穿着“金钟罩”的电池包

在2019年3月份,中国新能源车市场早已相当火爆,“常青树品牌”一汽-大众也终于为中国市场带来了宝来·纯电、高尔夫·纯电两款纯电动车型。与燃油车型不同,部分电动车存在的电池安全问题让消费者望而生畏;有了前车之鉴,目前绝大部分产品都将“电池安全”问题放在了相当的高度,大众品牌当然也不例外,今天要分享的即:大众电动产品的安全标准有多高?

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● 宝来·纯电、高尔夫·纯电

  由于我们今天电池安全部分的分享主要是以一汽-大众宝来·纯电、高尔夫·纯电两车为例(迈腾GTE的动力电池组技术相同),所以不妨让我们先回顾一下两车的基本信息。同时在两车亮相的第一时间,我们也对宝来·纯电、高尔夫·纯电以及朗逸纯电进行了试驾体验,感兴趣的朋友可以移步:《换“芯”重来 试宝来/高尔夫/朗逸纯电》。

一汽-大众 宝来·纯电 2020款 尚

『宝来·纯电』

一汽-大众 高尔夫·纯电 2020款 驰Pro

『高尔夫·纯电』

  外观、内饰设计部分不用多说,两车与各自的燃油版车型保持了高度一致,作为“国民车型”,相信大家对宝来、高尔夫也再熟悉不过了。动力系统以及动力电池部分,两车采用了同样的配置,搭载最大功率100kW(136Ps),最大扭矩290N·m的电机;电池部分,配备容量为37.2kWh的三元锂电池组,能量密度为为121Wh/kg,官方给出的两车NEDC续航里程均为270km。

● 穿着“金钟罩”的电池包

  首先要说明的是,一汽-大众宝来·纯电、高尔夫·纯电两款产品采用了相同技术、相同测试标准的动力电池组,所以两车在电池安全性上表现一致。两车均搭载了来自于宁德时代的方形铝壳电芯,12个电芯组成一个模组,每辆车配备16个模组。

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  大众两款产品采用了笼式高强度车身骨架,这是保护乘员的重要措施,同时也为车辆发生碰撞时的电池安全提供了基础。而在更直接影响碰撞安全的电池包结构部分,大众采用双层焊接的高强钢板打造了框架式结构,电池包底护板当然也是不可或缺的;据官方介绍称,电池包壳体总重量已超过90kg,之所以牺牲轻量化就是为了更大程度保证电池包的坚固、耐久性能。

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  BMS(电池管理系统)是整个电池系统的大脑,它不能“瘫痪”,大众使用了自家研发的BMS系统,常规功能包括主动安全防护、故障诊断、实时监控电池安全、主动干预等;不过让大众引以为豪的还是其安全级别高,官方称该BMS硬件平台达到了芯片安全级别的ASIL D级别。

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  ISO26262标准根据安全风险程度对系统划分了由A到D的安全需求等级,该等级根据S(严重性)、E(发生概率)、C(可控性)进行评价;简单来说,ASIL级别越高,就伴随着越苛刻的安全需求,当然,硬件开发流程的需求也将随之增强。ASIL分别A、B、C、D四个等级,按官方的说法,ASIL D级意味着BMS硬件的耐久性会非常出色,失效概率很小。

● 高压电!小心危险

  除了电池包本身的安全配置,避免高压电系统对用户造成危险也是安全技术的重点之一。在用车部分,让用户意识到高压电的存在是每辆电动车都需具备的设计,比如橘黄色的高压线束、警示标签等措施均属于该类设计范畴。

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  其次,即便用户无意触碰到具有高压电的区域,大众也采用了一些措施来尽量避免危险,比如增强各线束接口的密封程度、绝缘材料的应用、发生意外时自动切断高压系统等等。官方表示,国标对类似问题设定了20个安全类别,而大众将其增加到了46类标准,这也是在安全上超过国标的表现。

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  在充电时,漏电保护、过流/过压保护、欠压保护等安全措施在电动车上是比较常见的。除此之外,大众还为充电保护加入了电源接地状态监测,若充电桩接地状态不佳,存在安全隐患,车辆将拒绝充电以保证安全;再比如为避免充电温度过高而发生自燃等事故,大众加入了电压插头、充电插座等部分的温度监测。

  除上述所说,大众还为纯电动车型配备了防雷击保护、绝缘电阻检测等项目在内的共10项充电防护措施,在车辆充电过程中尽可能保证安全。

电池包测试标准高于国标

● 电芯/电池包的安全测试是重中之重

  大众工程师介绍称,电池部分需要进行从零件到系统的逐步检验,即电芯测试合格后进入电池模组测试,模组测试合格再进入电池系统测试。整体来说,每个部分的测试都包含了性能测试、寿命测试、耐久性测试以及安全测试。

