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安全至上:一汽-大众高尔夫/宝来纯电技术解析

收藏 评论 时间:2019-11-30 18:52 作者:史宝华 来源:EV世纪

今年开始,国内新能源汽车市场上的合资品牌纯电动车型越来越多,给用户提供了新的选择,但是目前已经上市的大部分合资品牌纯电动车型的续航里程普遍偏短,让一些喜爱、信任合资品牌的用户犹豫不决。

在已经上市的合资品牌纯电动车型中,10月29日上市销售的一汽-大众高尔夫·纯电和宝来·纯电非常有代表性,可以说集中体现了目前合资品牌纯电动车型最突出的优点和缺点。

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一方面,这两款车都基于非常成熟的燃油车平台开发,有非常庞大的用户基础。同时,德系品牌对于电动汽车的安全性要求非常高,整车生产制造工艺也很讲究,因此,车辆的整体品质很高。

另一方面,由于是“油改电”车型,续航里程明显不足,NEDC综合工况下的续航里程只有270km,在自主品牌纯电动轿车的续航里程普遍达到450km,个别已经超过550km的情况下,高尔夫和宝来纯电的续航里程短板非常明显。

从售价来看,合资品牌纯电动车型的价格优势也不明显。高尔夫·纯电两款车型驰、驰Pro补贴后售价分别为14.77万和16.88万元;宝来·纯电两款车型尚、尚Pro补贴后售价分别为13.68万和14.68万元。

相比来说,综合续航里程达到416km的北汽新能源EU5 R500补贴后的售价为13.29万和13.89万元。综合续航达到501km的EU5 6500补贴后的售价也只有15.89万和17.19万元。

通过以上的对比,不难发现在续航里程仍然是很多用户选择纯电动车时的首要考虑因素的背景下,那些续航里程较短的合资品牌纯电动车的推广面临不小的困难,但这并不意味着这些车型就没有市场。因为,高尔夫·纯电和宝来·纯电的目标客户并非那些对续航里程非常敏感的群体。基于大众MQB平台开发的这两款纯电动车型,本身就不具备更高续航里程的基因,再加上一汽-大众出于安全考虑,并未采用类似NCM811这样的高能量密度电池。

按照一汽-大众官方的说法,高尔夫·纯电、宝来·纯电的目标用户是一线城市新能源汽车刚需用户,他们没有极致的科技追求,对于纯电动车的要求的是兼顾实用性和安全性,也非常注重品质,同时对于品牌也有要求。接下来,本文就重点对这两款车的“三电”系统进行解析。

电池:安全标准高于国标

高尔夫·纯电和宝来·纯电均采用宁德时代提供的方形铝壳三元锂离子电池,电芯正极材料为NCM523。这是宁德时代非常成熟的一款电芯,已经经过了好几年的市场验证,技术成熟、安全性高,而且产能有保障。但是,相比很多品牌使用的NCM622或者NCM811电芯来说,电池系统能量密度比较低,只有121Wh/kg,因此影响了车辆续航。

电池包内共有192个电芯,每12个电芯组装为一个电池模组,总共16个模组。电池包总电量为39.8kWh,整车NEDC综合工况续航里程270公里。

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高尔夫·纯电/宝来·纯电电池包结构,红色为高强度钢管

这两款纯电动车型采用了笼式超高强度车身骨架和框架式超高强度电池包结构,最大程度保证整车和电池包的坚固及耐久性能。车身侧面结构加强, B 柱、门槛、前后门防撞梁采用热车型材料,满足1400kg大壁障对侧面结构的撞击要求,车辆底部增加双层焊接高强度钢板对电池包进行保护,电池包也采用了超高强度钢管主体框架结构。还标配电池防辐射隔板设计,有效阻隔电池辐射。

电池包壳体总重量超过90kg,需要牺牲了轻量化和电池系统能量密度,但提高了安全性。

为了确保在安全方面万无一失,从电芯到模组,再到电池系统,每一个环节都进行了安全测试。电芯的测试主要集中在通用类测试、电性能测试、环境类测试、机械类测试、防尘防水测试和安全功能测试。

