广汽丰田C-HR EV电驱动技术及动力电池主动式风冷散热策略篇
2020年4月22日，广汽丰田首款基于丰田TNGA架构打造的电动车型C-HR EV上市，此次上市的C-HR EV共计5款车型，售价区间为22.58万-24.98万元（扣除补贴后）。
广汽丰田C-HR EV在外观内饰方面采用与燃油版C-HE相同的设定，但基于丰田TNGA架构的设计理念（跨车型、系列、驱动方式的子系统通用性、低成本、可回收利用的要求），并不能简单视为“油改电”的产物。其搭载能量密度131Wh/kg的三元锂动力电池组，适配主动风冷+低温电加热控制策略，负载能力54.3kWh（松下提供方形三元锂电池电芯）；集成一台最大输出功率150kW、最大输出扭矩300Nm的前驱电机；NEDC续航里程400公里的C-HR EV，整车尺寸（长宽高4405/1795/，轴距）与燃油版几乎一致。
对比丰田版C-HE EV和广汽丰田版C-HE EV，两款不同厂商生产的车型，技术状况相差无几。根据之前官方发布的相关预热稿件详细解读，广汽丰田C-HE EV“标配”搭载一台最大输出功率为150千瓦的前置驱动电机，搭配松下提供的方形三元锂电池电芯，并采用主动风冷控制策略，组成动力电池总成。
通过对广汽丰田C-HE EV前动力舱诸多子系统技术现状的综合研究，我们仍然可以得到太多未提及的技术设定。至少，目前可以确认的是，广汽丰田量产版C-HE EV采用了“二合一”驱动电机总成（黄色箭头）、质量稳定的G92A0系列“二合一”电控系统总成、车身焊缝下端“半嵌入”的主动式风冷动力电池总成（蓝色箭头）。
受疫情影响，未来相当一段时间内可能都无法原图拍摄广汽丰田C-HE EV动力舱及动力电池的诸多技术细节，新能源情报分析网对适配广汽丰田C-HR EV的动力电池热管理策略进行了“云评测”。
1、广汽丰田C-HE EV电驱技术：
广汽丰田C-HE EV“全系标配”了一台最大输出功率150kW的前置驱动电机、由松下提供的方形三元锂电池组成的动力电池总成以及主动风冷散热控制策略。不过，在丰田旗下多款HEV、PHEV车型上出现的电机控制+DCDC“二合一”电控系统总成，依然出现在广汽丰田C-HE EV动力舱中，但根据电机功率的提升，技术细节也会相应提升。
白色箭头：电机控制+DCDC“二合一”电控系统组件编号G92A0-4XXXX
黄色箭头：疑似驱动电机、控制模块及OBC
红色箭头：驱动电机、OBC、DCDC等子系统共用的高温散热循环管路补水壶
蓝色箭头：电液一体化制动主缸
绿色箭头：与电液一体化相关的ABS阀体
通过视觉识别，丰田C-HE EV的电驱系统依然是基于此前量产的HEV、PHEV车型进行自适应配置。其中，从日本生产的第一代普锐斯（HEV），到天津一汽丰田生产的普锐斯（HEV）、卡罗拉混动（HEV）、广汽丰田生产的雷凌混动（HEV），再到2017年量产的卡罗拉混动E+（PHEV）、雷凌混动E+（PHEV），以及同期量产的多款丰田雷克萨斯HEV车型，均采用了编号为G92A0-4XXXX（在丰田的维修体系中标记为逆变器）的“二合一”电控系统总成。
当然，这款将电机控制模块与DCDC合为“二合一”总成的子系统，还会根据驾驶模式、电机功率及散热要求等进行重新适配。随着丰田HEV车型的发展和车系的丰富，编号为G92A0-4XXXX的“二合一”电控系统总成内置了逆导绝缘栅双极晶体管IGBT芯片，实现了小型化、低损耗，并采用了双面液冷技术。
丰田一直以来都对不同年代生产的HEV车型所搭载的DCDC控制模块采用独立的液冷系统，如广汽丰田生产的卡罗拉1.8升汽油发动机与DCDC控制模块均采用独立的冷却管道和散热器，让两个额定功率点不同、冷却温度点不同的“动力源”始终运行在预设的环境中。
2、广汽丰田C-HE EV动力电池主动风冷策略：
丰田C-HE EV-2前动力舱各子系统技术状态细节特写。
黄色箭头：提供的PTC控制模块（伺服驾驶舱空调和加热）
蓝色箭头：伺服PTC控制模块冷却循环管路补水壶
红色箭头：空调系统膨胀阀体固定在防火墙上
丰田与广汽丰田联合生产的C-HE EV动力电池热管理技术（策略）采用主动风冷方案，不同于目前主流车型采用冷却液作为传导介质，而是以车载空调压缩机作为冷却源+密封管路+空气（冷热交换介质）+风扇为主。当然座舱空调加热功能则是由伟巴斯特提供的PTC控制模块+冷却液（导热介质）组成。
上图为广汽丰田C-HE EV电动车动力电池热管理策略流程图。
