[汽車之家 電動車技術] 不久前剛從崇禮執行完七臺電動車《冬季實驗室》項目回京的我,正妄想著就此安逸的”貓過“殘冬,一個新任務讓這個企圖就此破產:造車新勢力之一的天際汽車,正在有著“中國最冷地區”、“冰雪之鄉”稱號的內蒙古呼倫貝爾牙克石,為旗下首款車型ME7進行著極寒測試,而我,也有幸受邀參加此次極寒測試并進行獨家報道。當地氣溫-30°C的天氣預報光看著就讓人后背發涼,但能參與到整車廠新車型內部測試的機會也實屬難得,所以還猶豫什么?出發吧。
●為什么是牙克石?
天際汽車選定的極寒測試地點——牙克石市,是呼倫貝爾市下轄縣級市,從每年9月初開始就會出現霜凍,一直到次年6月份才會終霜,部分地區有記載的最低溫度可以達到-50°C。要論做車輛的極寒測試,牙克石絕對可以說是全國范圍內最理想的地點之一。所以中國汽車技術研究中心(以下簡稱中汽研)、博世集團都在這里設有汽車測試基地,而此次天際ME7極寒測試的大部分項目也都在這兩處測試中心完成。
●測試車輛:
需要說明的是,此次測試的天際ME7并非最終的量產車型,而是量產版的工程樣車,因此圖片中測試車輛會披著偽裝外衣,而像前大燈、尾燈、前后包圍等細節處與量產版相去甚遠,內飾也為了方便工程師接入測試設備,并沒有配備量產車型的各種裝飾板材,而是外露著各種管線。
●測試項目
此次天際ME7的極寒測試包括:綜合道路整車耐久測試、三電系統冬季標定測試、熱管理系統實驗、ESP系統試驗四個大項目,而每個大項目中還包含眾多分項目。接下來在文章里將會為大家一一呈現。
◆綜合道路整車耐久測試:
綜合道路整車耐久測試是測試整車在低溫環境下各項行駛性能是否正常的關鍵測試項目,這項測試中的一個重點工作也是測試三電系統在低溫環境下的是否穩定?梢哉f,包括綜合道路整車耐久測試的所有極寒測試項目,對三電系統的測試都是重中之重,發現的問題越多、發現得越早,對于廠商和消費者都是好事。
天際ME7此次的綜合道路整車耐久測試,里程設定為5000km,由兩臺測試車輛完成,共行駛20天。路線的設定也非常有講究,是按照鄉村36%/高速19%/城市45%的比例進行規劃的,每日在路線上重復行駛2次,測試路線長126km。據天際工程師介紹,這種道路規劃也是包括大眾在內的眾多主流廠商在做綜合道路測試時所采用的方案。
我參與到的這項測試僅有不到20km,屬于鄉村路段,相對于5000km的總里程(5000km也僅是該階段極寒測試的路試里程,據介紹截止目前天際ME7道路測試總里程將達百萬公里)只能算是冰山一角,不過就在這短短不到20km的路程中,也包含了上坡、下坡、彎道等相對比較復雜的測試路況,同時由于當地前幾日剛剛下過雪,部分路段還有相當厚的積雪和結冰。據工程師介紹,鄉村路段的車速并不是固定不變的,基本會保持在40km/h-60km/h左右,空調則是保持全程開啟。
車輛的全部行駛數據(包括VCU整車控制器、BMS電池管理系統等)會通過數據記錄儀進行記錄,之后由工程師對數據離線導出,再對其中的異常數據進行分析矯正,涉及的數據量可以說是非常龐大的。
◆三電冬季標定測試:
三電冬季標定測試主要是針對ME7整車性能、熱管理、電池低溫充放電性能、電機系統性能、診斷功能等進行標定和驗證試驗,該測試環節中的細分項目非常多,其中部分項目也會在上面所提到的綜合道路整車耐久測試以及稍后介紹的熱管理系統實驗中有所涉及。
