[汽車之家 電動(dòng)車技術(shù)]  相信北方的朋友都會(huì)有這樣的體驗(yàn)，在嚴(yán)寒的冬天，手機(jī)或是其它電器的電池都會(huì)耗電特別快，這是電池的物理和化學(xué)特性決定的，而如今的混動(dòng)車型大多采用電池作為能源儲(chǔ)備單元，也會(huì)面臨同樣的問題。那么混動(dòng)車型在上市之前，會(huì)經(jīng)過哪些高寒測(cè)試來驗(yàn)證其在寒冷條件下的性能？在今年2月份的時(shí)候，我們參與了針對(duì)榮威e950電池性能項(xiàng)目的高寒測(cè)試，大家可以看看工程師們是如何對(duì)電池系統(tǒng)進(jìn)行高寒測(cè)試的。看看車載電池是否也跟普通電器的電池一樣“怕冷”？(由于我們測(cè)試的時(shí)候e950還在保密階段，所以測(cè)試車輛采用的是普通汽油版的車身。)

■ e950的技術(shù)結(jié)構(gòu)

　　在介紹高寒測(cè)試項(xiàng)目前，我們有必要先簡單了解一下榮威e950的動(dòng)力系統(tǒng)，這樣能更好的了解該車的運(yùn)行方式，以及我們做高寒測(cè)試電池項(xiàng)目的重要性。先來說說動(dòng)力系統(tǒng)方面，簡單來說可以總結(jié)為“雙芯、三核、八模”，“雙芯”指的是e950同時(shí)搭載汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩種動(dòng)力系統(tǒng)；“三核”指的是其搭載1.4TGI渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)、ISG(Integrated Starter Generator)啟動(dòng)和發(fā)電一體機(jī)、TM（Traction motor）牽引電機(jī)三核動(dòng)力，“八模”指的是其帶有7種驅(qū)動(dòng)模式加上充電模式，共有8種運(yùn)行模式。據(jù)廠家資料顯示，該車最高續(xù)航里程大于600km，純電模式下綜合路況續(xù)航里程為60km，官方給出的綜合油耗為1.7L/100km。

　　e950和e550的動(dòng)力結(jié)構(gòu)類似，都是采用一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)加兩個(gè)電動(dòng)機(jī)的形式，差異之處主要是e950采用的是1.4T渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，性能上要優(yōu)于e550采用的1.5L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)，e950的兩個(gè)電機(jī)的動(dòng)力參數(shù)也要更高一點(diǎn)。

　　除了6種行駛模式外，e950還有怠速充電模式和一個(gè)外接充電模式。綜合8種模式，只有高速勻速行駛的工況下面才會(huì)采用僅發(fā)動(dòng)機(jī)工作的情況，其余情況電動(dòng)機(jī)都會(huì)啟動(dòng)，而只要啟動(dòng)電機(jī)就意味著電池進(jìn)入工作狀態(tài)，無論是加速還是制動(dòng)，電池都不會(huì)閑著。說白了兩個(gè)電機(jī)都還有輪換工作的時(shí)候，但是電池基本上是一直進(jìn)行充電和放電的切換，工作不但繁忙而且十分重要。

　　相比目前e550采用的磷酸鐵鋰電池，e950則是換上了鎳鈷錳酸鋰電池(簡稱三元鋰電池)。相比起其它類型的電池具有能量密度高，安全性適中的特點(diǎn)。據(jù)廠家資料顯示，上汽自主研發(fā)的電池管理系統(tǒng)BMS通過設(shè)定兩個(gè)數(shù)據(jù)采集器，對(duì)剩余電量的檢測(cè)精度達(dá)到1%，優(yōu)于行業(yè)平均8%的水平。(對(duì)上汽新能源技術(shù)感興趣的朋友可以點(diǎn)擊這里查此前的技術(shù)文章)

　　e950的電池容量為11.8kWh，使用高壓充電設(shè)備充電的話，3個(gè)小時(shí)可以充滿電。官方數(shù)據(jù)顯示滿電情況下可以純電行駛60公里，這已經(jīng)可以基本滿足多數(shù)人一天上下班代步的需求，理論上看e950的用戶在一天一充的情況下，可以不需要用到汽油。而實(shí)際情況是，e950這套混動(dòng)系統(tǒng)這6種行駛模式都是電腦自動(dòng)選擇的，車主并不能指定使用純電模式，而在日常的用車條件下，應(yīng)該說是多少會(huì)存在發(fā)動(dòng)機(jī)介入的情況，所以實(shí)際用車的體驗(yàn)應(yīng)該是很省油，但不會(huì)完全不燒油。

