就是會比3匹空調更涼快。評價散熱與加熱功能,就是考量它能否實現更強的散熱/加熱「量」,同時儘可能地不增加太多重量、體積、能耗、製造與維護成本。比方說,我曾經在張抗抗:冬季續航減半,是電動汽車的宿命嗎?這篇文章中比較過冬季加熱的辦法,如果是在東北極寒之地,再牛逼的PTC、熱泵,加熱能力都不如一臺粗暴的柴油加熱器啊。
對空調來說,最重要的是製冷制熱是否給力,至於變頻與環繞吹風功能,至少對我這個大老爺們來說,是可有可無的。但是,對於電池來說,保持溫度一致性與前兩個功能同等重要,這源於以下三點:
一、木桶效應:電池系統的性能、可靠性取決於最弱的一個電芯,系統的安全性取決於最不穩定的一個電芯[1]。
舉一個工程上的實際例子,下圖是某型號三元鋰電芯最大放電電流隨溫度變化的曲線,可以看出電芯的性能和溫度關係非常大。假設大部分電芯溫度為20度,而電芯B因為加熱慢溫度只有10度,那麼整個電池包都必須遷就B電芯,放電電流被迫從140A下降到100A,性能下降了三分之一,可謂是「一顆老鼠屎壞了一鍋粥」。