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Audi E tron和Model 3 电池评价比较

2020/04/21
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引言:在 AVL 公司 Jon Caine 的《Battery Update Development and testing》有关于奥迪 E-tron、蔚来 ES8 和 Model 3 三款电池的对标和比较,里面有一些关键特性值得我们思考。我觉得如下图所显示的那样,AVL 认为奥迪在运行的鲁棒性、安全性、工程设计需求、可制造性和可服务性都比较领先,这些特性都是传统车企非常看中的内部特性;但是在性能、成组效率和成本三项关键要素上落后,恰恰这几项关键特性在整车给消费者体现的特性上不够重视。 

图 1 AVL 对 E-tron 和 Model 3 电池设计的评分

01 基本特性的对比

              

AVL 做的测试都是基于拆解下来的电池系统,所以这个 Model 后驱长程版本的容量偏小,以这个数据来看包含了 OBC 和 DCDC 的 Model 3 电池包在重量和质量成组效率上都高了不少。目前质量成组率国内围绕大电芯的开发都开始往 70%-80%进发,所以对于 E-tron 来说,这个设计在重量和成组效率考虑得太保守了。这个核心的差异,还是成组的问题,E-tron 的电芯,能量密度并不低,我们现在来看,基于 390 模组的设计,很难得到较高的成组率和系统能量密度。

表 1 参数的基本对比 

 

02 奥迪对电池的考虑

奥迪的做法其实是电池系统和整车分离的做法,所以如下图所示,在侧柱碰的时候,电池系统和模组距离车身的边缘距离分别为 250mm 和 305mm,基本你怎么撞,有足够的溃缩空间可以保证模组不会在碰撞中变形。大众的这种设计,从 E-tron 开始,在保时捷 Taycan、MEB 甚至是后续的 PPE 上都是从一而终的。而 Model 3 的考虑,是把电池紧紧的绑在车上,距离边缘的距离是很有限的。基于一体化的考虑,使得 Model 3 在各项测试中也能通过各项实验,但是有一定的概率,模组会承受一定的挤压。 

图 2 从安全角度的考虑 

如下图所示,如果我们仔细看下托盘的结构,就能很仔细的看清楚,Y 方向边缘结构,电池部分像是装了铠甲,Model 3 的电池系统都靠和整车配合,所以从这方面防护的角度,完全体现了德国工程师在碰撞安全上的工程考虑。在 Z 方向上面,电池模组下面,有 2.7mm 的水冷板,还有 4mm 的底部防护,因此在底部穿刺和底部防护方面,和 Model 3 3mm 的铝合金板来说,还是有挺大的差异的。所以 Model 3 在 Z 方向,模组完成以后 77mm,整体 Pack 设计出来 120mm;而 Etron,模组 107mm,加上水冷板、底部防护和上面的间隙 10mm 设计,加起来要往 135m-140m 开外了。整包的高度也使得 E-tron 相对更高一些,整车的能耗目前来看不是特别尽如人意。

图 3 在 Z 向和 Y 向的差异 

这个设计的差异性,其实和在 Y 向侧边,E-tron 是据有很多的高压连接,而且模组内电芯的连接也是在这个方向。Model 3 主要的高压连接在 Z 方向。两个电池包实际在内部采用了大量的绝缘材料、结构胶。从单个模组来看,250Wh/kg 左右的电芯能量密度出来的结果相似,但是模组的大小限制了 E-tron 整体的成组效率。 

图 4 Model 3 和 E-tron 模组设计的比较

 

小结:这一轮电动汽车平台的比较,其实不仅仅是工程师定义的问题,还是关注于消费者体验的问题,核心是围绕续航里程、能耗和快速速度等几个核心特性展开的。如果在几个关键特性上过分让位于工程考虑,整个设计相对就变得很平庸,很难让消费者买单,这是目前各个传统车企往电动汽车平台开发中最难规避的点。

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AVL(李斯特),在汽车行业里是指总部位于奥地利的AVL李斯特公司。李斯特内燃机及测试设备公司 (AVL List GmbH)是一家在世界汽车、发动机行业拥有极高知名度和良好声誉的高科技公司。李斯特公司成立于1948年,当时只是一个简陋的设计工作间,今天她已发展成为一个集发动机科研、开发、设计、咨询、以及发动机测试设备生产的跨国高科技集团,3,100名员工。

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笔者 朱玉龙,一名汽车行业的工程师,2008年入行,做的是让人看不透的新能源汽车行业。我学的是测试和电路,从汽车电子硬件开始起步,现在在做子系统和产品方面的工作。汽车产业虽然已经被人视为夕阳产业,不过我相信未来衣食住行中的行,汽车仍是实现个人自由的不二工具,愿在汽车电子电气的工程方面耕耘和努力,更愿与同行和感兴趣的朋友分享见解。