　　在簡單介紹了e950的混動(dòng)系統(tǒng)后，可見雖然該車的電池容量不大，但是在動(dòng)力系統(tǒng)中扮演的是十分關(guān)鍵的角色，而且日常行駛中基本上會(huì)對(duì)電池進(jìn)行不停的進(jìn)行充/放電的操作，這兩種動(dòng)作其實(shí)都會(huì)讓電池發(fā)熱，所以說其實(shí)在車輛行駛的時(shí)候，對(duì)電池的散熱比保溫更加重要。

■ e950的電池包簡介

　　e950的電池包由上汽自主設(shè)計(jì)，電芯則由供應(yīng)商提供，電芯采用的是三元鋰電池。在結(jié)構(gòu)上，達(dá)到IP67的要求，在安全方面比較可靠。而對(duì)電池包來說光是安全是不夠的，還要性能上可以達(dá)到要求，為了讓電池能在合適的溫度下工作，電池包帶有水冷散熱系統(tǒng)，在電池模塊下方帶有導(dǎo)熱墊，通過冷卻板和冷卻管路將多余的熱量帶走。而在保溫方面則是相對(duì)簡單一些，主要依靠電池包內(nèi)部的保溫/阻燃層進(jìn)行保溫。

　　人們覺得鋰電池在冬天的電量會(huì)消耗比較快，原因是溫度影響了電池的化學(xué)反應(yīng)的速度，過低的溫度導(dǎo)致了鋰電池的化學(xué)反應(yīng)遲緩，因此放電的電流變小，直接導(dǎo)致電池的可用容量降低。這種情況同樣會(huì)出現(xiàn)在車載電池上面，但是由于e950的運(yùn)行模式使得電池會(huì)頻繁進(jìn)行充/放電，電池溫度會(huì)較快上升至正常工作溫度。

　　根據(jù)工程師介紹，電池一般在工作之后的溫度都會(huì)比較高，加上有較厚的保溫層，使得電池不容易降溫，所以即便是在冬天，停放幾個(gè)小時(shí)，溫度都不會(huì)太低。就這種技術(shù)方方案而言，其更需要增強(qiáng)的是電池組的散熱性能，所以采用的是水冷散熱系統(tǒng)。

■ e950的高寒測(cè)試地點(diǎn)和場地介紹

　　此次高寒測(cè)試的地點(diǎn)在黑河，這里處在亞寒帶的邊緣，跟俄羅斯的布拉戈維申斯克市之間僅相隔著一條黑龍江，年均氣溫-1.3——0.4℃，日最低氣溫零下40℃。由于這里的嚴(yán)寒氣候，以及同時(shí)兼有山區(qū)、湖面和城市的路況條件，使得國內(nèi)眾多汽車廠家都選擇這里進(jìn)行高寒測(cè)試，上汽也是首批在這里建立高寒測(cè)試中心的廠家之一。

　　榮威e950在上汽的黑河測(cè)試基地進(jìn)行高寒測(cè)試，這里有多種地形的測(cè)試場地，還有三個(gè)專門用于冷凍車輛的冷凍庫，以及必要的室內(nèi)維修和充電設(shè)備。在室外溫度達(dá)不到需要的溫度時(shí)，工程師就會(huì)把車開進(jìn)冷凍庫進(jìn)行冷凍。下面我們看看混動(dòng)車型的高寒測(cè)試會(huì)進(jìn)行哪些項(xiàng)目？

■ 測(cè)試人員和器材介紹

　　車輛測(cè)試向來不是一兩個(gè)人可以完成，每次測(cè)試都是要一整個(gè)團(tuán)隊(duì)一起合作才能進(jìn)行，此次e950的高寒測(cè)試也是一樣。在黑河測(cè)試基地，我們看到了除了3名電池系統(tǒng)的測(cè)試人員外，還有來自新能源部門主要負(fù)責(zé)變速箱標(biāo)定的工程師以及主觀評(píng)價(jià)和耐久測(cè)試的工程師。

　　這里簡單介紹一下，上圖2中的CAN指的是(CAN-BUS)總線技術(shù)，全稱為“控制器局域網(wǎng)總線技術(shù)（Controller Area Network-BUS）”，在汽車上這種總線網(wǎng)絡(luò)用于車上各種電腦數(shù)據(jù)的傳遞。標(biāo)定軟件就是通過讀取車上的傳感器數(shù)據(jù)來分析車輛情況。

　　在測(cè)試的硬件設(shè)備上，其實(shí)跟燃油版車型基本一致，也是使用特定儀器收集車輛信息，同時(shí)用INCA等軟件讀取數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析，下面我們根據(jù)不同的項(xiàng)目會(huì)展示出對(duì)應(yīng)的測(cè)試數(shù)據(jù)截圖。

