本文为新能源情报分析网原创发布,就收购了广东福迪皮卡制造厂的小鹏P7三电技术,和快充模式下动力电池热管理策略综合研判。近日上市的P7扣除补贴后售价22.99-34.99万元,分为两(后)驱版和四驱版,NEDC续航里程552公里至706公里。自首款电动汽车海马小鹏G3上市,间隔1年由广东福迪皮卡制造厂量产的P7,以智能驾驶技术和控制策略见长,而这两款车型的驱动电机、动力电池系统以及诸多辅助分系统由第三方供应提供。
作为造车新势力的小鹏汽车,首款车型海马小鹏G3以海马汽车资质申报,并委托海马汽车代工,最终在工信部申报车型备案中采用“HMA”开头的海马汽车编码。
在收购了广东福迪汽车资质和整车厂后,小鹏汽车的第2款电动汽车改为自行加工车身焊接并进行分系统合装,最终在工信部车型备案车型样车上(后部)粘贴“广东福迪+P7”识别标致。
同样源自工信部备案信息显示,申报的P7车型依旧在海马汽车有限公司体系中,其车型代码也是采用海马汽车的HMA系列。
客观的说,小鹏汽车最开始与海马汽车合作以代工的模式量产海马小鹏G3电动汽车,受制于海马汽车几乎退市的销量和糟糕的整车品质而遭受诟病。经过较长时间酝酿,小鹏汽车收购了以生产SUV和皮卡车型的广东福迪汽车资质与合装厂后,终于获得拥制造和销售电动汽车的“话语权”。
然而,无论是海马小鹏P7,还是广东福迪P7,都是这家“造车新势力”不愿意被潜在车主和已购车主所关注,毕竟前者由一家挺不靠谱儿的传统车厂代工,后者为收购的制造低端皮卡且没落的整车厂资质。而未来海马小鹏G3的生产,无疑将转至广东福迪厂进行混装,而踢开海马汽车。毕竟,获得制造和销售电动汽车资格的小鹏,如果依旧将相当丰厚的代工利润留给海马汽车,恐怕有些难以理解。
1、P7三电技术状态:
P7两(后)驱版后置“3合1”高压用电系统总成,后置最大输出功率196千瓦、最高转速12000转/分“3合1”电驱动总成,中置的动力电池装载电量70.9度电、能量密度160wh/kg、能量密度 NEDC续航里程586公里共有3款车型、整车自重分别为X.XX吨、1.86吨和1.89吨;中置的动力电池总成装载电量80.9度电、能量密度170wh/kg,NEDC续航里程706公里和670公里3款车型、自重分别为X.XX吨、1.91吨和1.93吨。
P7四驱前置1组“最大输出功率120千瓦、最高转速12000转/分“3合1”电驱动总成,后置“3合1”高压用电系统总成,后置最大输出功率196千瓦、最高转速12000转/分“3合1”电驱动总成,中置的动力电池总成装载电量80.9度电、能量密度170wh/kg,NEDC续航里程562公里2款车型、整车自重均为2.06吨。
根据车型、续航、配置不同,P7的动力电池供应商分为亿纬锂能和宁德时代。
用于测试的这台广东福迪小鹏P7为后置“3合1”高压用电系统总成、后轮驱动,中置一组能量密度160wh/kg、装载电量70.9度电的三元锂电池总成,整车自重1.89吨、NEDC续航里程586公里的版本。从官网获悉,广东福迪小鹏P7全系车型都采用钢铝混合车身架构,驾驶舱为全钢材质、前置动力舱和前后独立悬架等分系统采用铝材质。
上图为拆卸掉P7前置行李舱以及2组护板后,各分系统技术状态特写。
红色箭头:原厂设定的铝材质平衡杆
蓝色箭头:铝材质减震器车身焊接固定组件
绿色箭头:钢材质车身焊接轮室罩
黄色箭头:“3合1”电驱动总成、“3合1”高压用电系统总成、动力电池热管理系统共用1组循环管路补液壶
白色箭头:位于前置行李舱下端的三组不同功率电子水泵
