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你的位置: 首页>电动车的性能与安全,如何避免「钢索上舞蹈」?悔度

对很多消费者来说,「安全」是围绕在纯电动车上的一层阴云。每发生一例纯电动自燃,消费者心头的恐惧就加剧一分,纯电动汽车的推广普及也就困难一分。

我一直认为,但凡发生过自燃的纯电动汽车或者品牌,选择时都要更加慎重,因为自燃不仅暴露了电池硬件存在质量问题,也侧面反映出电池热管理系统不够完善。

基于这种考虑,我在购买纯电动汽车时完全倾向了微蓝7。毕竟安全始终是别克的一大卖点,三电系统考虑周全,国内至今都未出现一起事故;另一方面,一百多年来累积的招牌,一旦遭遇安全问题,品牌信誉可能毁于一旦,别克也会更加慎重。

前事不忘后事之师,前瞻诞生

事实上,1996年推出的EV1是通用汽车名义上第一款纯电动汽车,这款车诞生于一个天马行空的想法,用了大量的航空材料技术,丝毫没有考虑过大批量量产,而通用汽车真正第一款大规模量产的纯电动汽车是(|),在中国就是(|)。

作为Bolt CUV的姊妹车,微蓝7不仅是别克在中国第一款全球化纯电动SUV,也是通用汽车在中国的第一款纯电动SUV。

为了Bolt,通用汽车付出了1996年-2015年近20年的时间。EV1之后,通用深入电气化推出了(|)Volt,随后不久通用汽车就推出了一款纯电动汽车(|) EV,这虽然是一款没有大规模量产销售的纯电动汽车,但它却深刻影响了Bolt。

2011年10月,通用汽车宣布生产Spark EV,搭载了一台97千瓦的电机,最大扭矩542牛米,由A123提供了一块21.3千瓦时的磷酸铁锂电池。

2014年,LG电力汽车元件公司成立,取代A123成为通用新的合作伙伴,并针对Spark EV做了一系列调整,电池容量降低到19度。为了保证续航不变,传动比从3.17改为3.87,电机扭矩降低到443牛米。

通用汽车和LG显然志不在此,两家世界巨头决定制造一辆全新且性能优秀的纯电动汽车以迎接来自未来的挑战,即Bolt。

Bolt的设计研发,Spark EV是重要参照物。考虑到Spark EV只有132公里的续航,Bolt首要目标被设定为超过320公里。要达到这一目标,Bolt需要解决许多难题,比如搭载更大的电池如何解决耐久和重量问题,研发电机如何提高效率和能耗。

在耐久和重量两大难题面前,通用决定采用NMC (镍锰钴三元材料)化学电池组设计,这种电池可以在保证寿命的前提下提高模块的耐热性,最终Bolt搭载了一块60度电池,相比Spark EV 18.4 kWh的电池,能量增加了3倍,重量仅增加了1倍。全新设计的电池在废热控制方面提升显著,工作时不会产生太多废热,有助于优化Bolt电动车的减速动能与制动动能回收。

在电机上,通用汽车选择在效率上更具优势的永磁电机。为了确定最理想的磁铁位置,打破频率限制,尽可能实现更高的扭矩密度,提高电机效率,通用汽车尝试了各种各样的方法。一个简单的逻辑是「电机效率越高,所需电池模块就越小;电池模块越小,越容易安装更大电池、越容易实现320公里+的续航里程」。

最终,工程师在电机转子深处,也就是在相邻两个极槽之间,放置了多个不对称双层「V型」排列的钕铁硼磁铁,尽可能地降低了转矩波动和径向力。

事实上,这种双层磁铁的设计不但给工程师设计提供了很大的灵活度,也让电机更快发挥出应有的性能,最终这种「条绕定子结构」成为通用电机标志性的设计,提供了更高的槽填充水平、优化的热力学性能以及97%的峰值效率。

电机转速同样深刻影响续航,不同于内燃机,电动机转速越高,能量消耗越快。而相比Spark EV,Bolt更大、更重,为了尽可能提高续航,永磁电机必须拥有更高转速以降低能量损失,最终新款电机峰值转速达到了8810rpm,是Spark EV电机的2倍,虽然这个数据与如今万转电机相比不再惊艳,但在经济性依然很有保证。

通用汽车在电池、电机的努力上解决了纯电动续航掣肘的两大阻碍,并扭转了当时消费者对纯电动汽车低速、羸弱的印象。

沃德十佳傍身,微蓝7的中国化

2016年,通用在全球正式发布雪佛兰Bolt,搭载通用最为先进的动力技术,甫一亮相就被视为特斯拉最直接的竞争者,随后这套动力总成在2018年成功入选全球沃德十佳发动机,也是当年唯一一款纯电动动力总成。

微蓝7动力总成和雪佛兰Bolt并不完全相同,在与通用汽车共同的电气化技术、开发标准以及三电系统管理模式的基础上,微蓝7由泛亚携手通用全球资源,考量中国市场用户对安全、续航和空间的需求,做了一些针对性的调整。

比如,微蓝7和Bolt都是由288块电芯按照3并96串的方式连接,一共10个模组按照上下两层布置,微蓝7总电压为334V,总容量为55.6kWh。除总电压和总容量有些微差别之外,微蓝7和雪佛兰Bolt在电池组上大致相同。

驱动电机近乎一致, 130kW驱动电机是微蓝7优秀表现的保证。这台电机在与其它驱动单元体积和重量相当的情况下,能量密度做到了133Wh/kg。这个数值对于激进的新势力品牌来说,并不算高,但这正是通用老谋深算的地方,不愿意为追求极致的能量密度而牺牲电池安全性和耐久性。

