深度:研判基于400伏电压平台奥迪-etron充电效率

2020年8月和10月份,新能源情报分析网先后在敦煌和北京拍摄到国产化的奥迪e-tron试装车,进行高温和低温工况充电标定测试部分过程。此前新能源情报分析网,亦深度研判搭载最新一代quattro电动四驱系统的海外版本奥迪e-tron 55版技术状态。

新能源情报分析网将对基于400伏电压平台奥迪e-tron 50版商品车三电技术状态,以及分别在60千瓦和150千瓦直流充电桩充电效率研读和判定。

国产化的奥迪e-tron 50 quattro(后文简称奥迪e-tron)相比进口版本整车参数有明显不同 。奥迪e-tron搭载宁德时代提供的三元锂电池系统,装载电量为96.7度电(可用容量为86.5度电)、能量密度为142瓦时/千克,综合工况下的纯电续航为465公里(50型)和500公里(55型)。通过动力电池装载电量多与少,区分出两款不同售价车型,有利于中国市场销量的开拓。

2020年8月,在敦煌拍摄到奥迪e-tron高温环境下进行7千瓦(峰值)交流充电测试(特来电)。相对干燥和高温的敦煌,是仅次于吐鲁番最佳的综合测试区域。

2020年12月,在北京拍摄到奥迪e-tron低温环境下进行60千瓦(峰值)直流充电测试(国家电网)。在室外温度零下5摄氏度至5摄氏度的北京,这台国产版奥迪e-tron 50 quattro配置的动力电池电压平台为396伏(可视为400伏级)。

1、奥迪e-tron国家电网60千瓦直流充电测试:

2021年5月,新能源情报分析网对量产版奥迪e-tron进行60千瓦直流充电测试(在此前技术验证车进行低温直流充电测试同一场站进行)。开启驾驶舱制冷模式行驶30分钟后,进行直流充电测试,此时地表最高温度约为35摄氏度。

上图为奥迪e-tron动力舱拆除前置行李舱后各分系统细节特写。

白色箭头:整车热管理系统补液壶

红色箭头:集成ABS阀体的电液一体化制动总泵

蓝色箭头:液冷散热的OBC(充电机)集成模块(支持6千瓦-9.9千瓦)

绿色箭头:前桥电驱动装置控制单元(“3合1”异步感应电机总成)

黄色箭头:2组PTC控制模组(左侧为高功率驾驶舱使用,右侧为低功率动力电池使用)

奥迪e-tron的整车层面热管理系统,基于热泵空调技术,并由多组“X通”阀体和电子水泵构成。

在冬季环境最低温度高于-15摄氏度,使用热本空调将“冷量”进行转移过程产生的热量分配至驾驶舱和动力电池;

在冬季环境最低温度低于-15摄氏度,使用高功率PTC控制模组加热冷却液为驾驶舱制暖,使用低功率PTC控制模组为动力电池进行低温预热伺服。

在夏季热本空调系统全程为提供驾驶舱制冷和动力电池高温散热伺服。为了达到节省电耗的目的,奥迪e-tron的整车热管理控制系统,采用大循环+小循环的组合并共享1组冷却液补液壶。根据环境温度、驾驶舱温度、电驱动系统温度、动力电池充电功率(电流)以及电芯(模组)温度,可以在大循环系统中进行自然散热/冷却;在大循环系统中进行预热;在小循环中进行主动制冷或主动预热等多种热管控控制策略。

无论此前进口版还是想在国产版,位于奥迪e-tron副驾驶员一侧的快充接口,全部采用符合中国标准的设定。由国家电网建设的60千瓦直流充电桩,是国内最为普遍、使用效率最高的充电设施。在国网60千瓦直流充电桩进行奥迪e-tron充电测试,具有广泛代表意义。

充电22秒后,奥迪e-tron动力电池电芯最高温度为23摄氏度,最高允许单体电压为5伏,此时最高单体电压为3.62伏,整车动力电池额定电压为396伏,需求电压可以达到464伏,需求电流为109.9安培,实际充电电流为119安。

充电23分38秒后,奥迪e-tron动力电池电芯最高温度为27摄氏度,最高单体电压提升至3.73伏,需求电流为109.9安培,实际充电电流为114安。从动力电池SOC至19%至39%,充电用时近24分钟,充电功率始终保持在40-45千瓦波动。

前文提及,奥迪e-tron动力电池热管理控制系统与电驱动系统进行了整合,作为整车热管理系统中的一部分。仅通过热成像仪对唯一的补液壶表面温度变化进行检测是不准确的。但是可以通过对热本空调压缩机本体以及高压管路的温度变化,及电子扇是否高速旋转等条件判断是否高温散热功能开启。