在汽車之家此前執行的《冬季實驗室》項目中,也曾經有在低溫環境下,將電動車充滿電放置室外一夜后計算掉電量的測試環節,不過在天際汽車的工程師眼中,電池包在低溫環境下的保溫性能更為重要。電池包保溫測試同樣需要將電池充至滿電(預加熱功能會讓電池溫度升至最佳活性的25°C±10°C溫度區間),然后同樣將車輛在室外低溫環境下放置10余小時,通過電池包和遍布車身的傳感器來監控溫度實時變化。由于負責三電標定的工程師還需要制作電池包保溫Map圖,且需要嚴格設定不同的環境溫度節點,所以在測試這個環節時,經常會在半夜室外溫度達到某個節點時從溫暖的床上爬起來開始進行測試,很是辛苦。
據天際工程師介紹,ME7的電池包在25°C的起始溫度,-12°C——24°C左右的環境溫度下,平均每25分鐘,溫度會降低1°C;天際ME7的電池預加熱功能會在電池溫度低至8°C-10°C時開啟(溫度區間后期可能還會調整) 每1.5分鐘可提升1°C。以這樣的表現,基本可以滿足北方地區用戶在冬季的使用需求。
電池包低溫功率標定主要針對的是在低溫狀態下,電池活性降低,如果整車輸出功率還像常溫狀態下對電池電量有較大需求,勢必會對電池包造成損害甚至導致車輛在行駛過程中因電量不足趴窩,這項標定工作就是要讓車輛輸出功率更多去匹配低溫狀態下的電池放電功率,而不會過分索取導致損害電池。
低溫狀態下,在高荷電狀態下,頻繁的大電流制動能量回收同樣會損害電池,因此也需要進行針對低溫環境的能量回收標定。
能量管理主要是對各系統用電功率進行分配標定,按照設計,天際ME7的電池將會優先確保給蓄電池和低壓用電供元件電,防止出現類似因蓄電池沒電無法啟動車輛的情況;其次是包括空調系統、電池加熱系統等在內的熱管理系統;之后才是車輛的動力系統。天際ME7的VCU會每隔5小時會對蓄電池進行檢測(車輛未啟動,在off擋同樣會檢測),一旦發現蓄電池電壓低于12V,就會用高壓電通過變壓器為蓄電池充電。
在與負責三電冬季標定的工程師交流過程中,我也拋出了關于天際ME7充電時長的問題。據介紹,天際ME7電池溫度在標準狀態下(25°C±10°C)1C(充電量相當于1倍的電池容量)充電(200A),從0充至80%電量在40-48分鐘之間,而在牙克石這樣的低溫環境下則需要75分鐘,其中有25-30分鐘的時間是留給電池預加熱的時間,慢充則需要15小時。
而在最受關注的續航里程方面,天際工程師也很坦誠:目前搭載77.7kWh電池的天際ME7,其NEDC續航里程為500km,而在牙克石的低溫實測續航約為350km,當然,這一數據還不是天際ME7的最終的成績。在各項測試及標定工作完成后,續航里程仍有繼續優化的可能。
◆熱管理系統試驗:
如圖所示,熱管理系統試驗更多的是針對諸如電池加熱、空調、水泵、風扇等功能及配置在低溫環境下運行狀態的測試和標定。我參與到的則是其中的除霜試驗。
在環境溫度-18°C時,工程師在前擋風玻璃和側窗均勻噴水,保證車窗被水全面覆蓋,因為室外溫度遠低于冰點,水珠很快結霜,之后車內空調開啟除霜模式,測試除霜效果,國家標準規定20分鐘內除霜面積需要達到前擋風A區(即駕駛員一側區域)面積的80%,而在這一測試中目前天際ME7可以達到20分鐘內除霜面積占比95%的水平。
