本文為新能源情報分析網原創稿件,旨在通過以2019年3月25日上市的e-GOLF為代表,量産狀态的一汽大衆電驅動技術和動力電池熱管理策略深度研判。
e-GOLF适配一組最大輸出功率100千瓦、最大輸出扭矩290牛米的永磁同步驅動電機(減速器)總成;風冷散熱的動力電池總成裝載電量為37.2度電(電芯由甯德時代提供);具備駕駛艙PTC制熱和電動壓縮機制冷兩種設定;标配iBooster電液耦合制動總泵;整車具備5種能量回收模式;NEDC工況綜合續航裡程270公裡。
此次上市三款電動汽車,包括電動高爾夫、電動寶來和電動朗逸。這三款電動汽車分屬一汽大衆和上汽大衆,但是搭載的電驅動技術、動力電池熱管理策略以及适配的車型平台幾乎完全相同。
1、e-GOLF的電驅動技術:
上圖為e-GOLF動力艙内各分系統技術細節特寫。
粉色剪頭:循環系統補液壺(唯一1組)
紅色箭頭:OBC(博世提供7.2千瓦充電機)
白色箭頭:PTC加熱器(偉巴斯特提供)
綠色剪頭:驅動電機控制模塊(含DCDC和PDU模塊)
黃色箭頭:驅動電機和單級減速器總成(大衆自行研發和生産)
藍色箭頭:iBooster電液耦合制動總泵(博世提供)
根據實際e-GOLF裝車狀态分析,7.2千瓦OBC單獨設定、DCDC、PDU采用和驅動電機控制模塊進行一體化整合。配置的PTC加熱模塊在整車唯一1套循環管路中,與驅動電機、電驅動模塊(含DCDC和PDU)和OBC模塊串聯。iBooster電液耦合制動總泵和ABS系統配合,提升了e-GOLF的制動系統可靠性、能量回收效率并具備與傳統相同的線性制動感受。
e-GOLF的驅動電機通過高壓線纜與驅動電機、DCDC和PDU控制模塊關聯。有意思的是,更多廠商或者采用驅動電機 減速器 驅動電機控制模塊的“3和”電驅動系統整合模式,或者更簡單的将驅動電機和減速器進行“2合1”整合,然後通過高壓線纜與驅動電機控制模塊進行關聯,DCDC和PDU進行單獨分散布置,或與OBC進行“3合1”高壓用電系統整合。
反而e-GOLF的電驅動系統,将大衆自行研發的OBC(充電機)進行單獨設定;博世提供的驅動電機控制器與DCDC和PDU模塊進行整合。這種有些“怪異”的技術路線,也充分體現了大衆(奧迪)與博世的合作深度關系。
筆者注意到,驅動電機控制模塊(含DCDC和PDU)的液冷管路接口,采用自鎖快拆結構。
紅色箭頭:驅動電機模塊端自鎖快拆接口
黃色箭頭:主管路端套口
白色箭頭:自(解)鎖機構
采用ABS工程塑料材質的自鎖快拆接口,隻需要專用工具施加較小力矩,即可完成無損拆卸動作。
上圖為e-GOLF驅動電機液冷管路接口,及采用卡箍(紅色箭頭)形式的鎖閉方式。
驅動電機控制模塊(含DCDC和PDU)适配的自鎖快拆接口采用ABS工程塑料材質,諸如驅動電機等液态管路接口也采用可更換的ABS工程塑料材質。與其他品牌電驅動系統散熱接口一體化的工藝完全不同。
上圖為大衆自行研發的最大輸出功率100千瓦、最高轉速12000轉/分的永磁同步電機内部,圍繞轉子設定的水道結構圖。與驅動電機缸體散熱管路固定的接口,依舊為ABS工程塑料材質并通過螺栓拆卸。
上圖為e-GOLF适配的電液耦合制動總泵細節特寫。
這組由博世提供的針對電動汽車專門研發的電液耦合制動總泵,能量回收和液壓制動全電控制。協調統一的減速過程,駕駛員幾乎不會察覺。電驅動助力器運行可靠并協同工作精度高。在持續對制動踏闆施加壓力時,電子閥體首先介入産生饋電以達到能量回收并減速的目的。當,制動力持續被施加,電子制動力“無縫連接”過度到機械制動力,持續饋電同時前後制動分泵被激活保證車輛減速至停止。
