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对话沃尔沃工程师:优秀的 BMS 需要的自我修养
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沃尔沃最近搞了个大动作。这个生于冰雪的北欧品牌在零下 30 度的环境下,将旗下的 XC40 纯电版全冰冻 48 小时。

在破冰而出后,沃尔沃XC40 纯电版依然能够正常行驶。沃尔沃通过这样的一次测试,皆为表明其纯电车型电池包及电池管理系统的优越性。而这二者之中,电池管理系统是能让XC40 纯电版破冰重生的重要一环。

冬季刺骨的寒风仍然在北方呼啸。这个季节,是每台电动车需要面对的大关。在低温的挑战下,动力电池达不到工作温度而无法良好工作的情况时有发生。

而对于用户来说,这样的体验尤为痛苦。没有适配良好 BMS 电池管理系统的电动车在冬季往往会出现续航锐减、动力衰退甚至无法正常充电的状况。这个时候,优秀的 BMS 电池管理系统便能独树一帜,辅助加热电池使其重回应有的工作状态。

因此,如果是动力电池代替发动机成为新能源汽车的「心脏」,那么BMS就相应的成为新能源汽车动力控制系统的核心之一。

作为电控的核心部分之一, BMS 可以对整个电池包起到监控作用,如检测锂电池的温度是否过高或过低、单节电池与其他电池是否存在压差较大现象;在充电时可以根据实时电量调节充电电流大小,并在充满时停止充电,防止过充现象的发生。

可以说,作为 「电池管家」的 BMS 在力所能及地提高锂电池包的安全性和使用寿命。而 BMS 也能够最直观地反馈一家车企在三电技术和造电动车的技术水平,做好 BMS 电池管理是做好一台电动汽车的基础。尤其是来自高寒地区国家的电动车,更需要重视动力电池及 BMS 的性能。

一直以安全、质量著称的沃尔沃,在对待电车型上也同样如此。在沃尔沃首款纯电车型 XC40 纯电版 的电池管理系统上,沃尔沃为其倾注了极大的心思,以增强其电池安全性和冬季用车便利性。针对沃尔沃的 BMS 极其配套电池,我们与沃尔沃的工程师展开了一次对话,具体来看看沃尔沃的这套 BMS 能够为车辆带来怎样的体验。

对话沃尔沃 BMS 系统工程师

实践出真知,被沃尔沃贯彻到对 BMS 的检验中。在与工程师沟通的过程中我们了解到:每年沃尔沃都会在极寒的东北漠河、黑河、牙克石和北极圈内的 Jokkmokk试验场对旗下的新能源车型进行极限测试,以验证其动力电池的性能以及BMS的各项保护功能。

工程师还提到:“除了上述的冬季测试之外,我们都会在新车型发布之前在国内重点城市及道路进行大量的充电兼容性测试,以保证新车型能够良好的适应国内的充电设施。其中也包括一些冬季寒冷条件下的充电测试,来验证电池热管理功能是否能够很好的配合国内的充电桩对电池起到保温作用。比如预加热功能。

除了对于冬季的极限测试和充电桩的验证外,沃尔沃对于XC40 纯电版的冬季电池表现还有着许多能够展现细节的考量。

首先,在 XC40 纯电版 上,沃尔沃的研发工程师在电芯上增加了云母片,以防止电芯和模组发生热失控的时候高压高温的气体向上盖喷发。

工程师提到,相比于其他的隔热材料,XC40 纯电版上采用的云母片由云母纸、粘结剂等混合而出,其能在 800℃ 内长期使用。具有良好的耐热性能和绝缘电气性能,体积电阻率大,介质损耗好。而人工合成云母片,更能承受 1200℃ 以上。这在冬季以外的用车环境中对于车辆有很大的安全保障。

同时,目前沃尔沃目前所用的高压线束目前所有包裹的材料都是高温耐热的材料,以保证在底下模组在向上发生蒸发的时候,不会引起高压线束的短路导致整包的热扩散,从多重方面考虑用户的用车安全。

与沃尔沃 XC40 纯电版 的 BMS 相匹配的是 71kWh 的宁德时代三元锂电池,三元锂电池在冬季拥有更好的续航表现,这也为 XC40 冬季实打实、不打折扣的续航打下了夯实基础。

