高于國標標準 大眾動力電池安全性解析
2021年3月,中國新能源汽車市場已經相當火爆,常青品牌一汽-大眾終于將寶來(查成交價|參配|優惠政策)純電動、高爾夫純電動兩款純電動車帶到了中國市場。與燃油車不同,一些電動汽車存在電池安全問題,令消費者望而生畏。吸取過去的教訓,目前大多數產品都把“電池安全”的問題放在了相當高的高度,大眾品牌也不例外。今天我們想分享一下:大眾電器產品的安全標準有多高?
●寶來純電、高爾夫純電
今天我們主要以一汽-大眾寶來純電動和高爾夫純電動為例分享電池安全部分,先來回顧一下兩款車的基本信息。同時,在兩款車首次亮相時,我們還為寶來純電動、高爾夫純電動、朗逸純電(查成交價|參配|優惠政策)動進行了試駕體驗。感興趣的朋友可以動:再試試寶來/高爾夫/朗逸(查成交價|參配|優惠政策)純電動。
“博拉純電”
“高爾夫純電”
不用說,兩款車的外觀和內飾設計部分與各自的燃油車型高度一致。作為“國民模特”,相信大家對寶來和高爾夫都很熟悉。動力系統和動力電池部分,兩車采用相同的配置,均搭載一臺最大功率100kW、最大扭矩290n·m的電機;電池部分搭載三元鋰電池組,容量37.2kWh,能量密度121Wh/kg,兩款車官方NEDC續航里程均為270km。
●帶“金鐘罩”的電池組
首先,一汽-大眾寶來純電、高爾夫純電采用了相同的技術和相同的測試標準動力電池組,所以兩款車在電池安全方面的表現是一樣的。兩款車都配備了當代安普瑞斯科技有限公司的方形鋁殼電池。12節電池組成一個模塊,每輛車配備16個模塊。
兩款大眾產品均采用籠式高強度車身骨架,這是保護乘客的重要措施,也為車輛發生碰撞時的電池安全提供了依據。在直接影響碰撞安全性的電池組結構部分,大眾采用雙層焊接高強度鋼板搭建框架結構,電池組底部護板當然也是不可或缺的。據官方介紹,電池組外殼總重量已經超過90kg,犧牲輕重量的原因是為了更大程度上保證電池組的堅固耐用。
BMS是整個電池系統的大腦。它不可能癱瘓。公眾使用自行開發的BMS系統。其常規功能包括主動安全保護、故障診斷、電池安全實時監測、主動干預等。然而,讓公眾感到自豪的是它的高安全級別。官方表示,BMS硬件平臺已經達到了ASIL D級芯片的安全級別。
ISO26262標準根據安全風險程度將系統劃分為從A到D的安全需求等級,并根據S、E和C對等級進行評估。簡單來說,ASIL級別越高,安全要求就越嚴格。當然,對硬件開發過程的要求也會提升。ASIL分為A、B、C、D四個級別,正式來說,ASIL D級意味著BMS硬件將具有出色的耐用性和低故障概率。
●高電壓!當心危險
除了電池組本身的安全配置外,避免高壓電力系統對用戶造成的危險也是安全技術的重點之一。在汽車部分,讓用戶意識到高壓電源的存在是每一輛電動車都需要的設計,比如橙色高壓線束、警示標簽等措施都屬于這一類設計。
其次,即使用戶不小心觸碰到了電壓較高的區域,大眾也采取了一些盡可能避免危險的措施,比如增強各個線束接口的密封程度、涂抹絕緣材料、發生事故時自動切斷高壓系統等等。正式來說,國家標準對類似問題設置了20個安全類別,而公眾將其增加到了46個類別,這也是在安全方面超過國家標準的一種表現。
充電時,漏電保護、過流/過壓保護、欠壓保護等安全措施在電動汽車中很常見。此外,大眾還增加了充電保護的電源接地狀態監測。如果充電樁接地狀態不好,存在安全隱患,車輛會拒絕充電,確保安全;比如為了避免充電溫度過高導致自燃等事故,大眾加入了電壓插頭、充電插座等部件的溫度監測。
除了以上,大眾還為純電動汽車提供了10項充電保護措施,包括防雷、絕緣電阻檢測等項目,盡可能保證車輛充電過程中的安全。
電池包測試標準高于國標●電芯/電池組的安全測試是最重要的。
按照工程師的說法,電池部分需要從零件到系統一步一步的進行檢查,也就是電池單體測試合格后,才會進入電池模塊測試,模塊測試合格后再進入電池系統測試。總的來說,測試的各個部分包括性能測試、壽命測試、耐久性測試和安全性測試。