上圖為e-GOLF适配的iBooster電液耦合制動總泵工作曲線圖。
大衆的工程師們,通過這組iBooster電液耦合制動總泵和複雜的控制策略,讓e-GOLF在不同行車模式下,都具備中國車主熟悉的“德”味兒的平順且硬核“前軟後硬”的制動感受。
整車全部電驅動模塊都固定在一組鋁合金材質承重梁,橫置在動力艙内部。
藍色箭頭:車身焊接前縱梁(左右各1組)
紅色箭頭:橫置在左右車身縱梁的鋁合金材質承重梁
黃色箭頭:承載驅動電機模塊(含DCDC和PDU)的ABS工程塑料材質托盤
白色箭頭:承載啟動蓄電池的ABS工程塑料材質托盤
在采用鋁合金材質的動力艙内稱重件的同時,也更多比例的引入ABS工程塑料材質的非承載件。諸如驅動電機、控制模塊類由散熱需求的總成,其液冷管路接口也都采用ABS工程塑料材質。這種多元的輕量化的減重策略,完整的保留在國産化的e-GOLF上。
2、e-GOLF的動力電池總成和熱管理策略:
國産化的e-GOLF的動力電池總成采用鋁合金下殼體和塑料上殼體結構。采用甯德時代提供的方形鎳钴錳酸锂材質的三元锂電芯為523配比,全車共裝有192個電芯16PACK(12組電芯構成一個PACK)。整套動力電池在帶電的工況下,浸泡一米水深,具備1小時不漏電的性能。整套動力電池總成符合IP67标準。動力電池内部架構采用鋼材質作為支撐,應對來自橫向和縱向的沖擊力,保證内部電芯及PACK處于安裝控制範圍。
藍色框架:固定在防火牆一側的PTC加熱器
由偉巴斯特提供的PTC加熱器接入整車電驅動液态循環管路,在駕駛艙空調制熱模式激活後,對流通的冷卻液進行加熱,已獲得标定的熱量。
外殼包裹保溫層的偉巴斯特PTC模塊,已經在不同品牌的多款EV和PHEV車型應用。甚至有的電動汽車車主,自行購買并改裝這組PTC模塊。
全車唯一1套循環管路的補液壺,壺蓋上沒有标注施加的内部壓力值。以“封條”的形式,将補液壺壺蓋進行密封,并标明不能觸摸、高溫等警告,再次顯示出“漢斯”們的嚴謹。
至此筆者可以确認,國産化的e-GOLF的動力電池總成沒有配置液态熱管理系統(高溫散熱和低溫預熱),至适配了為較為簡單的風冷散熱技術。
上圖為,筆者使用熱成像儀捕捉到的e-GOLF展車未啟動時的動力艙内熱輻射信号特寫。此時的珠海室外溫度18攝氏度。
測試區域内最高溫度點為PTC加熱模塊(紅色箭頭)21.1攝氏度。測試範圍外的最高溫度為28.7攝氏度。
上圖為筆者啟動另一台測試用e-GOLF,并開啟駕駛艙空調制熱模式(溫度設定26攝氏度、出風量為2擋)後動力艙内熱輻射信号狀态特寫。
測試區域内最高溫度點為PTC加熱模塊(白色箭頭)53.5攝氏度。測試範圍外的最高溫度為40.5攝氏度。
運行3分鐘後,PTC加熱模塊溫度提升至72.3攝氏度。此時,與PTC加熱模塊關聯的電驅動系統和OBC模塊循環管路表面溫度,又都小幅度提升。
對于e-GOLF的駕駛艙空調制冷模式下的動力艙内熱輻射信号的解讀,筆者将會在後續深度評測中展現給各位。
3、e-GOLF的車型平台:
基于MQB平台而來的e-GOLF,早在2014年就在全球範圍進行了公開展示。基于這個平台的車型也包括了燃油車型、PHEV車型和EV車型。可以肯定的說,MQB平台在設計之初就考慮了“單一平台,不同動力”的适應性需求。這也可以理解為,基于MQB平台的e-GOLF,是一款正向開發而來的電動汽車。而不是一汽豐田卡羅拉PHEV和廣汽豐田雷淩PHEV,那種為中國市場進行“油改電”的新能源車。
上圖為e-GOLF的前懸架細節特寫。
鋼制A型下擺臂、轉向節以及穩定杆,為典型的麥弗遜式架構,與燃油版高爾夫在結構上完全一緻。
上圖為e-GOLF後懸架細節特寫。
帶有副車架的多連杆獨立懸架同樣為鋼材質。