电芯配方方面,沃尔沃 XC40 纯电版 上采用的是 NCM 523+811 混合的电芯组合方式。相比于一般的 NCM 811 高镍电芯配方,NCM 523+811 的组合方式既能够保证电池能量的密度,钴元素占比的提升又能够稳定电池的层状结构,提高电池的充放电功率和循环寿命。与此同时,锰元素则稳住了电池的整体性能。

在调优了电池电芯配比的基础上,XC40 纯电版 上的 BMS 管理系统能够实现实时对电芯温度、电压、电流等方面的监控。在紧急情况发生前能够及时预警和高压断电。同时,还能够通过超过 50个天网级别的温度监控点对电池保持高精度 SOC 估算。对于车主而言,这些功能不是华而不实的噱头,而是实打实能提升冬季用车体验的利器。

安全方面还有一点值得一提,就是沃尔沃 XC40纯电版 的电池包采用了水冷回路的散热设计。相比直冷和风冷,液冷散热在成本和系统设计的复杂程度上要更高。

同时,沃尔沃的工程师也为 XC40 纯电版 上的热管理水路设计了多种回路,这三个回路能够单独运行,也能够串联或并联。通过回路的组合,其拥有数十种工作模式,每一个模式都能精准面对用户不同的使用场景,为用户带来全面的电池安全辅助。

优秀的 BMS 为车主带来了什么?

在介绍了沃尔沃优秀的 BMS 管理系统后,这套系统落实到实际能为车主带来什么也值得聊聊。首先要提到的一个优势是,沃尔沃 XC40 纯电版 做到了与高德地图完美结合。若车主第二天若需准时出门,可以通过手机 APP 预约加热电池,第二天直接上车出发。

而在冬季的使用条件下,用户通过高德地图导航至充电站,这套 BMS 便能即时提前为电池包开始加热到适宜充电的温度。到达充电站后,车主可以直接开始充电,无需再等候电池加热。

再比如在冬季时相比其他还需要缓慢电池加热的车型,有着这套优秀 BMS 加持的 XC40 纯电版 可以不必原地等待,即使在零下 25 度的低温也能正常启动出发等。

同时,沃尔沃还为车辆在行驶途中提供了 10 种节能模式切换,能够最高效利用能耗。在充电时, XC40 纯电版 能通过电网给高压电池和座舱做温度预调节,使得电池和座舱保持在最佳温度间,从而使得车子续航里程不打折;在驾驶时,几个循环管路可以根据最佳的工作模式自动调节串并联方式,从而使得电池和电驱系统维持在最适宜的工作区间,节约整车能耗,为车主带来更长的续航体验。

除此之外, XC40 纯电版 还提供了热泵版本,在热泵模式下,车辆可以回收电驱系统和电池系统的废热,还可以从环境里吸热用于座舱吸热。通过节省冬季座舱加热的能耗,进一步提升了整车的续航里程。

通过对沃尔沃 BMS 及 XC40 纯电版 高性能电池的介绍可以看到,这套“组合拳”能够为车主带来的优秀冬季用车体验、日常用车电池安全保障。

在近期,有媒体对沃尔沃 XC40 纯电版 进行了冬季的续航测试。在冬季 5 摄氏度及以下的北京,车上两名成年男性配重、空调 24 度的前提下,沃尔沃 XC40 RECHAGE 在多路况行驶一百公里后续航偏差率为 8.8%,即 100 公里的 NEDC 续航实际能达到 91.2 公里。

同时,XC40 纯电版在 2022 款的焕新上还推出了 P6 车型,并提供两个配置版本,分别为智雅运动版和智尊运动版,官方直售价257,000元起。P6 车型采用单电机驱动,配合全新的动力电池,带来更轻的质量、CLTC综合续航里程达529km 的更长续航,为用户拓展城市边界,提供更多元的出行场景。

在燃油车时代,沃尔沃就一直以高度重视安全性和车主体验著称。而沃尔沃 XC40 纯电版 虽然是一款纯电车型,但从其对于 BMS 的深度钻研、电芯的选用考量仍然能体现沃尔沃造车理念中对于安全的严苛,这仍然是一辆非常“典型”的沃尔沃,也是沃尔沃为中国市场带来的首款纯电献礼。

在未来推出的纯电车型中,沃尔沃也将持续优化电动车的全方位体验,为沃尔沃的车主带来更加安全、更加极致的纯电沃尔沃。在安全和体验这条赛道上,沃尔沃永远不会停下前进的脚步。

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