由于这是一台后轮驱动的P7,将前置行李舱拆除掉,可见没有设定“3合1”高压用电系统总成的空间。铝车身钣金件并未大范围采用,为了获得更好的减重效果,仅采用半幅钢制轮室罩。
尤为重要的是,P7的仅需要高温散热伺服的“3合1”电驱动总成与“3合1”高压用电总成的循环管路,和需要高温散热、低温预热双重伺服的动力电池热管理系统循环管路,通过电子阀体和较为复杂的管路结构通用1组补液壶。
上图为P7驾驶员一侧前置行李舱内固定在前纵梁上的钢铝混合车身焊接部分细节特写。
黄色箭头:铝材质减震器车身焊接固定组件
蓝色箭头:钢材质车身焊接轮室罩
白色箭头:纤维材质轮室罩内衬
红色箭头:翼子板外蒙皮
绿色箭头:ABS阀体
在P7的官网介绍中可以检索到如下信息:P7 采用高强度钢铝混合车身,热成型钢板 (1500MPa) 占比高达 12%,B柱部分采用双层热成型钢材,能在侧碰中给予乘员更好的保护。P7的车身钢铝连接部分采用飞机上的冲刺柳接技术,相比传统焊接,静载强度提升 70%、疲劳强度提升 50%。
就前行李舱轮室罩部分的铝材质、钢材质和纤维材质构成的2种“硬”材质和1种“软”材质的构成看,减重的设计思路被应用到尽可能多车身结构上。而ABS阀体单独设定这说明,P7的制动系统或采用的是传统EV车型适配的真空泵+储气罐和制动总泵技术,或ABS阀体与第1代iBoost独立设定的制动系统。
上图为P7前置行李舱副驾驶员一侧减震器车身焊接固定组件技术状态细节特写。
红色箭头:固定在减震器车身焊接固定组件的上A型摆臂纵向摆动预留空间(被橡胶防尘罩遮蔽)
蓝色箭头:固定在减震器车身焊接固定组件的上A型摆臂锚点(前后各1组)
黄色箭头:减震器固定的方向
将橡胶防尘罩拆除后,通过减震器车身焊接固定组件上端镂空部分,可以看到了材质A型上摆臂(红色箭头所指)。由于P7采用轿跑形式的“车设”,在保证车内驾驶员足够空间、悬置在车身焊接底部的动力电池足够尺寸容纳足够电量、在保证必要的整车离地间隙,对车身进行轻量化同时,还要考虑诸如上A行摆臂最大摆幅是否会“顶”出减震器车身焊接固定组件。
拆除塑料防尘罩后,可以看到减震器车身焊接固定组件内侧3组加强筋(红色箭头所指),和纤维材质的轮内衬(红色箭头所指)。显然,P7的轿跑化与特斯拉一样的前置行李舱的“车设”,所带来传播方面的优势背后,就是要在为了挤占的空间而将“3合1”高压用电系统后置;较低的前部行李舱要向容纳足够的上A型摆臂预设行程空间,就要将减震器车身焊接固定开一个“天窗”。不过左右各一组“天窗”另一个好处是再次减重,可是也会带来减震器车身焊接固定强度降低以至变形的疑虑。
上图为大型前置动力后轮驱动的凯迪拉克CT6 PHEV,前置动力舱的减震器车身焊接固定组件细节特写。为了应对2吨的自重,凯迪拉克CT6 PHEV的减震器车身焊接固定组件采用钢材质,并设多组加强筋同时,没有通过开“天窗”方式进行轻量化。
爱驰U5与P7一样,车身同样采用钢铝混合材质。上图为爱驰U5前置动力舱的减震器车身焊接固定组件以及纤维材质轮内衬细节特写。爱驰U5的轮室罩焊接部分由减震器车身焊接固定组件替代,纤维材质的轮室罩设定为了降低整车自重。然而SUV造型和采用麦弗逊式悬架爱驰U5在轻量化需求的前提下,没有通过开“天窗”的方式进行再次减重。
上图为固定在P7前围板的电驱动高温散热循环管路,动力电池热管理系统循环管路及附属分系统状态特写。
黄色箭头:1号水冷板控制模块
蓝色箭头:2号水冷板控制模块
白色箭头:PTC控制模块