e-GOLF中置的動力電池總成,被半“鑲嵌”在車身焊接下端,并且兩側設定了防護用塑料飾闆。
4、e-GOLF的操控和制動:
在随後的動态測試環節,筆者着重體驗最大饋電模式下的能量回收系統與制動系統接入的操控感受。
e-GOLF的能量回收控制控制開關集成在換擋面闆。通過切換換擋剛左右狀态,以獲得3級能量回饋狀态。當行車模式處于D擋時,能量回收功能關閉;處于B擋模式,能量回收狀态放到最大,在部分行車工況明顯與施加機械制動的相同作用。
如上圖所示,在D擋、D1\2\3以及B擋模式下,能量回收系統工作效能持續遞增。基本上可以理解為,在不同的交通擁堵環境下,合理的在行車過程中切換D\1\2\3\B擋即可獲得理想的饋電效能并兼顧一定的減速作用。
而在諸如多彎道 長下坡的行車模式使用B擋,不僅可以達到最大40千瓦/小時能量回收标定,還可以更強的替代制動分泵的用途,減少制動盤片的磨損并具備相同的制動作用。
在B擋模式下,不施加制動踏闆依靠怠速滑行,車輛減速效果明顯。在B擋模式下,急加速至70-75公裡/小時候,踩踏制動踏闆進行緊急制動,車輛最先從電子制動區間快速向機械制動區間轉換。在“電子”向“機械”制動力種不同特性的制動機過度時,幾乎感覺不到銜接時的波動。
筆者有話說:
筆者認為,e-GOLF電驅動系統采用較為少見的整合模式。總功率7.2千瓦OBC(充電機)由博世提供并單獨設定;依舊由博世提供的驅動電機控制模塊将DCDC(電壓轉換器)和PDU(高壓配電盒)進行了整合;最高轉速12000轉/分的驅動電機與電驅動模塊通過高壓電纜關聯。全部電控模塊和驅動電機,與PTC模塊串聯在一個循環管路中。動力電池沒有适配液态熱管理策略,也就沒有單獨設定相關的循環管路(補液壺)。
采用鋁合金材質稱重件、ABS工程塑料材質非承重件,有利于再次提升輕量化,“挽救”被浪費掉的續航裡程。可惜的是,2014年展示的e-GOLF,在2019年進行國産化後,動力電池裝載電量僅為27.1度電,NEDC工況續航裡程為270公裡。而動力電池總成也沒有适配越來越多車型标配的液态熱管理系統。
不得不說,電驅動系統、動力電池系統以及續航裡程等重要參數完全一緻的寶來電動版、朗逸電動版在内的e-GOLF(高爾夫電動版),要想在2019年中國新能源市場獲得認可,大衆品牌的含金量具有相當大比例的加持。可是,300公裡級的續航裡程,與衆多400甚至500公裡級的中國品牌相比,是個不小的挑戰。
當然,那些準備購買及愛聽那個第二台車、經濟實力充足、對車輛品質要求較高的潛在消費者,将會是作為合資品牌的一汽大衆與上汽大衆推出的這3款電動汽車最大購買群體。
大衆汽車品牌的新能源汽車攻勢始于2018年,以三款插電式混合動力車型推出為标志。繼帕薩特PHEV、途觀LPHEV和蔚攬旅行轎車GTE之後,探嶽GTE Concept、邁騰GTE Concept以及混合動力版全新一代途銳也将于接下來的12個月内登陸市場。大衆汽車品牌的插電式混合動力車型數量将在接下來的一年内實現翻番。同時,今天發布的三款國産車型,标志着從現在開始大衆汽車品牌電動汽車攻勢的第二階段正式開啟。 2020年,大衆汽車品牌還将推出第四款純電動車型。因此,至2020年,大衆汽車品牌将在中國市場提供約 款新能源車型,并計劃在
同年實現國産30萬台新能源汽車的目标。新能源汽車攻勢的第三階段将從2020/21年開始,在這一階段中,大衆汽車品牌将推出多款純電動車型, 這些車型都将基于全新設計的純電動MEB平台。
文/新能源情報分析網宋楠
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