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拳打特斯拉脚踢北京奔驰-综合研判奥迪e-tron核心竞争力

2019-09-09 07:41

来自 :电动号转载

作者 :宋楠

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即将由一汽大众国产的奥迪e-tron电动汽车,适配的NCM三元锂动力电池(软包电芯)总成能量密度为135.37Wh/kg、装载电量95度电、NEDC续航里程为470公里;由最大输出功率125千瓦(bost模式增加10千瓦)前置驱动电机、最大输出功率140千瓦(bost模式增加25千瓦)后置驱动电机构成的新一代quattro电动四驱系统。

依旧处于整车进口状态的奥迪e-tron将会在国产化后,改用符合2015国标直流充电系统。而原车具备的150千瓦超级直流快充技术也将得以保留。

笔者测试的这台奥迪e-tron电动汽车,虽然为整车进口状态,但是全车的人机交互系统以及电驱动、充放电和车身控制系统,全部改为中文显示。

驾驶员用1组液晶显示仪表、中控台设定2组多功能显示屏,加起来超过30寸显示面积。驾驶员用液晶仪表可以显示行车里程、电机放电功率、以及最重要的续航里程等“关键?#31508;?#25454;。

由于前置“3合1”异步感应电驱动总成被设定前驱动桥中后端(靠近防火墙),至前部散热组件之间“留存”的这个空间,被奥迪e-tron设定了一组储物格。遗憾的是,评测过程十分紧张,笔者未能拆卸掉这组储物格拍摄奥迪e-tron的电驱动系统及热管理系统技术状态特写。

为了更好的解析奥迪e-tron电驱动系统技术特点,笔者借用此前撰写的稿件部分节选重新解读。

上图为奥迪e-tron适配的前后驱动电机总成、中置动力电池总成及相关控制分系统技术状态特写。

红色箭头:最大输出功率125千瓦(bost模式增加10千瓦)的“3合1”异步感应驱动电机总成

蓝色箭头:最大输出功率140千瓦(bost模式增加25千瓦)的“3合1”异步感应驱动电机总成

绿色剪头:由上下两部分构成的具备液态热管理功能、装载电量95度电的动力电池总成

奥迪e-tron适配的前后驱动电机输出功率设定,属于“前轻后重”状态。在较小负载驱动模式下,后驱动电机担负车辆驱动,前驱动电机的“定子”与“转子?#21271;?#31163;合器“分离”停止运行并降低滚动内阻。在S模式下,自动激活bost模式,前后驱动电机在默认输出功率基础上总共增加35千瓦,以便获得更好的动力输出?#22270;?#20056;感受。

上图为奥迪e-tron前驱动桥及相关控制分系统细节特写。

黄色箭头:“3合1”异步感应驱动电机总成(驱动电机、单级减速器和驱动电机控制系统)

红色箭头:最低运行温度?#40644;屏?#19979;15摄氏度的热泵空调电动压缩机

橘色箭头:标配的150千瓦液冷OBC(充电机)

绿色剪头:分散式布置的DCDC控制总成

奥迪e-tron前后异步感应“3合1”驱动电机总成存在15-35千瓦的功率差。?#30001;?#35745;本质看,都是采用相同的技术和工艺。为了应对前“前轻后重”的轴荷比例,奥迪e-tron的前驱动电机输出功率弱于后驱动电机。在不同路况下这种功率设定,有利于提升铺?#22885;?#38754;操控性和复杂路况脱困能力。

根据奥迪官方资料比对,e-tron在日常行驶中,新一代quattro电动四驱系统随时介入并进行前后驱动桥间扭矩的再分配。在低负载工况下,以后驱状态行驶;在加速或OFF-ROAD模式(包括其他预设路况)前后“3合1”异步感应驱动电机总成,处于“全时”运行状态。

上图为奥迪e-tron中置动力电池总成技术细节特写。

红色箭头:设定在动力电池前部上端的OBC(高压配电盒)

黄色箭头:一体化的铝合金材质的动力电池外壳

蓝色箭头:第二层动力电池总成(小)