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  在安全测试部分,比如模组需经过针刺试验、短路试验、过充试验、挤压试验、海水浸泡、冲击试验、振动试验、跌落试验、存储试验以及循环寿命试验在内的10项流程。而电池包则需要经历多达184项的安全试验、单块电池包8项序列试验;下面我们就主要分享一下大众电池包的安全测试是如何高于国标的。

  先以灼烧试验为例,该试验模拟了车辆外部失火的情况,国标灼烧试验标准为70秒左右,大众将测试时间延长至130秒(将电池包放在烈火上灼烧70秒,后推送隔热板继续燃烧60秒),电池包试验后需外部无明显形变,内部结构无损伤。

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  机械冲击试验部分,试验模拟了车辆行驶中的颠簸、碰撞;国标标准规定冲击方向为单向冲击,每个方向的冲击次数为3次,而大众则从±X、±Y、±Z轴的前后、上下、左右6个方向进行验证,每个方向冲击次数为6次,且冲击加速度高于国标的25g。

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  再比如模拟了车辆遭遇碰撞,电池包被刺穿的针刺试验,大众会用一定直径的钨针以一定速度穿透模组中首个电芯厚度的90%,检验电池包和BMS电池管理系统的综合温控能力。官方称,一般针刺试验对电芯进行,但大众还加入了电池包针刺,这是国标所不具备的试验。

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  此外,超过国标时间9倍的E-MAST多轴振动试验模拟了不同路况,以温度变化模拟四季变迁,并对电池包进行连续充放电,以检验其耐久性。诸如此类测试,大众标定了多个高于国标的标准;按大众的说法,这是高于国标且兼顾国标的,这也就是“VW标准”。

● 精准续驶里程计算

  聊了安全,我们再聊点更接地气的、与日常驾驶更息息相关的,比如精准续驶里程计算。该功能即剩余续航里程实时显示,但据官方介绍称,与一般车型不同的是,大众这套计算逻辑更复杂、内容更详细且显示结果相对更准确。

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  简单来说,该系统会根据电池剩余电量、电池温度、实时能耗以及上次驾驶习惯等等因素来综合考量剩余续航里程。这套算法细致到什么程度呢?比如奥迪e-tron也具备剩余续航实时显示功能,若车辆开启空调,系统将提示“关闭空调后的潜在续航里程”;但大众在纯电动车型上应用的这套算法将精确到:后视镜加热损耗的续航里程、座椅加热损耗的续航里程等等各用电器的状态及对续航里程的影响。

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  除了算法细致外,大众称这套系统的监测频率高达10ms/次,也就是近乎做到了真正的实时监测、实时显示。在沟通会上,大众官方还给出了车辆测试时生成的曲线图,但遗憾的是官方不允许拍照,所以无法展现给大家;根据官方给出的结果来看,这套计算逻辑带可以做到表显剩余续航里程与实际行驶的里程很接近。

  聊到精准续驶里程计算时,官方还列出了一张“国外某品牌高档电动车”、一张“国内某品牌电动车”的表显续航-实际行驶里程曲线图,仅从官方列出的表格来看,大众这套计算逻辑的准确性比较可观。不过要说明的是,插电式混动车型的纯电续航里程较短,所以这套逻辑还是主要应用于纯电动车型,目前就是宝来·纯电、高尔夫·纯电。

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  最后在低电量管理系统部分,大众也做了相关介绍。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,此时用户还可手动将驾驶模式切换为Normal模式;当剩余12%SOC时,Normal模式不可启用,驾驶模式只可选择ECO和ECO+;剩余8%SOC时,系统自动切换为ECO+模式。

  直至电量过低时,车辆无法正常行驶,但出于安全考虑(防止车辆在道路中间馈电,造成事故),电池还将留有两次启动车辆的能力,车辆还可挪动3-5米。同样是在车辆剩余电量过低时,大众还设置了KICKdown操作策略,即车辆低电量时也可完成急加速超车动作,从而避免一些危险行车情况。

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总结:

  总结一下,其实除了高于国标的检测标准外,大众还开发出了很多人性化的系统计算方法,消费者能拥有更便利的用车生活。而且除了今天我们分享的内容,大众还介绍了一些关于插电式混动系统的逻辑,迈腾GTE所搭载的动力系统就是例子,这部分内容我们会在11月22日开幕的广州车展期间连同迈腾GTE一起和大家分享,敬请期待。(文/汽车之家 尤冬青)

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