奥迪e-tron量产版8月亮相,电池+充电“技术彩蛋”全揭秘 【图】- 车云网

  2018-05-15 12:02:37 大众 奥迪 宝马 福特   63

近日,车云从相关渠道获悉,奥迪e-tron将在8月30日举办奥迪高峰会上正式亮相。

作为奥迪产品阵容中首款量产纯电动SUV,e-tron的亮相可谓正式开启了奥迪的纯电动产品战略。根据奥迪的规划,截止到2022年,奥迪将在中国市场投放10款纯电动车型,到2025年奥迪在全球范围内每4辆车就有一辆是纯电动车。

奥迪e-tron纯电动奥迪e-tron纯电动

其实,早在2015年,奥迪就发布了e-tron quattro概念车,公布的续航里程数也与e-tron prototype相似。在这几年时间里,奥迪为了e-tron的量产,则是在解决纯电动车的两个核心问题:电池与充电。

那么,奥迪e-tron的电池结构与充电配套究竟是怎样的?

电池:36个模组,风冷+液冷

在进行电池设计时,主要有三方面考量:续航里程、电池热管理以及安全设计

离开使用场景谈续航里程,对纯电动车来说多少都有些不公平。对于奥迪e-tron prototype来说,作为一辆SUV,显然定位不是日常通勤使用,因而奥迪的工程师将其续航里程定在了400公里(WLTP工况)。这个数字基本上与传统内燃机车保持在同一水平,在两小时车程距离的两地之间进行往返,问题不大。剩下的就要交给充电基础设施来解决了。

95kWh的电池组95kWh的电池组

电池组结构图电池组结构图

从上面的图可以看到,与大多数纯电动车型一样,奥迪选择了将电池平铺在车辆下方的布置方式。为了满足400公里续航里程,奥迪使用了36个电池模组(每个模组由12个60Ah的电芯组成,电池组功率95kWh),其中五个电池模组放到了第二层,安置在了车辆后排座椅的下方。

但是,我们都知道,电池最大的敌人在于气候条件。空调的使用,以及寒冷环境对电池的影响都会给续航带来影响。因而,在热管理上,奥迪的工程师们费了许多心思。

首先是冷却系统,为了让电池保持在一个合适的温度范围内(奥迪的设定是25-35摄氏度),奥迪为电池组准备了风冷与液冷两种不同的冷却方式,根据使用情况的不同,会采用不同的冷却循环。

电池组冷却循环

交流充电时,外部电源通过高压充电器与电池相连,在这里高压充电器是主要热量来源,因而奥迪为充电器配备了水冷系统。

电池组冷却循环

与交流充电不同,直流充电时外部电源直接与电池相连,因而此时电池是需要降温的主要对象。奥迪将冷却管道平铺在电池模块下方,通过填缝剂、导热凝胶等来帮助电池散热。

电池组冷却循环

这是在车辆运行时的冷却循环模式。电池管理控制单元会根据电池的当前温度情况,选择使用风冷或者冷却装置来进行冷却。因为风冷的存在,可以看到e-tron prototype上依然保留了进气格栅,在不需要的时候,可以将进气格栅关闭。

可以自由开闭的进气格栅可以自由开闭的进气格栅

针对冬天气温低的状态,会通过电动机运转产生的余热来给电池加热,来减少电量的损耗。而且,为了减少冬天使用空调时能量的损耗,奥迪使用了热泵系统。在热泵系统中,压缩机将冷却媒介从气态压缩成液态,并将压缩过程中产生的热量作为空调制暖的能量来源。

上面提到,奥迪没有将冷却系统的管道设计在电池模组之间,而是同样选择了放在电池模块的下方,类似于三明治的结构,这一点与大部分厂商的选择有所不同。奥迪工程师表示,之所以这样设计,有两点考虑:

1.可以让电池模块排列更加紧凑

2.在原本需要布置冷却管路的地方,改为布置铝合金框架,能够在发生碰撞时引导碰撞能力,减少对电池带来的损害

电池模块内铝合金防撞结构电池模块内铝合金防撞结构

这一点从电池组的重量上也可以看出来。据介绍,整个电池组的重量在700kg,奥迪认为,为了保证电池的安全,愿意使用更重的材料。不过,从结构设计上来说,奥迪也在尽量减轻重量。在电池的铝合金外壳就被设计成两层中空的样式,即是为了减重也能够更好地吸收碰撞能量。

电池组外侧中空吸能结构电池组外侧中空吸能结构

考虑到更换电池的需求,整个电池组是通过35个螺钉与车身相连接。在更换电池组时,仅需要拆卸这35个螺钉即可。工程师也透露,在下一代车型设计时,会进行电池组的模块化设计,便于布置到不同的车型上。

充电:方便是首要问题

纯电动车的普及与基础设施的建设离不开,如果在需要充电的时候不能及时给车辆充电,那么纯电动车就永远无法正面与其他驱动方式的车辆竞争。为了要让充电变得方便,奥迪认为因为从充电的场景开始研究。

奥迪将纯电动车的充电场景分为三个:

1.家庭充电

2.路途中的充电

3.目的地充电

在这三个不同的场景,用户对充电的需求会有所不同。家庭充电是最常见的场景,奥迪认为占比在85%左右,使用固定充电桩,对时间要求不高,可能产生的需求是使用更便宜的电费(波谷电);路途中与目的地充电发生频次低,但是在充电便利性上权重却很大,快充是必须被考虑的技术,另外需要考虑的问题是支付方式的问题。

奥迪e-tron标配家用11kW充电设备,可以选购22kW的版本。为了便于充电,e-tron prototype还支持在车辆另一侧选装额外的充电接口。

在e-tron prototype上采用混合充电口设计(交流充电口与直流充电口),其专门为高速路等地开发的充电桩自带的充电线则是同时具备交流充电口与直流充电口,可以让车主根据车辆的电池状态自主选择充电方式。当然,充电接口其实与各国标准相关,如果要进行国产,充电接口的设计可能会根据国内标准进行相应更改。

e-tron上的混合充电接口e-tron上的混合充电接口

在欧洲,为了解决充电的付款问题,奥迪计划推出一款通用的充电卡。这个充电卡能够在欧洲的任意充电站使用,避免车主为了能够充电儿需要在钱包里装上一堆卡片。这一点在国内自然也会有所不同,毕竟移动支付在国内已经不是问题了。

最关键的还是充电基础设施的建立。在去年11月,大众集团、宝马、戴姆勒与福特共同成立了一家合资公司Ionity,要在欧洲建立充电网络,解决纯电动车的充电问题。根据公司成立时的规划,今年会在欧洲范围内扩展到超过100家充电站,2020年,该网络将包含超过400个充电站,充电站的最大功率将可以达到350kW。

奥迪快充充电桩奥迪快充充电桩

只不过,要大范围普及快充技术,依然存在一些问题。奥迪工作人员就告诉车云菌,目前快充充电桩的成本依然很高。以欧洲为例,50kW充电桩的成本在2.5-3万欧元,而奥迪为e-tron prototype提供的150kW快充充电桩的成本超过10万欧元,未来计划推出的350kW充电桩目前成本超过了欧洲一位博士的年薪。尽管后两者的成本是目前的样本制作成本,未来随着大规模量产会降低,但是充电设施的铺开依然会受到限制。

另外则是充电网络的问题,最简单的,充电网络能够支持同时多少辆纯电动车的快速充电呢?当前纯电动车销量还不高,随着销量的提升,对于充电网络的要求也会越来越高。

车云小结

纯电动车的上限由电池性能决定已经是业内的共识,而电池性能则取决于电池技术。

但是从当前来看,没有必要对纯电动车的续航里程数字要求过高。毕竟,在市场经济时代,一款车型是否为用户所接受还是取决于定位,以及车型设计与定位的契合程度。从这一点来看,随着各大厂商产品线铺开,在电芯能量密度提升之外,电池组设计、电池动态管理、整车集成才是赛点。

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