从奥迪官方发布的e-tron搭载的动力电池总成爆炸图看,全铝的下壳体最低端厚度为3.5mm,可以应对日常行驶中飞溅的异物冲击。电池框架、托盘和铝构缓冲结构可以?#34892;?#20998;散外界冲击力,并保证由?#37327;?#20307;包裹的软包电芯模组的被动安全性处于可控范围内。

与一些本土?#25918;?#21160;力电池总成内部,多采用塑料软管+铝材质散?#28982;?#26495;的方法不同。奥迪e-tron的动力电池内部循环管路采用一体化策略。整套循环管路,仅?#22411;?#38706;的2组进出管路接头。这种设定,可以彻底杜绝电池总成内部塑料管路和“4通”阀体渗漏,导致冷却液溢出,引发“热失控”安全事故。用铝合金材?#35270;?#31649;,替代塑料材质软管,自重或不会有太多差异,但是散热和保温效果更出色。

红色箭头:设定在主电池总成后部上端的小电池总成

绿色剪头:小电池总成液冷循环管路出水口

黄色箭头:底部的主电池总成外壳体加强筋

蓝色箭头:轻量化+高强度的铝合金外壳体设定

这种主电池总成后部搁置一组小电池总成的技术设定,或处于可以适应更多车型的模块化需求。在未来推出的不同型号的e-tron上,主电池形制为基础,增加或去掉小电池,已根据不同车型物理限制,获得更好的性能和前后轴荷的配重。

上图为奥迪官方演示ppt显示的e-tron动力电池处于某一?#20013;?#24490;环状态的热管理策略。

没?#33455;?#36807;热泵空调压缩机,仅通过前部主散热器和电子水泵,对动力电池进行热交换。这种通过在动力舱设定的“4通”阀体控制的小循环,可以在保证车辆运行处于可控工况下,尽可能的减少参与协同伺服的分系统的耗电量(电子水泵和电磁阀体)。

经过热泵空调压缩做工(或预?#28982;蛑评洌?#36890;过另一组电子水泵及电磁“4通”阀体配合,对动力电池总成进行热交换。这种“大循环”热管理策略,或在低温预热模式、高温散热模式,以保证电池内部温度快速恢复正常工况。

援引奥迪官方信息看,e-tron具备4种热管理策略,通过类似于特斯拉BMS策略,对参与制?#28982;蛑评?#24490;环规模控制,在效率、温度、电耗三方面进行平衡。

特别要指出的是,奥迪e-tron引入了“低温工况,驱动电机运行时产生的热量,引入动力电池总成热管理循环管路,为电芯进行低温预?#20154;?#26381;?#22868;?#26415;。这一可显著降低动力电池装载电量用于非驱动电耗比例的技术,目前仅有少数新能源整车厂使用。

上图为奥迪e-tron前悬架细节特写。

作为首家70-80万元的高端电动汽车,奥迪e-tron前采用双A臂独立架构,包括转向节在内的全部悬架分系统,都由铝合金材质构成。轻量化为基础,强调对路况精准回馈的设定,保留了奥迪一贯悬架特性。

奥迪e-tron电动汽车具备越野、全路况、经济、舒适和自动等多种预设操控模式,并在越野和全路况等模式下,通过标配的“大陆”空气悬架系?#36710;?#33410;整车离地间隙(高度)。

上图为调节至越野模式下,奥迪e-tron的悬架高度调节最高,离地间隙为250mm。在预设的操控模式中,不仅仅是对悬架高度的调整,也是对前后“3合1”?#26469;?#24322;步驱动电机总成的扭矩输出设定进行“人为?#22791;?#39044;。

在经济模式下,驱动电机的扭矩输出受到一定限制并在保证行车安全的前提下,以后轮驱动为主强调“节能”策略,以求续航里程最大化。

在越野模式下,前后驱动系统协同运作,悬架高度调节至最高强调通过性,前后驱动电机“全时”运行、扭矩输出最大化。

“大陆”提供的气囊悬架系统,已经成为奥迪、奔驰、特斯拉、现代等?#25918;?#39640;端车型的标准配置。不过,这种对使用环境需求较高的气囊悬架系统属于消耗品。在整车的全寿命周期内,更换频率高于传统油压减震系统。