由于三元锂电池的特性，在高温条件下长时间运行且无散热，电芯将遭受不可逆的损伤。一旦电芯温度超过设定的极限（过充、过放、碰撞破裂），电极和电解液就会发生短路，引发起火、燃烧或爆炸事故。因此2020年中国乃至全球量产的主流新能源汽车均将液态热管理系统作为动力电池的标配。
丰田及广汽丰田量产的C-HE EV电动车，所采用的动力电池液态热管理技术和控制策略与其他车型有所不同，但C-HE EV电动车的动力电池主动风冷控制技术方案，可以达到与动力电池液态热管理技术相近的冷却效果。
采用机载电动压缩机作为唯一冷却源，通过阀体和管路将座舱冷却及电池冷却循环管路设置成大循环架构，可单独或同时运行。
在动力电池组件壳体内，蒸发器与承载冷量的空调管道相连，进行“热交换”，电芯产生的热量通过设置在模组周围的封闭管道内的空气进行“冷交换”，循环至座舱内的冷凝器。如此往复，在动力电池组件壳体内的风扇、管道、承载冷量的空气的共同作用下，电芯产生的热量被风冷主动管理。据广汽丰田官方消息，动力电池壳体内“一进一出”的主风道还具备抗侧向撞击能力，提升了“半悬浮式”动力电池组件的被动安全性。
为了实现动力电池的低温预热功能，并不是依靠风管来加热空气，而是在电池单体、模组之间额外铺设加热材料，来达到低温预热的目的。
3、C-HE EV兼容松下方形三元锂电池：
广汽丰田C-HE EV所采用的松下三元锂电池系统则更加引人关注，日本松下生产的圆柱形18650钴酸锂、18650镍钴铝和21700镍钴铝三元电芯组成的动力电池总成，在特斯拉Model S、Model X、特斯拉Model 3等车型上都有使用。不过，早在2000年代，松下生产的圆柱形18650锂电池就曾成为东芝笔记本电脑的标准电源。
2012年至2020年，全球范围内共发生近60起搭载松下各系列圆柱三元锂电池的特斯拉电动汽车事故，因停放、行驶、碰撞、充电等情况发生自燃、起火爆炸（最近一次事故发生于2020年4月中国台湾省，一辆特斯拉Model 3遭遇碰撞后，驾驶员被烧成炭灰）。
需要注意的是，搭载松下提供的圆柱形18650三元锂电池的特斯拉电动车发生爆炸事故，并不是说18650或21700电池不安全，而是集成了4000~9000块圆柱电芯的动力电池本身存在安全隐患。特斯拉也一直在升级BMS控制策略和电池排布技术，降低爆炸事故发生的概率（上海生产的特斯拉Model 3采用的是更安全的CATL提供的方形磷酸铁锂电池）。
不过，与松下结盟的丰田并未引入成熟且成本较低的圆柱形电芯和动力电池系统，而是采用方形硬壳三元电芯，自行生产动力电池总成，并根据空调系统采用独特的主动风冷策略。
采用更大尺寸的硬壳三元锂电池，意味着更少的电芯和模组、更少的电极触点、更少的高压线缆、更少的辅助支撑系统。需要特别指出的是，广汽丰田C-HE EV电动车适配的主动风冷方案，以空气而非冷却液作为热交换的唯一载体，从根本上杜绝了动力电池内部管路破裂导致冷却液泄露的安全隐患，从根本上避免了近万块圆柱电池装载带来的电池系统技术缺陷和整车层面的安全隐患。
作者有话要说：
广汽丰田此次推出的基于丰田同步输出电驱动及动力电池热管理策略解决方案的C-HE EV，体现了品牌对中国新能源市场发展的认可。
在广汽丰田现有的销售体系中，HEV、PHEV车型和技术方案均来自于丰田的普锐斯HEV、普锐斯PHEV车型。而针对EV车型的缺失，广汽丰田在不更换标识的情况下，直接在广汽集团旗下销售广汽新能源AION S车型。这导致广汽丰田4S店内，出现了丰田和广汽标识的两款新能源车并存的现象。甚至完全相同的广汽丰田IA5和广汽新能源AION S，也以3-4万元的价格相差，同时销售。如今，C-HE EV车型的上市，结束了丰田在中国市场缺乏采用丰田技术的EV车型的空白。
2000 年代通过进口件国产化组装实现量产的普锐斯（HEV+镍氢电池）；2010 年代实现核心子系统国产化的卡罗拉混动（HEV+镍氢电池）和卡罗拉混动E+（PHEV+外置风冷三元锂电池）；2020 年代全面实现国产化的C-HEV EV（EV+内置主动风冷三元锂电池）。 电驱动技术并未发生质的升级，但性能逐渐提升。
将于2020年量产、可能很多技术参数在2017年就已确定的广汽丰田C-HE EV电动车，动力电池能量密度高达131Wh/kg，这显然不是为了获得财政补贴而来的。131Wh/kg的比能量密度，加上主动风冷技术（无冷却液）和热管理策略，以及针对动力电池外壳的保护措施，构成了广汽丰田C-HE EV的主被动安全措施，一定程度上弥补了燃油版车身焊接（动力电池下壳裸露在车身焊接之外）的一些技术不足。
广汽丰田C-HE EV电动车的实际充放电效率及续航表现将在未来陆续公布。
文/宋楠 新能源情报分析网