需要注意的是(1),国家电网60千瓦充电测试全过程中(近24分钟),充电功率不超过45千瓦、充电电流不超过110安,奥迪e-tron的动力电池高温散热功能没有激活。

2、奥迪e-tron某品牌150千瓦直流充电测试:

完成国家电网60千瓦直流充电测试后,进行某品牌150千瓦大功率直流充电测试。需要注意的是(2),此时环境最高温度为40.2摄氏度,奥迪e-tron表面最高温度约为38摄氏度。

基于国家标准的150千瓦直流充电设施,没有为充电线缆设定主动液冷散热系统,而是采用截面更大的线材和安全辅助设定。需要注意的是(3),国家电网建设的标准化60千瓦(包括120千瓦)充电桩端可以输出最基本的充电电压、充电电流、充电时长和动力电池SOC值等信息,同时还会显示实时电芯电压和最重要的实时电芯温度。而测试的某品牌150千瓦直流充电桩端只能显示充电电压、充电电流和充电功率等信息,却唯独不显示实时电芯温度这一关键数据。

充电3分36秒后,奥迪e-tron动力电池SOC值升至41%,实际充电电压为409.7伏,实际充电电流为238安,充电功率为97.51千瓦。

充电15分29秒后,奥迪e-tron动力电池SOC值升至41%,实际充电电压为27.7伏,实际充电电流为237.5安,充电功率为101.46千瓦。

几乎充电50秒后,奥迪e-tron动力电池高温散热系统自动激活。通过热成像仪监控,从关联散热器的管路表面温度有所降低。基于热泵空调的整车热管理系统,开始对动力电池进行小循环范围的高温散热伺服(表现为热泵空调压缩机启动,电子扇高速运行)。

国产化的奥迪e-tron动力电池由宁德时代提供,装载电量也提升至96.7度电、预留可的用容量为86.5度电。这一反而相对保守的装载/可用电量比,与可手动修改的日常/长途充电策略配合,可以最大化的保证频繁快充时电池电芯一致性以及在高温/高寒环境下整车安全性。

笔者有话说:

奥迪e-tron在目前豪华品牌中面对的竞争对手,无疑是北京奔驰国产化的EQC。此前新能源情报分析网针对北京奔驰EQC技术状态进行深度解析,得出的结论就是动力电池技术“并不那么先进”、充电效率也“并不那么高”。首当其冲的就是北京奔驰EQC的350伏电压平台,与奥迪etron的400伏电压平台在充电功率的差距。

在2021年3月刊6日发布《车主投稿:被北汽车主嫌弃的北京奔驰EQC快充功率不足9千瓦》一文中,北京奔驰EQC车主在西安附近高速公路国家电网60千瓦充电站进行快充时发现,购买的这台北京奔驰EQC直流快充功率仅有8.8千瓦,并被一旁的BEIJING-EU5电动汽车车主“嫌弃”。

在国家电网60千瓦直流充电桩进行充电,显示北京奔驰EQC动力电池电压为357伏、充电电流为52千瓦,车端显示充电功率为8.8千瓦。同为“BBA”阵营的奔驰与奥迪,在关键的动力电池系统的设定上存在明显差距。

国产化后的北京奔驰EQC与奥迪e-tron,都进行了不同程度的升级。奥迪e-tron在保留400伏电压平台,增加了动力电池装载电量。显然,在相同充电功率下,电池电压平台越高的车型、充电电流越少、电芯发热量越小、整车安全性越高。但是,电池电压平台越高,对整车其他高压用电系统的要求也高、制造成本高、可靠性要求更高。

作为传统汽车制造大厂奥迪与欧洲其他车厂对待新能源的态度技术是一致的,加紧收缩传统车辆的研发态势,大力追加新能源整车及核心技术的投入,同时,绝不会采用造车新势力那种激进且不顾及安全和品牌健康度的发展套路。反而为了口碑,宁愿选择相对保守的解决方案,已获得全寿命周期性能一致性和绝对的整车安全性。

奥迪e-tron在国产化过程中,在全国各地不同温度环境进行大量的的充电可靠性和充电效率的测试,为的就是量产后整车安全性甚至优于原型车的保证。

未完待续,随后推出《深度:研判奥迪e-tron电四驱系统扭矩再分配策略》

新能源情报分析网评测组出品。

车系: 奥迪e-tron
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