Bolt EV的充电管控策略和2020年的升级

汽车电子设计 2020-01-10

最近在搜集国外60-70kWh这个区段车型面向大众市场纯电市场的充电数据,我发现有一个很有趣的现象。围绕着是否投入高功率充电设施,通用汽车和现代起亚两款相似的电池系统设计方面出现了不太一样的设计趋势(通用坚守50kW,现代努力往100kW靠近)。两家在升级电池系统的同时,主要是改进低温加热的策略,尽量使得车辆在冬季较低温度下快充时间尽量合理。而几个2021年推出豪华的电动汽车,都是直接往CCS 400V电压等级下标准的150kW靠近。


01

快充功率随高低温的影响

两台车的差异

这两款车,一个是在2016年底开卖,一个是在2018年开卖,本身电芯的SOP时间就差了不少,在采用相似的LG CMA结构设计下,呈现出不同的快充功率特性,在相似的温度特性下,呈现出来的快充时间如下。 

1)Bolt EV:设计比较早,完全按照Combo之前的50kW(充电电流150A)设计,后期调高了一点,0-80%所需要的时间在常温下为79分钟,在低温-20度的情况需要需要292分钟,这个时候基本就不能叫快充了;高温40度下的时间增长并不大,为92分钟,但是会有一个降低的过程

2)Kona EV:2018年推出的时候,100kW的充电桩已经开始铺设了,150-175kW充电桩在主要销售区域慢慢上量,设计规格采用200A,算起来为75kW,对应的0-80%的时间为54分钟,低温-20度下也有很多的问题,时间增长为120分钟,降额很厉害,高温也有影响,时间涨为64分钟



图1 两款电动汽车的充电参数



由于两款车的低温充电的降功率特别明显,后续2020款两个车型都做了针对性的改进。



02

Bolt BEV实测的温度策略

低温和高温


从不同的实测数据下,Bolt EV的充电功率真的是非常受气温的影响,如下图所示,在Charge point和 不同车辆的实际测试下,在不同的条件下,降额到20kW、30kW和40kW是都有的。在超级低的温度下-20degC和-10degC下,这个数据就更夸张了。备注:实际经过用户的数据来看,在环境温度为零下-5度的时候,充电功率限制在10kW左右,然后电池温度升一些充电功率大一些,国外不少的充电桩不是按充电的kwh收钱,按照所占用的时间收钱,这个事情就比较麻烦了。



图2 Bolt EV的充电曲线合集

如下图所示,我们可以看到这个电池的问题,红色是电池加热的装置,虽然已经很努力在开了,但是电池加热又很慢,在较高温度下电池的从30kW左右开始逐渐增加。如果温度降到0度以下,这个加热的时间会更长。而且这个电池冷却,在电池温度比较低就开启了。



图3 夏季和冬季充电的定性比较

Bolt EV的最大充电功率的最合适的温度区间为24-27°C,充电电流为150A;当电池的温度在快充下一直升高,温度超过34°C以后,把充电电流将限制在95A以下,并且全力开启散热,这个散热是持续的策略,Bolt EV会在充电后期一直对电池进行散热,直到把电池的温度降低到25度为止。



图4 从OBD读取的充电细致的数据


03

Bolt BEV 2020款的升级

电芯的升级

在升级的版本中,通用汽车承诺在大冬天充电把直流充电速度提高150%。在温度通常较低的-6到-1摄氏度的温和气候中,新的Bolt EV直流快速充电速率可以从30 kW左右开始,整体的功率并没有从50 kW上升太多(最高仍为55kW),但是低温下功率可以提升一些,在软件策略方面很早就尝试去加热电池。




图5 快充的改进



在这个电池里面,从LG原有的N2.1系列终于改了化学体系,电芯的尺寸和原来的格完全相同,电芯的能量密度也提高了,改进增加了6 kWh能量,使Bolt的电池系统从60 kWh增加到66 kWh。



图6 电芯变了但是没大改




小结:通用目前还是把Bolt做过渡产品,在凯迪拉克的纯电动出来以前,还是维持现有的规格不变,这么个弄法使得这款车在坚持3年以后没有新的面貌,其实挺遗憾的





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