绿色箭头:“3合1”电驱动总成、“3合1”高压用电系统总成以及动力电池热管理系统循环管路共用的1组补液壶。2组单独设定的水冷板控制模块和1组PTC控制模块、1组电子水泵、1组“4通”电磁阀体及附属管路,构成动力电池热管理循环系统。而只需要进行高温散热的“3合1”电驱动总成,“3合1”高压用电系统总成的循环管路除了自己使用的部分,还要通过“4通”阀体,与电池热管理循环管路进行“通联”,已完成更温度被加热至40摄氏度、或更高温度状态的冷却液,进入主散热器进行“冷热”交换。
有意思的是,P7的动力电池热管理系统的水冷板控制模组被分为2组,且由两组橡胶管路关联。但是,用于对动力电池内部流出的带有“热量”的冷却液,这承接电动空调压缩机输出带有“冷量”的2组水冷板模组进行冷热交换,是不能通过某1组进行功率调节的。
只有1号水冷板控制模组具备空调管路进行“冷量”输入的功能。2号水冷板控制模组与1号水冷板控制模组单独设定且通过2组管路(4组接口)关联,并不具备调节“冷热”交换功率的作用。
上图为为哪吒U电动汽车搭载的水冷板控制模块技术状态特写。在水冷板控制模块,有1组来自电动空调压缩机通过制冷剂输入“冷量”的循环,有1来自动力电池内诸多电芯通过冷却液输出“热量”的循环。“冷量”和“热量”在水冷板控制模块进行交换,已达到对电芯散热的目的。哪吒U搭载的水冷板控制模块,也采用的是“2合1”结构,2组水冷板通过管路连接,具备2种“冷热”交换功率的设定能力。
上图为P7前置行李舱的平衡杆位置,设定的两套循环管路共用的补液壶细节状态特写。
1组补液壶,通过阀体为2组循环管路内部的冷却液平衡压力,然而电驱动和高压用电系统只要高温散热需求,且冷却液温度普遍处于较高的40摄氏度或更高;动力电池热管理系统要求具备高温散热或低温预热两种需求,冷却液温度或处于最低的16摄氏度,或最高的39摄氏度。
如果在冬季电池系统需要低温预热伺服,冷却液温度处于35-39摄氏度,可以与电驱动和高压用电系统所处的40摄氏度需求相贴合。此时,可以看做是2套循环系统在一个大循环下进行运作。
如果在夏季电池系统需要高温散热伺服,行车过程中冷却液温度可以维持在36摄氏度左右,快充过程中冷却液温度则要下探至最低的16摄氏度左右。此时,电驱动和高压用电系统总成循环管路冷却液温度,与电池热管理系统冷却液温度可以相差20摄氏度,恐怕就要采用更复杂的控制策略和更多的管路以及Nx2倍接口来应对了。
采用广东福迪皮卡厂改造的生产线制造的P7没有采用热泵空调系统,仍然使用传统电动空调压缩机为驾驶舱和动力电池热管理系统提供“冷量”。复杂的结构和管路与接口数量众多的循环系统的控制策略,需要在高温和高寒工况的充放电状态进行综合研判。
鉴于P7只具备1组补液壶盖标注的90Kpa压力值判断,恐怕需要4-5组不同功率的电子水泵为整车层面热管理系统提供较大压力的冷却液输需求。再加上切换后置电驱动总成和中置电池系统2组循环管路的“4通”阀体位于前置行李舱,预计在“冷热”交换过程中因“冷量”或“热量”损耗而导致占用更多动力电池装载电量较大。
从P7后备箱内拍摄后置“3合1”高压用电系统总成上部高压线缆连接端的细节特写。红色箭头所指的就是“3合1”高压用电系统总成,被布置在车身焊接后地板下端,为了方便检修更换,而开了一个“天窗”。
蓝色箭头:智能控制器总成(SCU)
白色箭头:全景天窗控制器
需要注意的是,裸露的2组高压线缆接口,只是被1组没有用螺栓固定,采用粘扣贴合的后舱垫遮蔽。
由一下河南供应商制造的“3合1”高压用电系统接地线。
智能控制器(SCU)加达利汽车电子(广州)有限公司提供。
P7的全景天窗由另一家供应商供应商提供,在驾驶舱中不同位置铺设的衬垫则由一家代码为1003XX的供应负责。