遗憾的是,紧张的测试续航里程消耗的并不多,即便进行150千瓦超级快充测试,也难以获得反应性能的充电数据。在这里,笔者借用电动生活主编崔啸老师的充电素?#27169;?#35299;读奥迪e-tron充电策略。

在特来电直流快充桩为奥迪e-tron进行快充测试,充电功率从48千瓦提升至54.28千瓦、SOC数值从70%持续至91%、电芯温度则始终保持在20摄氏度?#31995;退?#24179;。

上图为符合欧标的奥迪e-tron直流快充接口特写。

上图为符合2015国标的奥迪e-tron直流快充接口特写。

奥迪e-tron适配的150千瓦超级直流快充技术,以?#20998;?#20805;电体?#36842;?#36827;行研发。考虑到一汽大众国产化后,奥迪势必对e-tron的150千瓦超级直流快充技术进行2015国标的兼容性测试和修改。无论适配哪种充电协议和标准,奥迪e-tron首要保证的是充放电工况下动力电池的主动安全设定。

为此,奥迪e-tron搭载的动力电池总成,首先选用重量较轻、延展性较好的软包电芯?#40644;?#27425;将动力电池总成的能量密度设定在135.37Wh/kg一个较为适中的范围;最后,为了抑制快充快放对电芯的损伤保留了8%的最低电量保护值和4%的最高电量限定值。

这种“隐藏”一部分电量的技术手段,在日常行驶中为的是避免车辆长期与充电桩关联,充满电后依旧?#27663;幀奥?#20914;”式补电操作,对电芯带来的损伤(电芯充满后被动继续充电,引发热失控安全事故)在极?#26031;?#20917;下,电池电量即将消耗完,通过打开续航选项,可以调用被隐藏的8%的电量,以保证车辆继续行驶并“脱困”。

另外,从崔啸老师为奥迪e-tron进行直流快充测试,符合2105国标的150千瓦超级直流快充技术,通过热管理技术的高温散热功能设定,让电芯始终处于20摄氏度的?#31995;?#28201;度。

然而,这台奥迪e-tron的电池电量SOC值从70%充至91%,并不能完全反应低电量状态充电功率以及电芯温度的变化,还需要后续反复测试才能下定论。

奥迪e-tron在上海外环动态测试中,最高车速多数维持在80公里/小时的法定限速状态。?#32423;?#30340;?#22868;?#36895;后配合?#27431;较?#30424;“换挡”拨片,激活手动能量回馈系统的调用。

奥迪e-tron共设有3组能量回馈设定,?#30452;?#20026;系统自默认的0.1g值、 手动控制的0.2g值和0.3g值。通过切?#29615;较?#30424;“换挡”拨片的“左加”和“右减?#20445;?#25163;动控制2、3级能量回馈设定。通过拨片合理的调用能量回馈系统,可以“挽回”一部?#20013;?#39542;中浪费电?#27169;?#24182;降低前6活塞、后4活塞制动盘片的损耗。

而奥迪e-tron设定的主动进气格栅关闭/开启的技术,有助于电驱动系统、动力电池热管理系统效率的提升。简单地?#25285;?#22312;凉车工况,进气格栅关闭,前部动力舱内部热量不会快速流失,使得电驱动系统温度快速提升至合适的状态。热车工况,进气格栅开启,前部动力舱内部需要导出的热量,通过“撞风”快速导出,降低由动力电池装载电量控制的散热风扇以及电子水泵开启损耗的电量。

笔者有话?#25285;?/p>

将在2019年晚些时候,由一汽大众国产的奥迪e-tron电动汽车,并没有装配高比能的动力电池总成;适配的分散式电驱动控制技术和前后“3合1”异步感应电机,都是3年前的全球范围主流电动汽车适配的技术状态。

可是,在2020年中国新能源补贴全部退?#29575;保?#30005;池能量密度将不是决定车辆售价和销售的关键因素。适中的能量密度反而成为整车主被动安全的根本出发点。95度电的装载电量,更精准的动力电池热管理技术(策略),使得技术并不激进的奥迪e-tron拳打特斯拉,脚踢北京奔驰EQC的核心硬实力与软实力。

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