全球汽車行業正在朝著智能電動汽車的方向加速轉型,各大車企都制定了規模龐大的轉型計劃,定下了實現碳中和的時間表。但要是論實際行動,在這場轉型中動作最快的還得數大眾。
在競爭對手們依然磨磨蹭蹭油改電的時候,大眾已經推出了純電專用的MEB平臺,它不僅在硬件設計上全面革新,更采用了符合智能化要求的域集中式電子電氣架構和軟件系統。新技術的大量應用難免會造成一些問題,比如大眾ID.3遇到的OTA升級故障,但是明眼人都能看出大眾已經在智能電動汽車的競爭中占據了先機。
在國內,大眾的轉型腳步也非常快,南北大眾建成了2座MEB工廠,已經開始投產ID.4系列純電動汽車,并且后續車型也將很快問世。在20~25萬元的價位,上汽大眾ID.4 X和一汽大眾ID.4 CROZZ迅速成為了最值得選購的電動汽車。
作為大眾在中國投產的首批MEB平臺車型,ID.4系列車型有太多值得我們關注的地方,但是消費者最關注的應該還是續航和安全,畢竟這是電動汽車的安身立命之本。接下來,我們就以上汽大眾ID.4 X為例,向大家介紹一下大眾MEB平臺的電池技術。
大眾是模塊化/平臺化的先行者,平臺化的成本優勢讓大眾成為了世界上最大的車企。在進入新能源領域時,大眾也選擇了從平臺做起。先研發出MEB平臺,再展開車型的開發。MEB平臺的德語全稱是Modularer E-Antriebs-Baukasten,翻譯過來就是模塊化電驅動平臺,這是一款專為電動汽車優化過的純電專用平臺。
2018年10月,上汽大眾的MEB工廠破土動工,并于2019年11月啟動樣車試生產,此后近一年時間則用于設備更新和產品驗證工作。新工廠總投入約170億元,規劃年產能為30萬輛。上汽大眾ID.4 X正是在這家工廠生產的。
大眾的MEB工廠不僅有傳統汽車工廠里的沖壓、焊裝、涂裝、總裝四大工藝,還有電池包的生產線。在中國,上汽大眾采購寧德時代的三元鋰電芯,電芯能量密度達240 (W·h)/kg。經過嚴格的檢測之后,這些電芯在MEB工廠里被組裝成電池模組,再由多個模組構成電池包。生產過程基本實現了無人化全自動生產,有助于提升一致性和可靠性。
通過改變電池包中模組的數量,可以改變電池包的電量,以滿足不同車型的要求。上汽大眾ID.4 X的電池包容量最大可達83.4 kW·h,能量密度最高為175(W·h)/kg,可以支持該車在NEDC工況下行駛555 km。電池包托盤主要由高強度的鋁合金框架和鋁沖壓底部裝甲組成,可以有效抵御外界的沖擊,避免電池模組和電芯收到擠壓。
ID.4 X的智能BMS電池管理系統具備過充過放保護、智能低電量管理系統、智能全天候行程用電管理和先進的續航里程算法,有助于保障不同工況下的實際續航里程。這套BMS系統可以精確自學習精準反映電池狀態,根據不同路況實時調控電耗,它還能基于用戶駕駛習慣以及車載電器使用情況測算續航里程,從而減少里程焦慮的困擾。
上汽大眾ID.4 X的電池包配備了高效的液冷溫控系統,在-30~45 °C的環境中,這塊電池包均可以正常工作。優秀的熱管理系統還帶來了更長的電池壽命,在室溫中進行500次充放電循環之后后,ID.4 X的電池包容量依然可以保持在97%的高水平。在行駛了8年12萬公里之后,電池包容量大于80%。
上汽大眾ID.4 X擁有優秀的百車身結構設計,并且大量應用的高強度材料,能夠成分保障乘員和電池包的安全。
電池包的四周被高強度鋼包圍起來,底部還有兩道高強度鋼材料的橫梁,能夠避免電池包在發生事故時收到擠壓。
除了優秀的設計之外,電池的安全性和可靠性還需要大量的試驗來驗證。在前期引入PHEV車型時,上汽大眾已經在電池包的研發和測試上積累了豐富的經驗。引進ID.4 X時,上汽大眾累計進行道路耐久試驗里程超過350萬公里,覆蓋吐魯番、大理、海南、上海、哈爾濱、黑河等地,經歷干熱、濕熱、干冷、溫暖等氣候條件。
上汽大眾ID.4 X的安全標準很高,需要通過338項電池安全項目測試(國標要求僅為53項),涵蓋碰撞、火燒、熱擴散、高低溫存放、溫度沖擊、鹽霧測試等。上汽大眾的企業標準不僅數量遠超國標,而且測試環境更加嚴苛,對測試成績的要求也要更高一些,能夠保障全生命周期電池性能。
由于測試項目太多,所以只能向大家介紹幾個最具代表性的測試。第一個是IPX8/IPX9K長時間浸水試驗,模擬車輛泡水后,電池包是否出現水侵入狀況。在試驗中,電池系統在水下浸沒(地庫泡水、臺風地面積水)1 m達24 h,或者高壓水槍洗車,電池包安然無恙。(圖為途觀L PHEV的電池包浸水試驗)
在“泡澡”之后,電池包還要被火燒。火燒試驗模擬電池包在遇到車輛事故外部失火狀態下的安全性。在這項試驗中,電池包首先直接暴露在火焰中70 s,然后在持續燃燒60 s,整個試驗總時長3 min。在試驗中和試驗后2 h內,電池包不能出現起火和爆炸的情況。(圖為上汽大眾途觀L PHEV的電池包)
模擬碰撞試驗也是非常重要的一項試驗,這項試驗模擬車輛遭受撞擊時,電池包是否安全穩定。在這項試驗中,電池包通過高壓發射裝置以60 g的加速度彈射出去(國標要求僅為25 g),看電池包內部的機械連接和結構是否會出現異常或損壞。
作為大眾集團電動汽車的基石,MEB平臺將應用到未來的幾百萬甚至上千萬輛新車上,所以在技術標準上必然是非常嚴格的。上汽大眾ID.4 X作為首批國產的MEB平臺車型,在電池技術上也表現出了非常高的水平,其能量密度和可靠性都處于行業領先的水平。
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原文標題:速覽 | 搶占先機,ID.4 X電池技術淺析
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