高于國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn) 大眾動(dòng)力電池安全性解析

穿著“金鐘罩”的電池包

2021年3月，中國(guó)新能源汽車市場(chǎng)已經(jīng)相當(dāng)火爆，常青品牌一汽-大眾終于將寶來（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）純電動(dòng)、高爾夫純電動(dòng)兩款純電動(dòng)車帶到了中國(guó)市場(chǎng)。與燃油車不同，一些電動(dòng)汽車存在電池安全問題，令消費(fèi)者望而生畏。吸取過去的教訓(xùn)，目前大多數(shù)產(chǎn)品都把“電池安全”的問題放在了相當(dāng)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(chǎn)品的安全標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)和高爾夫純電動(dòng)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(shí)，在兩款車首次亮相時(shí)，我們還為寶來純電動(dòng)、高爾夫純電動(dòng)、朗逸純電（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）動(dòng)進(jìn)行了試駕體驗(yàn)。感興趣的朋友可以動(dòng):再試試寶來/高爾夫/朗逸（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）純電動(dòng)。

“博拉純電”

“高爾夫純電”

不用說，兩款車的外觀和內(nèi)飾設(shè)計(jì)部分與各自的燃油車型高度一致。作為“國(guó)民模特”，相信大家對(duì)寶來和高爾夫都很熟悉。動(dòng)力系統(tǒng)和動(dòng)力電池部分，兩車采用相同的配置，均搭載一臺(tái)最大功率100kW、最大扭矩290n·m的電機(jī)；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(xù)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(shù)和相同的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力電池組，所以兩款車在電池安全方面的表現(xiàn)是一樣的。兩款車都配備了當(dāng)代安普瑞斯科技有限公司的方形鋁殼電池。12節(jié)電池組成一個(gè)模塊，每輛車配備16個(gè)模塊。

兩款大眾產(chǎn)品均采用籠式高強(qiáng)度車身骨架，這是保護(hù)乘客的重要措施，也為車輛發(fā)生碰撞時(shí)的電池安全提供了依據(jù)。在直接影響碰撞安全性的電池組結(jié)構(gòu)部分，大眾采用雙層焊接高強(qiáng)度鋼板搭建框架結(jié)構(gòu)，電池組底部護(hù)板當(dāng)然也是不可或缺的。據(jù)官方介紹，電池組外殼總重量已經(jīng)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(jiān)固耐用。

BMS是整個(gè)電池系統(tǒng)的大腦。它不可能癱瘓。公眾使用自行開發(fā)的BMS系統(tǒng)。其常規(guī)功能包括主動(dòng)安全保護(hù)、故障診斷、電池安全實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、主動(dòng)干預(yù)等。然而，讓公眾感到自豪的是它的高安全級(jí)別。官方表示，BMS硬件平臺(tái)已經(jīng)達(dá)到了ASIL D級(jí)芯片的安全級(jí)別。

ISO26262標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)程度將系統(tǒng)劃分為從A到D的安全需求等級(jí)，并根據(jù)S、E和C對(duì)等級(jí)進(jìn)行評(píng)估。簡(jiǎn)單來說，ASIL級(jí)別越高，安全要求就越嚴(yán)格。當(dāng)然，對(duì)硬件開發(fā)過程的要求也會(huì)提升。ASIL分為A、B、C、D四個(gè)級(jí)別，正式來說，ASIL D級(jí)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(dāng)心危險(xiǎn)

除了電池組本身的安全配置外，避免高壓電力系統(tǒng)對(duì)用戶造成的危險(xiǎn)也是安全技術(shù)的重點(diǎn)之一。在汽車部分，讓用戶意識(shí)到高壓電源的存在是每一輛電動(dòng)車都需要的設(shè)計(jì)，比如橙色高壓線束、警示標(biāo)簽等措施都屬于這一類設(shè)計(jì)。

其次，即使用戶不小心觸碰到了電壓較高的區(qū)域，大眾也采取了一些盡可能避免危險(xiǎn)的措施，比如增強(qiáng)各個(gè)線束接口的密封程度、涂抹絕緣材料、發(fā)生事故時(shí)自動(dòng)切斷高壓系統(tǒng)等等。正式來說，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)類似問題設(shè)置了20個(gè)安全類別，而公眾將其增加到了46個(gè)類別，這也是在安全方面超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的一種表現(xiàn)。

充電時(shí)，漏電保護(hù)、過流/過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)等安全措施在電動(dòng)汽車中很常見。此外，大眾還增加了充電保護(hù)的電源接地狀態(tài)監(jiān)測(cè)。如果充電樁接地狀態(tài)不好，存在安全隱患，車輛會(huì)拒絕充電，確保安全；比如為了避免充電溫度過高導(dǎo)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(jiān)測(cè)。

除了以上，大眾還為純電動(dòng)汽車提供了10項(xiàng)充電保護(hù)措施，包括防雷、絕緣電阻檢測(cè)等項(xiàng)目，盡可能保證車輛充電過程中的安全。

電池包測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)高于國(guó)標(biāo)

●電芯/電池組的安全測(cè)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(tǒng)一步一步的進(jìn)行檢查，也就是電池單體測(cè)試合格后，才會(huì)進(jìn)入電池模塊測(cè)試，模塊測(cè)試合格后再進(jìn)入電池系統(tǒng)測(cè)試?？偟膩碚f，測(cè)試的各個(gè)部分包括性能測(cè)試、壽命測(cè)試、耐久性測(cè)試和安全性測(cè)試。

