宋楠:研判一汽大众e-GOLF电驱动技术和动力电池热管理策略
发布时间:2019-03-26 14 来源: 互联网 浏览量:13

本文为新能源情报分析网原创稿件,旨在通过以2019年3月25日上市的e-GOLF为代表,量产状态的一汽大众电驱动技术和动力电池热管理策略深度研判。

e-GOLF适配一组最大输出功率100千瓦、最大输出扭矩290牛米的永磁同步驱动电机(减速器)总成;风冷散热的动力电池总成装载电量为37.2度电(电芯由宁德时代提供);具备驾驶舱PTC制热和电动压缩机制冷两种设定;标配iBooster电液耦合制动总泵;整车具备5种能量回收模式;NEDC工况综合续航里程270公里。

此次上市三款电动汽车,包括电动高尔夫、电动宝来和电动朗逸。这三款电动汽车分属一汽大众和上汽大众,但是搭载的电驱动技术、动力电池热管理策略以及适配的车型平台几乎完全相同。

1、e-GOLF的电驱动技术:

上图为e-GOLF动力舱内各分系统技术细节特写。

粉色剪头:循环系统补液壶(1组)

红色箭头:OBC(博世提供7.2千瓦充电机)

白色箭头:PTC加热器(伟巴斯特提供)

绿色剪头:驱动电机控制模块(含DCDC和PDU模块)

黄色箭头:驱动电机和单级减速器总成(大众自行研发和生产)

蓝色箭头:iBooster电液耦合制动总泵(博世提供)

根据实际e-GOLF装车状态分析,7.2千瓦OBC单独设定、DCDC、PDU采用和驱动电机控制模块进行一体化整合。配置的PTC加热模块在整车1套循环管路中,与驱动电机、电驱动模块(含DCDC和PDU)和OBC模块串联。iBooster电液耦合制动总泵和ABS系统配合,提升了e-GOLF的制动系统可靠性、能量回收效率并具备与传统相同的线性制动感受。

e-GOLF的驱动电机通过高压线缆与驱动电机、DCDC和PDU控制模块关联。有意思的是,更多厂商或者采用驱动电机+减速器+驱动电机控制模块的“3和”电驱动系统整合模式,或者更简单的将驱动电机和减速器进行“2合1”整合,然后通过高压线缆与驱动电机控制模块进行关联,DCDC和PDU进行单独分散布置,或与OBC进行“3合1”高压用电系统整合。

反而e-GOLF的电驱动系统,将大众自行研发的OBC(充电机)进行单独设定;博世提供的驱动电机控制器与DCDC和PDU模块进行整合。这种有些“怪异”的技术路线,也充分体现了大众(奥迪)与博世的合作深度关系。

笔者注意到,驱动电机控制模块(含DCDC和PDU)的液冷管路接口,采用自锁快拆结构。

红色箭头:驱动电机模块端自锁快拆接口

黄色箭头:主管路端套口

白色箭头:自(解)锁机构

采用ABS工程塑料材质的自锁快拆接口,只需要专用工具施加较小力矩,即可完成无损拆卸动作。

上图为e-GOLF驱动电机液冷管路接口,及采用卡箍(红色箭头)形式的锁闭方式。

驱动电机控制模块(含DCDC和PDU)适配的自锁快拆接口采用ABS工程塑料材质,诸如驱动电机等液态管路接口也采用可更换的ABS工程塑料材质。与其他品牌电驱动系统散热接口一体化的工艺完全不同。

上图为大众自行研发的最大输出功率100千瓦、最高转速12000转/分的永磁同步电机内部,围绕转子设定的水道结构图。与驱动电机缸体散热管路固定的接口,依旧为ABS工程塑料材质并通过螺栓拆卸。

上图为e-GOLF适配的电液耦合制动总泵细节特写。

这组由博世提供的针对电动汽车专门研发的电液耦合制动总泵,能量回收和液压制动全电控制。协调统一的减速过程,驾驶员几乎不会察觉。电驱动助力器运行可靠并协同工作精度高。在持续对制动踏板施加压力时,电子阀体首先介入产生馈电以达到能量回收并减速的目的。当,制动力持续被施加,电子制动力“无缝连接”过度到机械制动力,持续馈电同时前后制动分泵被激活保证车辆减速至停止。