这一点恰恰反映出传统车企和新势力车企的不同,新势力车企更着眼于个体,更强的电机、更强的性能,并不会考虑底盘、续航等方面的影响;传统车企更着眼于整体,强大的动力背后需要有支撑的底盘和热管理水平,单纯的冲高虽然简单,但全面均衡才能保证更长久的客户利益。

微蓝7的减速器传动比从Spark EV上的3.87调整到了7.05,能用更经济的电机输出更高的效率,同时可以保证更低的噪音水平,以这款电机的表现,微蓝7的零百加速时间达到了7秒左右。

在硬件配置和Bolt保持一致的基础上,微蓝7在中国消费者更在意的安全方面进行了许多努力。考虑到中国幅员辽阔,地财经股票貌复杂,微蓝7在电池组下方设计了带加强筋的钢制托盘,防止路面对电池的挤压、磕碰,避免在交通事故中电池发生形变。整个电池组密封设计达到了IP67等级,如此便可在多雨、涉水路面更为安全的行驶,提升了涉水安全性。

微蓝7电池组依然来自LG,这套电池沿用了比较先进的电池安全设计,比如电芯间使用泡棉隔绝热扩散,可以缓解电芯寿命后期的膨胀;电芯框架与散热片使用长螺栓紧固,保证电芯的堆叠稳定性;极耳冲压超声波焊专利技术大大降低了极耳撕裂的风险,进一步提升了电芯安全性。

热管理是微蓝7的护城河

纯电动汽车和人一样,温度高了会「发烧」,触发自身系统一系列的免疫反应,一旦无法有效控制,便会出现「热失控」,也就是常见的自燃;温度低了也和人类一样不爱活动,表现出来的就是续航打折。

别克在此前的EV、HEV或者PHEV中强调过电池热管理系统的主要设计理念,但这次微蓝7上还是有了更新突破。

由成百上千个电池单元组成的电池系统,整体性能由最差的那个电芯决定,呈现出典型的「木桶理论」。因此,监控、监测是最重要的。监控温度、监测危险,只有监测到了,才能行之有效的解决,而微蓝7最护城河的就是建立了这套监测体系,这套体系可以确保哪怕是1mV的微小变化也能够被识别。

微蓝7电池系统每个区域都设置了温度传感器,用来感知电池系统的热场分布情况,不光记录充放电过程中电池输入输出的电流、也会监测电池的绝缘特性,确保电池高压与车身充分隔离,保障安全。与此同时,电池管理系统也会对上述监测功能进行诊断和校验,一旦发现监测系统故障,即会启动冗余方案,确保电池管理系统的感知能力始终处于灵敏状态。

整个过程中最难的当属电池荷电状态和温度一致性。

荷电状态是指所有的电池都应该保持一致的荷电,就像成百上千个汽水瓶保持一致的水量。如果不能一致,那么在充电时,某块电池满电、其余电池未满,系统无法决定是否要继续充电。如果继续充电会造成电池过充,造成不可逆的损害或者安全问题,如果停止充电,则电池容量不能完全被利用。

微蓝7的电池组采用了一种十分可靠的均衡技术,一旦发现电池之间存在荷电差异,会立即对高荷电状态进行能量释放,确保所有电池始终如一。

温度一致性是指车辆对电池热量的控制(加热/散热)。微蓝7搭载了液冷系统,通过像毛细血管一样的冷却系统,深入到每一个电芯附近,配合散热片一起对电芯进行温度控制。说起来简单,实现起来非常难,如何保证全面识别,并保证电池和电池之间温度保持一致性始终是一个难题。

低温是电池杀手,电池活性降低导致车辆续航里程缩短。在微蓝7的车机里,电池能量消耗中有一项电池热管理,微蓝7的电池管理系统可以控制液冷管道切换至加热回路,加热装置能使冷却液升温并将热量送达电池系统内部。当电池处于高温环境时,电池管理系统将控制液冷管道切换至散热片回路,热量由冷却液从电池系统中带出来,并通过散热片释放。

当电池处于极端高温状态,需要迅速降温时,电池管理系统会控制液冷管道切换至空调回路,利用空调对冷却液制冷,从而达到迅速降温的目的。

除此之外,微蓝7结合叠片电池的特点设计了嵌入式的散热片,它在每两片电芯间布置一块散热片,散热片直接与整包水冷结构相连,实现对每一片电芯的温度控制。同时整个水冷系统的进出水管采用双流道蛇行设计,确保能充分冷却整个电池模组,从而可以更充分、更均匀的对电池进行冷却和加热,也就保证了恶劣环境下的冬暖夏凉。

可以说正是因为拥有了这套十分优秀的电芯级智能温度管理系统,才能保证电池在长时间工作后,依然拥有稳定性能,保证电池的超长寿命和长续航表现。这也是为何通用旗下Volt、Bolt长年累月驾驶,电池衰减率依然保持良好的奥秘所在。

整体上看,虽然纯电动汽车最终将走向软件竞争,但在移动出行这一层面,足够优秀的硬件品质依然十分重要,只有具备了足够的硬件基础,才能被广大消费者接受和认可,才能进一步推动软件竞争。微蓝7在整个纯电动汽车市场上是一个比较独特的存在,它并没有专注续航,也没有专注性能,而是将更多精力放在了寿命上。

通过维持更久的续航、维持更久的性能,维持更久的寿命,为消费者提供最物美价廉的出行体验才是微蓝7的追求。表面上,微蓝7只是一款普普通通的家用纯电动SUV,实际上这是一辆怀揣精湛秘籍而大隐隐于市的豪侠,它最不应该被忽视。

图 | 来源于网络、雅斯顿实拍

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