从P7的官网检索到的1张关于四驱版悬架和电驱动总成分布的结构简图可见,前置“3合1”电驱动总成位于前置行李舱略微靠近防火墙的位置(蓝色箭头所指),距离前保险杠的距离较大、意味着在正向撞击前车的缓冲空间更充裕(黄色箭头所指);后置“3合1”电驱动总成位于后驱动桥中央;后置“3合1”高压用电系统位置(绿色箭头所指)与后围板(红色箭头所指)几乎贴合。
将P7举起可见,前转向驱动桥和后置驱动桥的底部完整的覆盖塑料护板,中置动力电池总成底部则粘贴一层软材质涂层,起到缓冲异物冲击的作用。
上图为P7的前悬架细节状态特写(拆除前护板后)。
绿色区域:悬置前置“3合1”电驱动总和固定转向机的副车架
蓝色箭头:电动转向机
白色箭头:转向机外拉杆
红色箭头:铝材质下悬架拉杆(2组)
黄色箭头:铝材质前转向节
为了避免前震器固定在前置下拉杆(蓝色箭头所指),导致四驱版的前传动半轴(白色箭头)不能垂直固定在前转向节(蓝色箭头所指)的问题,“前置3合1”电驱动总成,就被被布置在靠后,传动半轴斜向布置。
上图为P7后悬架细节特写。
蓝色区域:悬置后“3合1”电驱动总成的后副车架
红色箭头:后置“3合1”电驱动总成
蓝色箭头:后置“3合1”电驱动总成高压线缆
蓝色箭头:钢制下摆臂
白色箭头:钢制上横拉杆
绿色箭头:钢制斜拉杆
P7的后置最大输出功率196千瓦的“3合1”电驱动总成的最高转速为12000转/分,与四驱版前置最大输出功率120千瓦的“3合1”电驱动总成转速一致,且外部都被包裹1组降噪护套(绿色箭头所指)。
白色箭头:“左短右长”设定的传动半轴(驾驶员一侧后传动半轴短;副驾驶员一侧后传动半轴长)
蓝色箭头:位于车身焊接后地板下端布置的“3合1”高压用电系统总成
红色箭头指向的是车尾方向
上图为P9后置“3合1”高压用电系统总成铺设位置的特写。
绿色箭头:后副车架
红色箭头:车身后地板焊接
蓝色箭头:在后副车架后端、车身焊接后地板下端固定的“3合1”高压用电系统总成
黄色箭头:“3合1”高压用电系统总成散热用冷却管路(2组)
绿色箭头:“3合1”高压用电系统总成被设定距离后保险杠距离约为150-220mm。
相对同时期量产或此前上市的主流传统汽车或电动汽车,所采用前置动力总成或高压用电系统的做法,被缓冲空间更大、强度更高的前纵梁保护的技术设定,P7后置“3合1”高压用电系统的策略,是否处于为前置行李舱腾出必要空间的考虑不得而知。
上图为P7在车很焊接地板下端中置的动力电池总成的技术状态特写-1。
黄色箭头:动力电池热管理系统循环管路进出水管接头
红色箭头:动力电池与车身焊接侧边梁之间加装的塑料侧护板
蓝色箭头:动力电池总成两侧与车身焊接固定的悬置组件
上图为P7在车很焊接地板下端中置的动力电池总成的技术状态特写-2。
在两侧护板的作用下,中置的动力电池总成很容易被认为是与车身焊接最低端持平,然而还是向下“凸出”的一部分。这就意味着,P7整车离地间隙处于最低状态的中置电池总成距离地面约为130-150mm。
为了应对行驶过程中异物对电池底部铝合金壳体的冲击,在其表面喷涂了一层有一定厚度的软性涂层。不过,这一组用于保护动力电池底部的软性涂层已经出现了大面积的划痕和穿透伤(黄色箭头所指)。
上图为P7搭载的中置动力电池底部软性涂层一些受损区域细节特写-1。
绿色箭头:从车头向车尾延展在软性涂层上的划痕
黄色箭头:穿透软性涂层的穿刺伤
红色箭头:裸露的动力电池总成铝合金下壳体
上图为P7搭载的中置动力电池底部软性涂层一些受损区域细节特写-2。