■ e950的測(cè)試項(xiàng)目介紹

　　上個(gè)月底的時(shí)候，上汽在一次的技術(shù)講解會(huì)中對(duì)旗下的混動(dòng)車型的電池進(jìn)行了泡水的實(shí)驗(yàn)，讓大家看到在魚缸里泡了一個(gè)星期水的電池包，其實(shí)內(nèi)部并沒有進(jìn)水，說明電池包的密封性還是可靠的。而單有密封性還不夠，我們還要看看這個(gè)電池包在高寒條件下的性能表現(xiàn)是否符合要求。由于此前e950已經(jīng)做過全面的高寒測(cè)試，此次主要是對(duì)電池類項(xiàng)目進(jìn)行驗(yàn)證，所以測(cè)試的項(xiàng)目多是跟電池管理系統(tǒng)(BMS)方面相關(guān)的項(xiàng)目。

● 在-30攝氏度的極寒條件下進(jìn)行冷啟動(dòng)

　　前面說電池包結(jié)構(gòu)的時(shí)候提到過，電池一般是很難完全冷卻的，而測(cè)試?yán)鋯��?dòng)的要求是要車輛在-30攝氏度的時(shí)候進(jìn)行冷啟動(dòng)，要讓電池也降到這個(gè)溫度，需要在環(huán)境溫度達(dá)到-30攝氏度的情況下冰凍8-10個(gè)小時(shí)左右的時(shí)間。

　　由于白天還有各種路試項(xiàng)目要做，所以冷啟動(dòng)一般都是安排在每天的第一個(gè)項(xiàng)目，車輛在冷庫冰凍了一個(gè)晚上，達(dá)到工程師口中的“凍透”標(biāo)準(zhǔn)之后，工程師就要冒著自己也被“凍透”的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)入到冷凍庫里進(jìn)行冷啟動(dòng)的測(cè)試。

　　當(dāng)然實(shí)際的操作上并不復(fù)雜，先是接線，用電腦讀取電池溫度，達(dá)到-30攝氏度的標(biāo)準(zhǔn)后，工程師就可以進(jìn)行冷啟動(dòng)測(cè)試。工程師要做的就是按下一鍵啟動(dòng)按鍵，看看車輛是否一次啟動(dòng)成功，同時(shí)記錄車輛的各種信息。

　　我此前也曾參與過其它品牌的高寒測(cè)試，當(dāng)中也有冷啟動(dòng)的項(xiàng)目，但都是在室外的環(huán)境下進(jìn)行的，這次也是第一次在冷庫內(nèi)觀察冷啟動(dòng)測(cè)試。給我的感覺是冷庫要比室外冷得多，而且冷庫內(nèi)很容易出現(xiàn)霧氣，戴眼鏡的朋友可以想象一下鏡片結(jié)霜的情況，加上身邊空調(diào)出風(fēng)口的冷氣“呼呼”地在身邊吹過，都更加強(qiáng)化了寒冷的感覺。

　　實(shí)話說，如果是室外-30攝氏度的情況，讓我待半小時(shí)是可以的，但是在這個(gè)冷庫內(nèi)，待5分鐘我都受不了。而我看工程師們?cè)诶锩鎺缀蹙蛯儆谑遣晃穱?yán)寒的情況，從接線、啟動(dòng)、采集數(shù)據(jù)到最后把車開出來，都沒見他們哆嗦的。事后我問工程師他們冷不冷，其實(shí)他們也覺得很冷，但是這對(duì)他們來說就是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ�，溫度不達(dá)標(biāo)不行，再冷也要克服。

● 監(jiān)測(cè)行駛過程中電池狀態(tài)的變化情況

　　電池的重要性前文已經(jīng)介紹過了，而如何使用好這些電池就要靠電池管理系統(tǒng)(BMS)來處理，該系統(tǒng)同時(shí)也具有實(shí)時(shí)監(jiān)控每個(gè)電芯單體的功能，確保電池使用的安全可靠。此前提到，電池在行駛過程中會(huì)不斷的進(jìn)行充/放電的工作，然而過充和過放都會(huì)對(duì)電池壽命造成影響，所以BMS就是要避免這種情況。

