【奧迪新聞】奧迪e-tron量產(chǎn)版8月亮相，電池+充電“技術(shù)彩蛋”全揭秘
近日，我們從相關(guān)渠道獲悉，奧迪e-tron將在8月30日舉辦奧迪高峰會上正式亮相。
作為奧迪產(chǎn)品陣容中首款量產(chǎn)純電動SUV，e-tron的亮相可謂正式開啟了奧迪的純電動產(chǎn)品戰(zhàn)略。根據(jù)奧迪的規(guī)劃，截止到2022年，奧迪將在中國市場投放10款純電動車型，到2025年奧迪在全球范圍內(nèi)每4輛車就有一輛是純電動車。
奧迪e-tron純電動
其實，早在2015年，奧迪就發(fā)布了e-tron quattro概念車，公布的續(xù)航里程數(shù)也與e-tron prototype相似。在這幾年時間里，奧迪為了e-tron的量產(chǎn)，則是在解決純電動車的兩個核心問題：電池與充電。
那么，奧迪e-tron的電池結(jié)構(gòu)與充電配套究竟是怎樣的?
電池：36個模組，風冷+液冷
在進行電池設計時，主要有三方面考量：續(xù)航里程、電池熱管理以及安全設計。
離開使用場景談續(xù)航里程，對純電動車來說多少都有些不公平。對于奧迪e-tron prototype來說，作為一輛SUV，顯然定位不是日常通勤使用，因而奧迪的工程師將其續(xù)航里程定在了400公里(WLTP工況)。這個數(shù)字基本上與傳統(tǒng)內(nèi)燃機車保持在同一水平，在兩小時車程距離的兩地之間進行往返，問題不大。剩下的就要交給充電基礎設施來解決了。
95kWh的電池組
電池組結(jié)構(gòu)圖
從上面的圖可以看到，與大多數(shù)純電動車型一樣，奧迪選擇了將電池平鋪在車輛下方的布置方式。為了滿足400公里續(xù)航里程，奧迪使用了36個電池模組(每個模組由12個60Ah的電芯組成，電池組功率95kWh)，其中五個電池模組放到了第二層，安置在了車輛后排座椅的下方。
但是，我們都知道，電池最大的敵人在于氣候條件。空調(diào)的使用，以及寒冷環(huán)境對電池的影響都會給續(xù)航帶來影響。因而，在熱管理上，奧迪的工程師們費了許多心思。
首先是冷卻系統(tǒng)，為了讓電池保持在一個合適的溫度范圍內(nèi)(奧迪的設定是25-35攝氏度)，奧迪為電池組準備了風冷與液冷兩種不同的冷卻方式，根據(jù)使用情況的不同，會采用不同的冷卻循環(huán)。
交流充電時，外部電源通過高壓充電器與電池相連，在這里高壓充電器是主要熱量來源，因而奧迪為充電器配備了水冷系統(tǒng)。
與交流充電不同，直流充電時外部電源直接與電池相連，因而此時電池是需要降溫的主要對象。奧迪將冷卻管道平鋪在電池模塊下方，通過填縫劑、導熱凝膠等來幫助電池散熱。
這是在車輛運行時的冷卻循環(huán)模式。電池管理控制單元會根據(jù)電池的當前溫度情況，選擇使用風冷或者冷卻裝置來進行冷卻。因為風冷的存在，可以看到e-tron prototype上依然保留了進氣格柵，在不需要的時候，可以將進氣格柵關(guān)閉。
可以自由開閉的進氣格柵
針對冬天氣溫低的狀態(tài)，會通過電動機運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的余熱來給電池加熱，來減少電量的損耗。而且，為了減少冬天使用空調(diào)時能量的損耗，奧迪使用了熱泵系統(tǒng)。在熱泵系統(tǒng)中，壓縮機將冷卻媒介從氣態(tài)壓縮成液態(tài)，并將壓縮過程中產(chǎn)生的熱量作為空調(diào)制暖的能量來源。
上面提到，奧迪沒有將冷卻系統(tǒng)的管道設計在電池模組之間，而是同樣選擇了放在電池模塊的下方，類似于三明治的結(jié)構(gòu)，這一點與大部分廠商的選擇有所不同。奧迪工程師表示，之所以這樣設計，有兩點考慮：
1.可以讓電池模塊排列更加緊湊
2.在原本需要布置冷卻管路的地方，改為布置鋁合金框架，能夠在發(fā)生碰撞時引導碰撞能力，減少對電池帶來的損害