疑似遭受较大异物直接冲击后,软性涂层被刺穿至动力电池铝合金下壳体。看来宁德时代此前发布的关于动力电池壳体不被钢针刺穿的实验还是很有必要的。
不能忽略的是,P7风阻系数只有0.236,有利于降低行驶中的阻力而保持更低的综合电耗。鱼和熊掌不可兼得,在保证驾驶舱空间、动力电池高度降至 110mm,前置行李舱、后置“3合1”高压用电系统总成等一系列设定,都是围绕轿跑的“车设”对标特斯拉Model3等诸多技术状态展开同时,还要考虑全国综合道路状态、驾驶习惯以及最基本的整车安全性。
2、P7快充模式动力电池热管理控制策略:
在室外温度32-34摄氏度午后,对P7在国家电网充电桩进行快充测试以及动力电池热管理系统高温散热策略观察。
在符合国家电网60千瓦充电进行快充测试,动力电池SOC值67%开始进行快充,电芯温度从32摄氏度起始。
在P7的车载端显示充至满电需要55分钟、充电电流为115.1安、电压376.1伏、充电功率为43.3千瓦。笔者注意到,P7的工程师们为充电设定了1个由驾驶员可调的SOC值选项。驾驶员可以自由选择日常充电至SOC值90%或100%,且系统自默认为90%,如果强制选择100%,系统将提示“本次充电后将回复至90%”。
在高级选项中,P7设置的充电限制默认为90%、但是可以在50%至100%间任意调整(通过触摸屏进行操作)。不同版本的P7搭载由亿纬锂能和宁德时代提供的160wh/kg和170wh/kg两种能量密度的动力电池总成。对于P7而言,无论选择哪个品牌电池系统,都要遵循统一的品控标准。不过,由驾驶员选择更宽泛的充电上限,透露出P7产品经理对当下新能源整车行业发展问题与关注度逐步提升的的安全焦虑。
2019年4月,蔚来ES8连续发生四宗起火燃烧事故,为此不惜甩锅电池供应商宁德时代。此后,宁德时代向全部ES8车主推送1个新的充电策略的升级包,对所有联网状态的充电桩和车辆限制充电量为90%,并建议用户在日常使用中按照90%以下电量进行充电。另外,特斯拉也为量产的多款电动车推出充电至90%的控制策略。
充电至90%,可以避免因为持续“过充”导致OBC过热以及动力电池部分电芯过热引发热失控导致的燃烧事故。蔚来和特斯拉都是在发生多宗起火燃烧事故后,带有强制性质的推送新的“90%充电策略”。P7则采用更容易被接纳的“建议”充电至90%的控制策略,并由车主自行决定在SOC范围在50%-100%的设定。
SOC值从系统强制向车主自主控制的进化,并不是P7在国家电网充电桩充电功率仅为44千瓦的借口。从SOC值67%快充至79%,功率适中保持在44千瓦。
在充电全过程中,P7电芯的温度没有超过35摄氏度,充电功率为44千瓦。
位于前置行李舱布置的4组电子水泵普遍温度都处于40-50摄氏度。为动力电池热管理系统伺服的电子水泵表面温度约为46摄氏度。
通过热成像仪检测到P7的冷却液补液壶表面温度为40.8摄氏度,综合充电功率和电芯温度(由充电桩显示)以及水冷板控制模块表面温度,动力电池高温散热功能没有激活。
3、P7的车端配置亮点:
P7的内装全面去除了物理按键,只有方向盘保留了2组多功能开关。红色箭头所指的仪表台营造出宽厚感觉,驾驶员用和中置显示屏一体化横置便于驾驶员快速读取行车数据和导航系统的操作。
多功能方向盘的按键为触摸控制,几乎不需要熟悉的时间即可上手熟练使用。
无框是车门玻璃,提升整车品质显著,在开闭车门时,车门玻璃会自动小幅升降避免损伤密封条。在现有的国产品牌中,引入无框式车门,无疑对车身与车门焊接工艺、密封条密封效果和玻璃品质要求更高。