談到低溫環境下的空調采暖實驗,天際工程師表示:天際ME7采暖采用的是能耗相對偏高的空氣加熱器,而不是熱泵系統,對于采暖和除霜效果而言,空調出風風速(大于2米/s)、出風溫度、出風角度設計都是非常關鍵的因素;而在空調在Auto擋位下對溫度、風向、風量的調整也是實驗重點,怎樣讓空調在滿足人體感受舒適的前提下盡量減小能耗,是這項實驗的主要目的。另外,空調在低溫環境下對于車內不同區域的溫度設定也是有區別的,駕乘人員的頭臉位置需要相對低的溫度,以保證精神狀態清醒,不至于煩躁,而腳部溫度則可設定較高。
熱管理測試車在測試途中出現了停車后無法再啟動的現象,經排查是蓄電池沒電導致的,但此時電池包還有電,這一突發狀況立刻引起了我的興趣:之前工程師描述過天際ME7的VCU會對蓄電池進行定時檢測,怎么還會出現這種狀況,莫非一個新的故障就在我眼前出現了?不過很快我的猜測就被否定了,據熱管理實驗工程師介紹,這個現象的出現是由于這臺測試車還沒有經過負責三電系統的工程師進行標定的緣故。
◆底盤ESP系統試驗:
在此次牙克石極寒測試中,天際ME7將主要針對ABS防抱死系統、TCS牽引力控制系統、VDC車身動態穩定系統以及ARP主動防翻滾系統進行測試和標定,這四大系統是核心功能,之后還將在此基礎上進行進一步的測試和標定,包括HBA緊急制動輔助、HHC上坡輔助、HDC陡坡緩降、Auto-hold自動駐車、ACC自適應巡航、AEB自動緊急制動、APA全自動泊車等附加功能都將在之后加入到車輛配置單中。
天際ME7搭載的是博世最新的9.3高動態版本ESP系統,該系統主要標定由博世方面負責完成,天際汽車工程師負責對ESP性能進行最終的評價及驗收,據了解,這套系統的標定工作博世的收費是相當昂貴的。
與中汽研測試場一樣,博世測試場的管理也很嚴格,除非將測試場地全部包下來,否則嚴禁在內部拍照,一是考慮到在各種車輛極限測試的場地內拍照會有較高的測試安全風險,另外各類尚在標定階段的車輛也有保密需求。我們也只能在距場地外較遠的地方拍到一張天際ME7進行低附著力(冰面)路面直線制動測試的圖片。
在觀摩ESP測試過程中,我也就電動車ESP標定與傳統燃油車有何不同這一問題請教了天際汽車工程師。工程師表示:電動車的動力響應要比傳統燃油車更快,因此ESP對于動力的控制精度要更高,介入及協調速度也要更快。另外,由于電動車智能化程度更高,且電動車都具有能量回收系統,ESP在標定測試過程中需要更多地與外部系統進行交互。
●結語:
由于剛剛親身執行過一次冬季測試項目,自己也對電動車低溫環境下的表現正抱有不少質疑,所以此次參與天際ME7極寒測試就顯得更有針對性。以目前的技術能力來看,低溫對于電動車造成的續航降低、電量消耗快、充電慢等負面影響,可能并沒有特別直接有效的措施能夠予以解決;不過采用更大容量電池包、更精細準確的三電系統標定確實可在一定程度上改善電動車的冬季表現,而反映到消費者層面,每多出的1km續航里程、節省的1分鐘充電時間都會一點一滴的提升用戶體驗,潛移默化的扭轉電動車低溫適應性較差的口碑。對于電動車這個較新的技術產品,我們還需要給予更多的發展時間與空間。
把話題拉回到天際ME7這款車上吧,就在我赴牙克石參與極寒測試的同時,另一批ME7測試車輛已開始在江蘇鹽城啟動新一輪耐久道路測試,這臺車的全部標定工作據了解也將在3月份完成,相信量產版不久就會和消費者見面。而四驅車型也將在今年年底開始測試,明年下半年亮相。我個人對這款中型SUV還是頗為期待的,你呢?(文/汽車之家 趙琮迪)
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