　　此次高寒測(cè)試的其中一個(gè)項(xiàng)目的就是監(jiān)測(cè)電池電量的變化，這里要了解一個(gè)剩余電量（SOC）的概念，因?yàn)殡姵匕�的性能是由里面電芯中電量最小的一個(gè)決定的，類似木桶原理，所以監(jiān)測(cè)并控制電池的剩余電量是BMS的一項(xiàng)關(guān)鍵職能。具體到實(shí)際用車環(huán)境中，工程師需要驗(yàn)證的就是在低溫環(huán)境下，遭遇各種比較極端的用車情況時(shí)，SOC的變化是否在合理范圍，電池的充/放電電流是否在合理范圍。接下來我們分三種情況進(jìn)行講解。

1、急加速：考驗(yàn)電池的放電能力

　　在混動(dòng)模式中，全力加速時(shí)車輛是兩個(gè)電動(dòng)機(jī)都需要電池提供電力，這時(shí)就要考驗(yàn)電池的放電能力是否可以達(dá)到需求。實(shí)際測(cè)試中，工程師從靜止開始一直將車輛加速到185km/h的時(shí)速，而電池基本可以保持在130A以上的放電電流，足以滿足加速需求。BMS的電流限制系統(tǒng)可以限制電池放電電流不超過160A，保證電池不會(huì)因?yàn)檫^放而壽命縮短或者損壞。

2、急減速：考驗(yàn)對(duì)充電電流的控制

　　急減速是日常用車經(jīng)常會(huì)遇到的情況，這里面就會(huì)涉及到可能出現(xiàn)瞬時(shí)充電電流過大(動(dòng)能回收)的情況，這就需要工程師們?cè)诓煌�的環(huán)境下去驗(yàn)證實(shí)際用車時(shí)的數(shù)值是否處在當(dāng)初設(shè)定的范圍內(nèi)。

　　電池的充電電流其實(shí)跟車輛動(dòng)能回收相關(guān)，如果車速越高，那對(duì)應(yīng)的動(dòng)能也就越大，自然會(huì)有更大的充電電流，車輛在高速制動(dòng)的時(shí)候充電電流會(huì)不會(huì)超過預(yù)設(shè)值，從而對(duì)電池造成過充的情況，這就需要工程師來實(shí)際驗(yàn)證了。

　　從后來實(shí)際的數(shù)據(jù)看，車輛在高速制動(dòng)的時(shí)候，實(shí)測(cè)的電池回收電流持續(xù)在150A-100A的范圍，這是滿足BMS要求的，并沒有出現(xiàn)過充的情況。

3、日常行駛

　　除了有針對(duì)性的對(duì)一些比較極端的駕駛情況進(jìn)行測(cè)試外，工程師們還要模擬一般用戶日常用車的情況，監(jiān)測(cè)日常駕駛時(shí)電池電量的變化。今天的測(cè)試工程師進(jìn)行了15公里的日常行駛數(shù)據(jù)記錄。

　　從圖中可以看到，車速不斷在變化，而且比較貼近日常用車情況，而電流也一直在充/放電之間切換，電池的電量一直是在變化之中，但基本維持在20%上下波動(dòng)，說明BMS對(duì)剩余電量的控制比較到位，能維持電池電量不會(huì)過低，保證電池的安全和使用壽命。

　　別以為工程師們的工作在白天就能結(jié)束，其實(shí)在停好車輛后則是另外一項(xiàng)工作的開始。白天采集到的數(shù)據(jù)就要在晚上進(jìn)行整理和分析，第二天可以對(duì)車輛進(jìn)行調(diào)整或者驗(yàn)證。其實(shí)這個(gè)也是汽車行業(yè)比較常見的現(xiàn)象，畢竟市場競爭激烈，廠家推出新車的速度不斷加快，要保證質(zhì)量就需要幕后的工程師們付出更多的努力。

■ 總結(jié)

　　通過此次參與榮威e950的高寒測(cè)試，我們可以得出結(jié)論：榮威e950的電池是經(jīng)得起嚴(yán)寒氣候的考驗(yàn)的，無論是-30攝氏度條件下的冷啟動(dòng)，還是在低溫環(huán)境下的行駛，電池的工作情況也是基本符合設(shè)計(jì)要求。

　　此外由于榮威e950并不能由駕駛員手動(dòng)選擇純電模式行駛，6種驅(qū)動(dòng)模式的切換完全由電腦自動(dòng)完成，所以我們沒有測(cè)試純電模式的行駛里程在低溫的時(shí)候有沒有變化�？梢哉f的是電池管理系統(tǒng)會(huì)在電量低的時(shí)候（如低于20%）就啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)為電池充電，而在電量充足的時(shí)候，適當(dāng)減少發(fā)動(dòng)機(jī)的介入，讓發(fā)動(dòng)機(jī)保持在最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行區(qū)間，達(dá)到最好的燃油經(jīng)濟(jì)性。(圖/文/攝 汽車之家 梁海文)

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