e950驅(qū)動技術(shù)簡介

相信北方的朋友也會有這樣的經(jīng)歷。在寒冷的冬天，手機(jī)或其他電器的電池會很快耗電，這是由電池的物理和化學(xué)特性決定的。如今，大多數(shù)混合動力車型都使用電池作為能量儲備單元，它們也將面臨同樣的問題。那么，混動車型上市前會經(jīng)歷哪些高寒測試來驗(yàn)證其在寒冷條件下的性能呢？今年2月，我們參加了榮威e950（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）電池性能項(xiàng)目的高山測試。你可以看到工程師是如何對電池系統(tǒng)進(jìn)行高山測試的?？纯雌囯姵厥遣皇呛推胀娖鞯碾姵匾粯印芭吕洹?？

e950的技術(shù)結(jié)構(gòu)

在介紹冷測項(xiàng)目之前，我們有必要先簡單了解一下榮威e950的動力系統(tǒng)，以便更好地了解汽車的運(yùn)行模式以及我們冷測電池項(xiàng)目的重要性。先說電力系統(tǒng)。簡單來說，可以概括為“雙核、三核、八?！??！半p核”是指e950同時(shí)配備汽油發(fā)動機(jī)和電動機(jī)?！叭尽奔磁鋫?.4TGI渦輪增壓發(fā)動機(jī)、ISG起動機(jī)和發(fā)電機(jī)、TM牽引電機(jī)?！鞍四Ｊ健笔侵赣衅叻N駕駛模式加充電模式，一共八種操作模式。根據(jù)廠家數(shù)據(jù)，該車最大續(xù)航里程600公里以上，純電模式下綜合路況續(xù)航里程60公里，官方綜合油耗1.7L/100公里。

e950和e550的動力結(jié)構(gòu)類似，都是一個發(fā)動機(jī)加兩個電機(jī)的形式。主要區(qū)別是e950使用的是1.4T渦輪增壓發(fā)動機(jī)，在性能上優(yōu)于e550使用的1.5L自然吸氣發(fā)動機(jī)，e950的兩個電機(jī)的動力參數(shù)也更高。

除了六種駕駛模式之外，e950還有怠速充電模式和外部充電模式。根據(jù)八種模式，只有當(dāng)發(fā)動機(jī)高速勻速工作時(shí)，其他情況下才會啟動電機(jī)，只要啟動電機(jī)，電池就會處于工作狀態(tài)，無論是加速還是制動，電池都不會空轉(zhuǎn)。說白了，兩個電機(jī)還是輪流工作的，但是電池基本上一直在充放電之間切換，工作不僅忙而且很重要。

目前e950使用的磷酸鐵鋰電池相比，e950被鎳鈷錳酸鋰電池取代。與其他類型的電池相比，它具有能量密度高、安全性適中的特點(diǎn)。根據(jù)廠家數(shù)據(jù)，SAIC自主研發(fā)的電池管理系統(tǒng)BMS設(shè)置了2個數(shù)據(jù)采集器，剩余電量檢測精度達(dá)到1%，優(yōu)于行業(yè)平均8%。

e950的電池容量為11.8kWh，如果用高壓充電設(shè)備充電，3小時(shí)即可充滿電。官方數(shù)據(jù)顯示，充滿電后可以純電行駛60公里，基本可以滿足大多數(shù)人上下班代步的需求。理論上，e950的用戶每天充電一次就不需要用汽油了。其實(shí)e950混動系統(tǒng)的六種駕駛模式都是電腦自動選擇的，車主無法指定使用純電模式。但是在日常用車的情況下，應(yīng)該說會有一些發(fā)動機(jī)的介入，所以實(shí)際用車體驗(yàn)應(yīng)該是非常省油的，但是完全不會燒油。

簡單介紹了e950的混動系統(tǒng)后可以看出，雖然汽車的電池容量不大，但在動力系統(tǒng)中起著非常重要的作用，在日常駕駛中電池會不斷充/放電。這兩個動作實(shí)際上是讓電池發(fā)熱，所以汽車行駛時(shí)，散熱比保暖更重要。

e950電池組介紹

e950的電池組由SAIC自主設(shè)計(jì)，電芯由供應(yīng)商提供，電芯采用三元鋰電池。結(jié)構(gòu)上滿足IP67要求，安全可靠。對于電池組來說，光有安全性是不夠的，還要性能能夠滿足要求。為了使電池在合適的溫度下工作，電池組在電池模塊下方裝有水冷散熱系統(tǒng)和導(dǎo)熱墊，多余的熱量通過冷卻板和冷卻管道帶走。保溫方面比較簡單，主要依靠電池組內(nèi)部的保溫/阻燃層進(jìn)行保溫。

人們認(rèn)為鋰電池在冬季會消耗更多的電量，因?yàn)闇囟扔绊戨姵鼗瘜W(xué)反應(yīng)的速度，低溫導(dǎo)致鋰電池化學(xué)反應(yīng)緩慢，所以放電電流變小，直接導(dǎo)致電池可用容量的降低。這種情況在汽車電池上也會出現(xiàn)，但由于e950的工作模式，電池會頻繁充放電，電池溫度會很快上升到正常工作溫度。