上图为e-GOLF适配的iBooster电液耦合制动总泵工作曲线图。

大众的工程师们,通过这组iBooster电液耦合制动总泵和复杂的控制策略,让e-GOLF在不同行车模式下,都具备中国车主熟悉的“德”味儿的平顺且硬核“前软后硬”的制动感受。

整车全部电驱动模块都固定在一组铝合金材质承重梁,横置在动力舱内部。

蓝色箭头:车身焊接前纵梁(左右各1组)

红色箭头:横置在左右车身纵梁的铝合金材质承重梁

黄色箭头:承载驱动电机模块(含DCDC和PDU)的ABS工程塑料材质托盘

白色箭头:承载启动蓄电池的ABS工程塑料材质托盘

在采用铝合金材质的动力舱内称重件的同时,也更多比例的引入ABS工程塑料材质的非承载件。诸如驱动电机、控制模块类由散热需求的总成,其液冷管路接口也都采用ABS工程塑料材质。这种多元的轻量化的减重策略,完整的保留在国产化的e-GOLF上。

2、e-GOLF的动力电池总成和热管理策略:

国产化的e-GOLF的动力电池总成采用铝合金下壳体和塑料上壳体结构。采用宁德时代提供的方形镍钴锰酸锂材质的三元锂电芯为523配比,全车共装有192个电芯16PACK(12组电芯构成一个PACK)。整套动力电池在带电的工况下,浸泡一米水深,具备1小时不漏电的性能。整套动力电池总成符合IP67标准。动力电池内部架构采用钢材质作为支撑,应对来自横向和纵向的冲击力,保证内部电芯及PACK处于安装控制范围。

蓝色框架:固定在防火墙一侧的PTC加热器

由伟巴斯特提供的PTC加热器接入整车电驱动液态循环管路,在驾驶舱空调制热模式激活后,对流通的冷却液进行加热,已获得标定的热量。

外壳包裹保温层的伟巴斯特PTC模块,已经在不同品牌的多款EV和PHEV车型应用。甚至有的电动汽车车主,自行购买并改装这组PTC模块。

全车1套循环管路的补液壶,壶盖上没有标注施加的内部压力值。以“封条”的形式,将补液壶壶盖进行密封,并标明不能触摸、高温等警告,再次显示出“汉斯”们的严谨。

至此笔者可以确认,国产化的e-GOLF的动力电池总成没有配置液态热管理系统(高温散热和低温预热),至适配了为较为简单的风冷散热技术。

上图为,笔者使用热成像仪捕捉到的e-GOLF展车未启动时的动力舱内热辐射信号特写。此时的珠海室外温度18摄氏度。

测试区域内最高温度点为PTC加热模块(红色箭头)21.1摄氏度。测试范围外的最高温度为28.7摄氏度。

上图为笔者启动另一台测试用e-GOLF,并开启驾驶舱空调制热模式(温度设定26摄氏度、出风量为2挡)后动力舱内热辐射信号状态特写。

测试区域内最高温度点为PTC加热模块(白色箭头)53.5摄氏度。测试范围外的最高温度为40.5摄氏度。

运行3分钟后,PTC加热模块温度提升至72.3摄氏度。此时,与PTC加热模块关联的电驱动系统和OBC模块循环管路表面温度,又都小幅度提升。

对于e-GOLF的驾驶舱空调制冷模式下的动力舱内热辐射信号的解读,笔者将会在后续深度评测中展现给各位。

3、e-GOLF的车型平台:

基于MQB平台而来的e-GOLF,早在2014年就在全球范围进行了公开展示。基于这个平台的车型也包括了燃油车型、PHEV车型和EV车型。可以肯定的说,MQB平台在设计之初就考虑了“单一平台,不同动力”的适应性需求。这也可以理解为,基于MQB平台的e-GOLF,是一款正向开发而来的电动汽车。而不是一汽丰田卡罗拉PHEV和广汽丰田雷凌PHEV,那种为中国市场进行“油改电”的新能源车。