电池模组的试验包括十大类:针刺、短路、过充、挤压、海水浸泡、冲击、振动、跌落、存储和循环寿命测试。电池包的测试项目则高达184项。

而且,其中多项测试的标准都高于国家标准。比如,目前的国标对于三元锂电芯没有针刺实验的要求,但大众的企业标准仍要求电芯要通过针刺实验。

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电池机械冲击试验中,对冲击方向的要求,国标“单向”,大众企标是“六向”;对冲击加速度的要求,国标是25g,大众企标高于25g;每个方向冲击次数,国标要求3次,大众企标要求6次。电池振动实验中,国标的要求的振动时间为3小时,大众企标则高达175小时。在火烧实验中,国标要求将电池包放置在烈火上灼烧70秒,大众企标则要求灼烧130秒。

总体来说,高尔夫·纯电和宝来·纯电的电池安全试验,在机械冲击、振动、浸水、高温高压水喷射、盐雾等多个试验中都执行了高于或者远高于国标的测试标准。

在BMS的功能安全方面,高尔夫·纯电和宝来·纯电的BMS安全系统硬件芯片安全级别达到最高的ASIL D等级 ,超过了很多厂家要求的ASIL C等级。按照ISO26262标准,ASIL分别A、B、C、D四个等级,级别越高,安全要求越苛刻。

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高尔夫·纯电/宝来·纯电高压系统安全方案

在高压系统安全方面,从用户提示、高压网络设计、发生故障后的保护等各个角度进行考虑,采用16 项技术方案,全方位保障用户的安全。其高压安全系统也是基于大众标准开发,开发标准严于国家标准。国标要求20个安全类别, 大众企标达到46类。

充电安全方面,采取了漏电保护、过流保护、过压保护、欠压保护、电源接地状态监测、车辆侧接地状态监测、防雷击保护、DC 充电前必须进行绝缘电阻检测、电压插头的温度监测、充电插座的温度监测等10项充电安全防护,远超行业标准。

电机:高效可靠

高尔夫·纯电和宝来·纯电采用了将电机和减速器集成在一起的“二合一”电驱动系统,结构紧凑,重量轻,总重量只有101kg。

这套电驱动系统由大众汽车自动变速器(天津)有限公司生产。其中,型号为APP290的高效永磁同步电机最大功率为100kW,峰值扭矩290N.m。电机最高转速每分钟12000转。

这套电驱动系统一体式水冷温控设计,防水防尘等级达到IP67 ,在水中浸泡半小时绝缘检测仍然合格,并且经过了严苛的冬夏季试验。

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高尔夫·纯电/宝来·纯电的电驱动系统

这款电驱动产品主要搭载在大众集团MQB平台生产的纯电动汽车,覆盖大众、奥迪和斯柯达品牌。目前已知的车型包括宝来纯电、新朗逸纯电、高尔夫纯电和奥迪Q2纯电。

电驱动系统(电机、变速器、电机控制器以及电力电子装置)是电动汽车的核心零部件,决定了电动汽车的效率和能耗水平、驾乘舒适度和NVH性能。目前,大部分主机厂仍然向第三方供应商采购电驱动系统。只有像大众汽车这样的大型汽车制造商才有能力设计、生产高效的电驱动系统。

另外,电驱动系统的结构设计、机械部件的加工制造工艺以及性能检测决定了电驱动系统和整车的效率,也影响驾乘舒适度。EV君此前参观大众汽车自动变速器天津工厂时了解到,该公司采用了大众汽车最先进的技术,生产线高度灵活和柔性化,自动化设备对数据和生产工艺进行分析,在实现高效生产的同事保证了精准的质量管控。APP290电机的齿轮齿面加工精度达到了微米级别(1微米相当于人类头发丝直径的1/60)。

表现在整车的能耗上,高尔夫·纯电和宝来·纯电综合工况下的百公里耗电量为13.6kWh。在整车动力方面,配合高性能纳秒级MCU芯片,电机得以发挥出强劲的动力输出,操控响应也更加迅速。高尔夫·纯电0-100km/h的加速时间为9.6s,0-50km/h加速时间3.4s;宝来·纯电0-50km/h加速时间为3.45s。