據(jù)工程師介紹，電池工作后溫度普遍較高，厚厚的絕緣層使電池很難冷卻下來，所以冬天即使停放幾個小時(shí)，溫度也不會太低。就該技術(shù)方案而言，需要增強(qiáng)的是電池組的散熱性能，因此采用水冷散熱系統(tǒng)。

■阿爾卑斯試驗(yàn)場和e950場地介紹

本次高山試驗(yàn)的地點(diǎn)是黑河，地處亞寒帶邊緣，與俄羅斯城市布拉戈維申斯克之間只有一條黑龍江，年平均氣溫-1.3-0.4℃，日最低氣溫零下40℃。由于這里氣候嚴(yán)寒，同時(shí)還有山區(qū)、湖泊和城市的路況，國內(nèi)很多汽車廠商都選擇了這個地方進(jìn)行高寒測試，而SAIC也是最早在這里設(shè)立高寒測試中心的廠商之一。

榮威e950在SAIC黑河測試基地進(jìn)行測試，這里有各種地形的測試場地，有三個專用于冷凍車輛的冰柜，以及必要的室內(nèi)維護(hù)和充電設(shè)備。當(dāng)室外溫度達(dá)不到要求的溫度時(shí)，工程師會把車開進(jìn)冷凍室冷凍。我們來看看混合動力車型的高山測試會進(jìn)行哪些項(xiàng)目？

急加速/急減速/冷啟動測試

■測試人員和設(shè)備介紹

車輛測試從來不是一兩個人就能完成的，每一次測試都需要整個團(tuán)隊(duì)的配合。e950的冷態(tài)試驗(yàn)也是如此。在黑河測試基地，我們看到除了3名電池系統(tǒng)測試員外，還有新能源部門的工程師，主要負(fù)責(zé)變速箱標(biāo)定、主觀評價(jià)和續(xù)航測試。

這里簡單介紹一下。上面圖2中的CAN指的是總線技術(shù)，稱為“控制器局域網(wǎng)-總線”。在汽車中，這種總線網(wǎng)絡(luò)用于傳輸車輛上的各種計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)。校準(zhǔn)軟件通過讀取車輛上的傳感器數(shù)據(jù)來分析車輛狀況。

在測試的硬件設(shè)備上，與燃油版基本相同，即使用特定的儀器采集車輛信息，使用INCA等軟件讀取并分析數(shù)據(jù)。下面，我們將根據(jù)不同的項(xiàng)目展示相應(yīng)的測試數(shù)據(jù)截圖。

e950測試項(xiàng)目介紹

上個月底，SAIC在技術(shù)研討會上對其混動車型的電池進(jìn)行了浸水實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示，在魚缸里浸泡了一周的電池包其實(shí)里面沒有水，說明電池包的密封性能還是比較可靠的。但是，光靠密封性能是不夠的。我們還需要看看這種電池組在寒冷條件下的性能是否符合要求。由于e950之前做過全面的冷測，這次主要是驗(yàn)證電池項(xiàng)目，所以測試的項(xiàng)目大部分都與電池管理系統(tǒng)有關(guān)。

●在-30℃的極寒條件下冷啟動。

前面的電池組結(jié)構(gòu)中提到，電池一般很難完全冷卻，冷啟動測試的要求是車輛在-30攝氏度時(shí)冷啟動，當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到-30攝氏度時(shí)，電池應(yīng)冷凍8-10小時(shí)左右。

因?yàn)榘滋爝€有各種路試項(xiàng)目要做，所以冷啟動通常安排在每天的第一項(xiàng)。車輛在冷庫冷凍一晚，在工程師口中達(dá)到“凍透”標(biāo)準(zhǔn)后，工程師會冒著被自己“凍透”的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)入冷柜進(jìn)行冷啟動試驗(yàn)。

當(dāng)然，實(shí)際操作并不復(fù)雜。首先是接線，用電腦讀取電池溫度，達(dá)到-30攝氏度的標(biāo)準(zhǔn)后，工程師可以進(jìn)行冷啟動測試。工程師所要做的就是按下啟動按鈕，看車輛是否一次性啟動成功，記錄車輛的各種信息。

之前參加過其他品牌的冷測，也有冷啟動項(xiàng)目，但都是在室外環(huán)境下進(jìn)行的。這是首次在冷庫中觀察冷啟動試驗(yàn)。感覺冷庫比室外冷很多，冷庫容易出現(xiàn)霧。戴眼鏡的朋友可以想象鏡頭的結(jié)霜，空調(diào)吹來吹去空出風(fēng)口“呼呼”進(jìn)一步加強(qiáng)了冷感。