上图为e-GOLF的前悬架细节特写。

钢制A型下摆臂、转向节以及稳定杆,为典型的麦弗逊式架构,与燃油版高尔夫在结构上完全一致。

上图为e-GOLF后悬架细节特写。

带有副车架的多连杆独立悬架同样为钢材质。

e-GOLF中置的动力电池总成,被半“镶嵌”在车身焊接下端,并且两侧设定了防护用塑料饰板。

4、e-GOLF的操控和制动:

在随后的动态测试环节,笔者着重体验最大馈电模式下的能量回收系统与制动系统接入的操控感受。

e-GOLF的能量回收控制控制开关集成在换挡面板。通过切换换挡刚左右状态,以获得3级能量回馈状态。当行车模式处于D挡时,能量回收功能关闭;处于B挡模式,能量回收状态放到最大,在部分行车工况明显与施加机械制动的相同作用。

如上图所示,在D挡、D1\2\3以及B挡模式下,能量回收系统工作效能持续递增。基本上可以理解为,在不同的交通拥堵环境下,合理的在行车过程中切换D\1\2\3\B挡即可获得理想的馈电效能并兼顾一定的减速作用。

而在诸如多弯道+长下坡的行车模式使用B挡,不仅可以达到最大40千瓦/小时能量回收标定,还可以更强的替代制动分泵的用途,减少制动盘片的磨损并具备相同的制动作用。

在B挡模式下,不施加制动踏板依靠怠速滑行,车辆减速效果明显。在B挡模式下,急加速至70-75公里/小时候,踩踏制动踏板进行紧急制动,车辆最先从电子制动区间快速向机械制动区间转换。在“电子”向“机械”制动力种不同特性的制动机过度时,几乎感觉不到衔接时的波动。

笔者有话说:

笔者认为,e-GOLF电驱动系统采用较为少见的整合模式。总功率7.2千瓦OBC(充电机)由博世提供并单独设定;依旧由博世提供的驱动电机控制模块将DCDC(电压转换器)和PDU(高压配电盒)进行了整合;最高转速12000转/分的驱动电机与电驱动模块通过高压电缆关联。全部电控模块和驱动电机,与PTC模块串联在一个循环管路中。动力电池没有适配液态热管理策略,也就没有单独设定相关的循环管路(补液壶)。

采用铝合金材质称重件、ABS工程塑料材质非承重件,有利于再次提升轻量化,“挽救”被浪费掉的续航里程。可惜的是,2014年展示的e-GOLF,在2019年进行国产化后,动力电池装载电量仅为37.2度电,NEDC工况续航里程为270公里。而动力电池总成也没有适配越来越多车型标配的液态热管理系统。

不得不说,电驱动系统、动力电池系统以及续航里程等重要参数完全一致的宝来电动版、朗逸电动版在内的e-GOLF(高尔夫电动版),要想在2019年中国新能源市场获得认可,大众品牌的含金量具有相当大比例的加持。可是,300公里级的续航里程,与众多400甚至500公里级的中国品牌相比,是个不小的挑战。

当然,那些准备购买及爱听那个第二台车、经济实力充足、对车辆品质要求较高的潜在消费者,将会是作为合资品牌的一汽大众与上汽大众推出的这3款电动汽车最大购买群体。

大众汽车品牌的新能源汽车攻势始于2018年,以三款插电式混合动力车型推出为标志。继帕萨特PHEV、途观LPHEV和蔚揽旅行轿车GTE之后,探岳GTE Concept、迈腾GTE Concept以及混合动力版全新一代途锐也将于接下来的12个月内登陆市场。大众汽车品牌的插电式混合动力车型数量将在接下来的一年内实现翻番。同时,今天发布的三款国产车型,标志着从现在开始大众汽车品牌电动汽车攻势的第二阶段正式开启。 2020年,大众汽车品牌还将推出第四款纯电动车型。因此,至2020年,大众汽车品牌将在中国市场提供约款新能源车型,并计划在

同年实现国产30万台新能源汽车的目标。新能源汽车攻势的第三阶段将从2020/21年开始,在这一阶段中,大众汽车品牌将推出多款纯电动车型, 这些车型都将基于全新设计的纯电动MEB平台。

文/新能源情报分析网宋楠

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