续航里程管控:精准

介绍完了高尔夫·纯电和宝来·纯电的“三电”技术之后,关于续航里程、尤其是里程焦虑的问题,还是有必要讲讲清楚。

首先,所谓的里程焦虑在某种程度上是个伪命题。在EV君的记忆里,里程焦虑这个词原本是没有的,几年前,市场上的纯电动车型的续航里程都不高,很多都在200km上下,当某个车企推出了一款续航超过300km的车型,为了强调自家产品的优势和卖点,发明了里程焦虑这个词,后来经过不断的强化,逐渐成为困扰很多电动汽车车主的“魔咒”。

其实,所谓的里程焦虑并非纯电动车独有。在车快没油,又找不到加油站的情况下,燃油车也有里程焦虑。只不过因为加油站数量多、加油快,所以这个问题对燃油车来说并非常不明显而已。

其次,里程焦虑是相对的。不论续航里程是200km,还是300km,甚至600km,续航里程总有耗尽的时候,当电池没电,补电又不方便的时候,谁都会焦虑。当然,不能否认的是,那些一次充电续航可以达到500-600km的纯电动车型比起那些续航200-300km的纯电动车型来说,带给车主的焦虑肯定不会频繁。

第三、里程焦虑是可以避免的。从EV君个人的使用经验来看,只要纯电动车的剩余续航显示非常准确,在提前进行好行程规划的情况下,几乎不会出现里程焦虑。

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高尔夫·纯电和宝来·纯电的续航里程虽然是个短板,但是厂家表示其里程计算非常精准。相关控制器计算出续驶里程值后,通过仪表和导航提醒用户。不但实时显示当前续驶里程值,还能提示续航潜能值。比如,用户关闭空调、后视镜和座椅加热等功能后,续驶里程值还能增加多少。也能显示用户变换能量回收挡位、驾驶模式,或者采用更温和驾驶方式之后增加的续驶里程值。

高尔夫·纯电和宝来·纯电有Normal、Eco、Eco+三种驾驶模式,能量回收系统具备5级可调。行车过程中需要减速时,松开电门,能量回收系统便会自动介入,在0.3g减速度下完全回收制动能量。同时,机械制动和能量回收相匹配,使车辆具备与燃油车一致的踏板感觉,同时带来更舒适的乘坐体验,且不易晕车。

当车辆剩余续航为50km时,系统会将驾驶模式自动切换为ECO模式,但用户可手动切换为Normal模式;当剩余电量为12%时,Normal模式不可用,只能选择ECO和ECO+;剩余电量为8%时,系统自动切换为ECO+模式。电量过低导致车辆无法正常行驶时,出于安全考虑,车辆还有两次启动机会,可移动3-5米。

同样,当车辆处于低电量时,驾驶员也可以通过Kickdown操作来获得正常操作模式下的功率输出,提升高速超车、突遇险情时的行车安全。

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一汽-大众官方提供了宝来·纯电、某畅销自主品牌纯电动车和某畅销国外品牌纯电动车的实车测试数据。行驶里程均为20km ,其中,红线代表实际行驶里程的变化,蓝线代表剩余续驶里程的变化情况,如果蓝线和红线重合则为理想状态,即续驶里程和实际行驶里程的变化值完全一致。

从上面三张图可以看出,如果不开空调,三款的数据拟合程度还算可以,但打开空调后,某畅销自主品牌和某畅销国外品牌的纯电动车实际行驶的里程值就远远偏离了显示的续驶里程值变化。而宝来·纯电的续驶里程计算和显示比较精准。

当然,上述比较为厂家提供数据,实际情况还有待验证。

总结:那些喜爱、信任大众品牌的新能源汽车用户,如何能够说服自己选择一汽-大众高尔夫·纯电和宝来·纯电呢?EV君认为,在对续航里程要求不高的情况下(比如家里或者公司有固定充电位,平时很少出远门,或者家里已经有一辆燃油车等等),其优异的“三电”系统安全性能,更注重安全的整车开发理念、更高的安全标准、更全面的测试和安全防护,以及出色的驾控体验将成为吸引用户的主要卖点。

作者:史宝华
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