以安全測試部分為例,模塊需要經過針測、短路測試、過充測試、擠壓測試、海水浸泡、沖擊測試、振動測試、跌落測試、儲存測試、循環壽命測試等10個流程。電池組需要經過多達184次安全測試和8次單個電池組的系列測試。主要分享一下大眾汽車電池組的安全測試是如何高于國標的。
以點火試驗為例。該測試模擬車輛的外部火災。點火試驗的國家標準是70秒左右。大眾已將測試時間延長至130秒。電池組測試后,不需要明顯的外部變形,也不需要損壞內部結構。
機械沖擊試驗部分,模擬車輛行駛過程中的顛簸和碰撞。按照國家標準,撞擊方向為單向撞擊,每個方向撞擊次數為3次。但大眾已經從X、Y、Z軸的前后、上下、左右六個方向進行了驗證。各方向撞擊次數均為6次,撞擊加速度高于國家標準25g。
比如在模擬車輛碰撞和電池組穿刺的針刺測試中,大眾會用一定直徑的鎢針,以一定速度穿透模塊中第一個電芯厚度的90%,測試電池組和BMS電池管理系統的綜合控溫能力。正式來說,一般的針刺測試都是在電池上進行的,但是大眾也增加了電池組針刺,這是國標沒有的測試。
此外,比國標耗時9倍的E-MAST多軸振動試驗,模擬不同路況,通過溫度變化模擬四季變化,對電池組進行連續充放電,測試其耐久性。在這樣的測試中,大眾標定了幾個高于國標的標準;大眾表示,這高于國標,考慮到了國標,也就是大眾標準。
●精確的行駛里程計算
談到安全,我們來談一談更接地氣、與日常駕駛密切相關的東西,比如精確的行駛里程計算。該功能是剩余續航里程的實時顯示。但據官方介紹,與普通車型不同,大眾的計算邏輯更復雜,內容更詳細,顯示結果相對更準確。
簡單來說,系統會根據剩余電池電量、電池溫度、實時能耗、上次駕駛習慣等因素綜合考慮剩余續航里程。這個算法有多詳細?比如奧迪e-tron(查成交價|參配|優惠政策)還具有實時顯示剩余續航時間的功能。如果車輛開啟空調節,系統會提示“關閉空調節后的潛在續航里程”;但是大眾在純電動車上應用的這個算法會精確到:后視鏡發熱損失的續航里程,座椅發熱損失的續航里程等等。
除了算法細致之外,大眾表示這個系統的監控頻率高達10ms/次,也就是幾乎做到了實時監控和實時顯示。溝通會上,大眾官方也給出了車輛測試時生成的圖,但遺憾的是官方不允許拍照,所以不能給大家看;從官方結果來看,這個計算邏輯帶可以說明剩余續航里程非常接近實際里程。
在談到精確的續駛里程計算時,官方還列出了一張顯示續駛里程的圖表——“某國外品牌高檔電動車”和“某國內品牌電動車”的實際續駛里程。僅從官方列出的表格來看,大眾的計算邏輯的準確性是相當可觀的。但需要注意的是,插電式混合動力汽車的純電動續航里程較短,所以這個邏輯主要應用于純電動汽車,目前有寶來純電動、高爾夫純電動。
最后,在低功耗管理系統部分,大眾也做了相關介紹。當車輛剩余續航50km時,系統會自動將駕駛模式切換為ECO模式,用戶也可以手動將駕駛模式切換為Normal模式。當剩余SOC為12%時,不能啟用正常模式,只能選擇ECO和ECO+作為駕駛模式。當剩余8%的SOC時,系統自動切換到ECO+模式。
直到電量過低,車輛無法正常行駛,但出于安全考慮,電池仍會有兩次啟動車輛的能力,車輛可以行駛3-5米。同樣,在車輛剩余功率過低時,大眾也設置了KICKdown操作策略,即在車輛功率較低時,也能完成急加速超車動作,從而避免了一些危險的駕駛情況。
總結:
綜上所述,其實除了檢測標準高于國家標準之外,大眾還開發了很多人性化的系統計算方法,讓消費者可以擁有更加便捷的用車生活。除了我們今天分享的內容,大眾還介紹了一些關于插電式混合動力系統的邏輯。邁騰GTE(查成交價|參配|優惠政策)的動力系統就是一個例子。我們將在11月22日開幕的廣州車展上與邁騰(查成交價|參配|優惠政策)GTE分享這一部分。敬請關注。
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