電池模塊內(nèi)鋁合金防撞結(jié)構(gòu)
這一點從電池組的重量上也可以看出來。據(jù)介紹，整個電池組的重量在700kg，奧迪認為，為了保證電池的安全，愿意使用更重的材料。不過，從結(jié)構(gòu)設計上來說，奧迪也在盡量減輕重量。在電池的鋁合金外殼就被設計成兩層中空的樣式，即是為了減重也能夠更好地吸收碰撞能量。
電池組外側(cè)中空吸能結(jié)構(gòu)
考慮到更換電池的需求，整個電池組是通過35個螺釘與車身相連接。在更換電池組時，僅需要拆卸這35個螺釘即可。工程師也透露，在下一代車型設計時，會進行電池組的模塊化設計，便于布置到不同的車型上。
充電：方便是首要問題
純電動車的普及與基礎設施的建設離不開，如果在需要充電的時候不能及時給車輛充電，那么純電動車就永遠無法正面與其他驅(qū)動方式的車輛競爭。為了要讓充電變得方便，奧迪認為因為從充電的場景開始研究。
奧迪將純電動車的充電場景分為三個：
1.家庭充電
2.路途中的充電
3.目的地充電
在這三個不同的場景，用戶對充電的需求會有所不同。家庭充電是最常見的場景，奧迪認為占比在85%左右，使用固定充電樁，對時間要求不高，可能產(chǎn)生的需求是使用更便宜的電費(波谷電);路途中與目的地充電發(fā)生頻次低，但是在充電便利性上權(quán)重卻很大，快充是必須被考慮的技術(shù)，另外需要考慮的問題是支付方式的問題。
奧迪e-tron標配家用11kW充電設備，可以選購22kW的版本。為了便于充電，e-tron prototype還支持在車輛另一側(cè)選裝額外的充電接口。
在e-tron prototype上采用混合充電口設計(交流充電口與直流充電口)，其專門為高速路等地開發(fā)的充電樁自帶的充電線則是同時具備交流充電口與直流充電口，可以讓車主根據(jù)車輛的電池狀態(tài)自主選擇充電方式。當然，充電接口其實與各國標準相關(guān)，如果要進行國產(chǎn)，充電接口的設計可能會根據(jù)國內(nèi)標準進行相應更改。
e-tron上的混合充電接口
在歐洲，為了解決充電的付款問題，奧迪計劃推出一款通用的充電卡。這個充電卡能夠在歐洲的任意充電站使用，避免車主為了能夠充電兒需要在錢包里裝上一堆卡片。這一點在國內(nèi)自然也會有所不同，畢竟移動支付在國內(nèi)已經(jīng)不是問題了。
最關(guān)鍵的還是充電基礎設施的建立。在去年11月，大眾集團、寶馬、戴姆勒與福特共同成立了一家合資公司Ionity，要在歐洲建立充電網(wǎng)絡，解決純電動車的充電問題。根據(jù)公司成立時的規(guī)劃，今年會在歐洲范圍內(nèi)擴展到超過100家充電站，2020年，該網(wǎng)絡將包含超過400個充電站，充電站的最大功率將可以達到350kW。
奧迪快充充電樁
只不過，要大范圍普及快充技術(shù)，依然存在一些問題。奧迪工作人員就告訴車云菌，目前快充充電樁的成本依然很高。以歐洲為例，50kW充電樁的成本在2.5-3萬歐元，而奧迪為e-tron prototype提供的150kW快充充電樁的成本超過10萬歐元，未來計劃推出的350kW充電樁目前成本超過了歐洲一位博士的年薪。盡管后兩者的成本是目前的樣本制作成本，未來隨著大規(guī)模量產(chǎn)會降低，但是充電設施的鋪開依然會受到限制。
另外則是充電網(wǎng)絡的問題，最簡單的，充電網(wǎng)絡能夠支持同時多少輛純電動車的快速充電呢?當前純電動車銷量還不高，隨著銷量的提升，對于充電網(wǎng)絡的要求也會越來越高。
小結(jié)
純電動車的上限由電池性能決定已經(jīng)是業(yè)內(nèi)的共識，而電池性能則取決于電池技術(shù)。
但是從當前來看，沒有必要對純電動車的續(xù)航里程數(shù)字要求過高。畢竟，在市場經(jīng)濟時代，一款車型是否為用戶所接受還是取決于定位，以及車型設計與定位的契合程度。從這一點來看，隨著各大廠商產(chǎn)品線鋪開，在電芯能量密度提升之外，電池組設計、電池動態(tài)管理、整車集成才是賽點。