对于P7的操控性,两(后)驱版需要跟高的驾控技术,不过在车载安全系统的支持下,只要不在雨雪路况进行激烈转向动作都不会出现太多偏差。但是,国人普遍习惯了前置动力前轮驱动的乘用车,对后置动力后轮驱动的高性能车驾驭能力普遍不如欧美日等汽车强国。
如果资金充沛,选择P7四驱版在行车安全方面,将会由于两(后)驱版。前驱动桥只具备转向而不具备扭矩输出,使得整车在日长行驶中感觉轻的有些“贼”。
开启驾驶舱空调,行车速度保持在60-90公里/小时区间,P7的综合电耗在12-14度电/百公里徘徊。需要确认的是,在贴近城市用车环境的测试后得到续航里程与百公里电耗,不能代表P7的日常应用得到最终数据。在测试中,P7的顺势电耗最高可以达到60度电/百公里、能量回收最大幅度为20度电/百公里。
由于P7车载的诸多围绕主动安全的智能驾驶系统没有开通,要等待10月份之后才可以激活并根据车型配置不同获得不同行车安全配置。
笔者有话说:
2020年5月量产的P7,或在3、4年前完成了立项和诸多分系统准备工作。综合P7的分系统技术状态看,12000转/分的“3合1”电驱动总成与国内诸多品牌上市的主流车型搭载的15000转/分至16000转/分电驱动系统相差较大。后置的“3合1”高压用电系统总成,被布置在全车较为薄弱的后部,在发生被追尾事故中,就需要设定更高等级的切断高压电保护策略。在350-370伏的电压平台,兼容亿纬锂能和宁德时代两种三元锂电池系统,在大规模建设的国家电网充电设施仅获得40千瓦级的快充功率,有些让人意外。车载端自默认充电至SOC值90%,人为选择充电至SOC值50-100%的设定,十分讨巧也较好的降低因为过充引发的燃烧或爆炸事故几率。
钢铝混接的车身、铝材质独立悬架和低摩擦系数的制动分泵,对于降低行驶电耗有着较为显著的作用。不过较低的车身(中置电池总成)离地间隙和已经存在动力电池下壳体软材质涂层击穿伤和划痕伤,还是需要驾驶员日常行驶保持更高的警惕避免拖底引发的安全事故。
目前已知,P7的电机、电控、电池及热管理系统等全部核心技术、与其他分系统硬件与软件均由第三方供应商提供。对于P7的动力电池安全性、在实际应用中遭受后部撞击后“3合1”高压用电系统安全表现,都需要起码1、2年的市场验证。
需要确认的是,
入门级P7两(后)驱版采用钢铝混合拼接的车身、装载电量70.9度电、能量密度160wh/kg、NEDC续航里程586公里、整车自重不足1.8至1.9吨,百公里综合电耗要达到12度电左右的水平;
中端的P7两(后)驱版采用钢铝混合拼接的车身、装载电量80.9度电、能量密度170wh/kg、NEDC续航里程最大706公里、整车自重1.9吨,百公里综合电耗要达到11-12度电的水平;
高端的P7四驱版采用钢铝混合拼接的车身、装载电量80.9度电、能量密度170wh/kg、NEDC续航里程最大562公里、整车自重2.1吨,百公里综合电耗要达到14-15度电的水平;
因此,全天开启驾驶舱空调制冷或制热工况,NEDC续航里程706公里的P7两(后)驱版实际综合续航里程达到500公里应该没问题,NEDC续航里程562公里的P7四驱版实际续航里程达到400公里将会很轻松。P7引以为傲的智能驾驶系统,因为没有开通而没有进行体验。当然,我们还是要很佩服P7的技术牵引状态以及作为一个造车新势力敢于突破的决心。
未完待续,对于P7的动力电池热管理系统与电驱动系统高温散热循环管路“交叉”设置模式,共用一组补液壶的控制策略,将会下篇评测稿件中重点解读。
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