以安全測(cè)試部分為例，模塊需要經(jīng)過針測(cè)、短路測(cè)試、過充測(cè)試、擠壓測(cè)試、海水浸泡、沖擊測(cè)試、振動(dòng)測(cè)試、跌落測(cè)試、儲(chǔ)存測(cè)試、循環(huán)壽命測(cè)試等10個(gè)流程。電池組需要經(jīng)過多達(dá)184次安全測(cè)試和8次單個(gè)電池組的系列測(cè)試。主要分享一下大眾汽車電池組的安全測(cè)試是如何高于國(guó)標(biāo)的。

以點(diǎn)火試驗(yàn)為例。該測(cè)試模擬車輛的外部火災(zāi)。點(diǎn)火試驗(yàn)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是70秒左右。大眾已將測(cè)試時(shí)間延長(zhǎng)至130秒。電池組測(cè)試后，不需要明顯的外部變形，也不需要損壞內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

機(jī)械沖擊試驗(yàn)部分，模擬車輛行駛過程中的顛簸和碰撞。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，撞擊方向?yàn)閱蜗蜃矒簦總€(gè)方向撞擊次數(shù)為3次。但大眾已經(jīng)從X、Y、Z軸的前后、上下、左右六個(gè)方向進(jìn)行了驗(yàn)證。各方向撞擊次數(shù)均為6次，撞擊加速度高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)25g。

比如在模擬車輛碰撞和電池組穿刺的針刺測(cè)試中，大眾會(huì)用一定直徑的鎢針，以一定速度穿透模塊中第一個(gè)電芯厚度的90%，測(cè)試電池組和BMS電池管理系統(tǒng)的綜合控溫能力。正式來說，一般的針刺測(cè)試都是在電池上進(jìn)行的，但是大眾也增加了電池組針刺，這是國(guó)標(biāo)沒有的測(cè)試。

此外，比國(guó)標(biāo)耗時(shí)9倍的E-MAST多軸振動(dòng)試驗(yàn)，模擬不同路況，通過溫度變化模擬四季變化，對(duì)電池組進(jìn)行連續(xù)充放電，測(cè)試其耐久性。在這樣的測(cè)試中，大眾標(biāo)定了幾個(gè)高于國(guó)標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)；大眾表示，這高于國(guó)標(biāo)，考慮到了國(guó)標(biāo)，也就是大眾標(biāo)準(zhǔn)。

●精確的行駛里程計(jì)算

談到安全，我們來談一談更接地氣、與日常駕駛密切相關(guān)的東西，比如精確的行駛里程計(jì)算。該功能是剩余續(xù)航里程的實(shí)時(shí)顯示。但據(jù)官方介紹，與普通車型不同，大眾的計(jì)算邏輯更復(fù)雜，內(nèi)容更詳細(xì)，顯示結(jié)果相對(duì)更準(zhǔn)確。

簡(jiǎn)單來說，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)剩余電池電量、電池溫度、實(shí)時(shí)能耗、上次駕駛習(xí)慣等因素綜合考慮剩余續(xù)航里程。這個(gè)算法有多詳細(xì)？比如奧迪e-tron（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）還具有實(shí)時(shí)顯示剩余續(xù)航時(shí)間的功能。如果車輛開啟空調(diào)節(jié)，系統(tǒng)會(huì)提示“關(guān)閉空調(diào)節(jié)后的潛在續(xù)航里程”；但是大眾在純電動(dòng)車上應(yīng)用的這個(gè)算法會(huì)精確到:后視鏡發(fā)熱損失的續(xù)航里程，座椅發(fā)熱損失的續(xù)航里程等等。

除了算法細(xì)致之外，大眾表示這個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控頻率高達(dá)10ms/次，也就是幾乎做到了實(shí)時(shí)監(jiān)控和實(shí)時(shí)顯示。溝通會(huì)上，大眾官方也給出了車輛測(cè)試時(shí)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(jié)果來看，這個(gè)計(jì)算邏輯帶可以說明剩余續(xù)航里程非常接近實(shí)際里程。

在談到精確的續(xù)駛里程計(jì)算時(shí)，官方還列出了一張顯示續(xù)駛里程的圖表——“某國(guó)外品牌高檔電動(dòng)車”和“某國(guó)內(nèi)品牌電動(dòng)車”的實(shí)際續(xù)駛里程。僅從官方列出的表格來看，大眾的計(jì)算邏輯的準(zhǔn)確性是相當(dāng)可觀的。但需要注意的是，插電式混合動(dòng)力汽車的純電動(dòng)續(xù)航里程較短，所以這個(gè)邏輯主要應(yīng)用于純電動(dòng)汽車，目前有寶來純電動(dòng)、高爾夫純電動(dòng)。

最后，在低功耗管理系統(tǒng)部分，大眾也做了相關(guān)介紹。當(dāng)車輛剩余續(xù)航50km時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將駕駛模式切換為ECO模式，用戶也可以手動(dòng)將駕駛模式切換為Normal模式。當(dāng)剩余SOC為12%時(shí)，不能啟用正常模式，只能選擇ECO和ECO+作為駕駛模式。當(dāng)剩余8%的SOC時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)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(huì)有兩次啟動(dòng)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(shí)，大眾也設(shè)置了KICKdown操作策略，即在車輛功率較低時(shí)，也能完成急加速超車動(dòng)作，從而避免了一些危險(xiǎn)的駕駛情況。

總結(jié):

綜上所述，其實(shí)除了檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)之外，大眾還開發(fā)了很多人性化的系統(tǒng)計(jì)算方法，讓消費(fèi)者可以擁有更加便捷的用車生活。除了我們今天分享的內(nèi)容，大眾還介紹了一些關(guān)于插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)的邏輯。邁騰GTE（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）的動(dòng)力系統(tǒng)就是一個(gè)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(jià)|參配|優(yōu)惠政策）GTE分享這一部分。敬請(qǐng)關(guān)注。