老實(shí)說，如果外面是零下30攝氏度，我呆半個小時(shí)也可以，但是我不能忍受在這個冷庫里呆五分鐘。我覺得里面的工程師幾乎屬于不怕冷的情況。從接線、啟動、采集數(shù)據(jù)到最后開車出門，他們都沒有顫抖。后來，我問工程師們冷不冷。事實(shí)上，他們也感到寒冷，但這對他們來說是一項(xiàng)嚴(yán)格的工作。如果溫度不達(dá)標(biāo)，不管多冷，他們都要克服。

●監(jiān)控行駛過程中電池狀態(tài)的變化。

電池的重要性之前已經(jīng)介紹過了，如何很好的使用這些電池取決于電池管理系統(tǒng)，它還具有實(shí)時(shí)監(jiān)控每個電池單體的功能，保證電池的安全可靠使用。如前所述，在行駛過程中，電池將持續(xù)充電/放電。但是過充過放會影響電池壽命，所以BMS就是為了避免這種情況。

本次冷測的項(xiàng)目之一是監(jiān)測電池電量的變化。在這里，我們需要理解SOC的概念，因?yàn)殡姵亟M的性能是由電芯中電荷最小的那一個決定的，類似于Cannikin定律，所以監(jiān)測和控制電池的剩余電量是BMS的一個關(guān)鍵功能。具體來說，在實(shí)際的車輛環(huán)境中，工程師在低溫環(huán)境下遇到各種極端的車輛狀況時(shí)，需要驗(yàn)證SOC是否在合理的范圍內(nèi)變化，電池的充放電電流是否在合理的范圍內(nèi)。接下來，我們將分三種情況進(jìn)行說明。

1.快速加速:測試電池的放電能力。

在混合動力模式下，當(dāng)車輛全速加速時(shí)，兩個電機(jī)都需要電池來提供動力。此時(shí)需要測試電池的放電容量是否能夠滿足需求。實(shí)際測試中，工程師一直在將車輛從靜止加速到185km/h的速度，電池基本可以保持130A以上的放電電流，足以滿足加速需求。BMS的限流系統(tǒng)可以將電池的放電電流限制在不超過160A，從而保證電池壽命不會因?yàn)檫^放電而縮短或損壞。

2.快速減速:測試充電電流的控制。

突然減速是日常用車的常見情況，涉及瞬間充電電流過大的可能性，需要工程師在不同環(huán)境下驗(yàn)證實(shí)際用車值是否在原設(shè)定范圍內(nèi)。

事實(shí)上，電池的充電電流與車輛的動能回收有關(guān)。車速越高，對應(yīng)的動能就會越大，自然就會有更大的充電電流。車輛高速制動時(shí)充電電流是否會超過預(yù)設(shè)值，從而導(dǎo)致電池過充？這需要工程師實(shí)際驗(yàn)證。

在這次測試的過程中，工程師一度將車速提高到接近200km/h，然后進(jìn)行全力制動，迅速把車速降到100km/h，測試車在高速制動的時(shí)候，電池的充電電流會不會超過預(yù)設(shè)范圍。

后來從實(shí)際數(shù)據(jù)來看，車輛在高速制動時(shí)，測得的電池恢復(fù)電流持續(xù)在150A-100A的范圍內(nèi)，符合BMS的要求，不存在過充。

3.日常駕駛

除了針對一些極端駕駛情況進(jìn)行針對性測試外，工程師還需要模擬普通用戶日常用車，監(jiān)測日常駕駛過程中電池電量的變化。今天，我們的測試工程師記錄了15公里的日常駕駛數(shù)據(jù)。

從圖中可以看出，車速不斷變化，接近日常用車情況，電流始終在充放電之間切換。電池電量一直在變化，但基本保持在20%左右波動，說明BMS很好地控制了剩余電量，可以保持電池電量不太低，保證了電池的安全性和使用壽命。

不要以為工程師的工作可以在白天完成，其實(shí)停車后，就是另一項(xiàng)工作的開始。白天收集的數(shù)據(jù)晚上要整理分析，第二天可以對車輛進(jìn)行調(diào)整或驗(yàn)證。其實(shí)這也是汽車行業(yè)的普遍現(xiàn)象。畢竟市場競爭激烈，廠商推出新車的速度也在加快。為了保證質(zhì)量，幕后的工程師需要付出更多的努力。

■總結(jié)

通過這次參加榮威e950的冷測，我們可以得出這樣的結(jié)論:榮威e950的電池經(jīng)得住寒冷天氣的考驗(yàn)，無論是-30℃冷啟動還是低溫環(huán)境下行駛，電池的工作狀況基本符合設(shè)計(jì)要求。

另外，由于榮威e950不能由駕駛員手動在純電模式下駕駛，六種駕駛模式的切換完全由電腦自動完成，所以我們沒有測試純電模式在低溫下的續(xù)航里程是否發(fā)生變化?？梢哉f，電池管理系統(tǒng)會在功率較低時(shí)啟動發(fā)動機(jī)給電池充電，在功率充足時(shí)，適當(dāng)減少發(fā)動機(jī)的干預(yù)，使發(fā)動機(jī)保持在最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行范圍內(nèi)，達(dá)到最佳的燃油經(jīng)濟(jì)性。