电池一定怕冷吗？ 荣威e950高寒测试

　　[汽车之家 电动车技术]  相信北方的朋友都会有这样的体验，在严寒的冬天，手机或是其它电器的电池都会耗电特别快，这是电池的物理和化学特性决定的，而如今的混动车型大多采用电池作为能源储备单元，也会面临同样的问题。那么混动车型在上市之前，会经过哪些高寒测试来验证其在寒冷条件下的性能？在今年2月份的时候，我们参与了针对荣威e950电池性能项目的高寒测试，大家可以看看工程师们是如何对电池系统进行高寒测试的。看看车载电池是否也跟普通电器的电池一样“怕冷”？(由于我们测试的时候e950还在保密阶段，所以测试车辆采用的是普通汽油版的车身。)

■ e950的技术结构

　　在介绍高寒测试项目前，我们有必要先简单了解一下荣威e950的动力系统，这样能更好的了解该车的运行方式，以及我们做高寒测试电池项目的重要性。先来说说动力系统方面，简单来说可以总结为“双芯、三核、八模”，“双芯”指的是e950同时搭载汽油发动机和电动机两种动力系统；“三核”指的是其搭载1.4TGI涡轮增压发动机、ISG(Integrated Starter Generator)启动和发电一体机、TM（Traction motor）牵引电机三核动力，“八模”指的是其带有7种驱动模式加上充电模式，共有8种运行模式。据厂家资料显示，该车最高续航里程大于600km，纯电模式下综合路况续航里程为60km，官方给出的综合油耗为1.7L/100km。

　　e950和e550的动力结构类似，都是采用一个发动机加两个电动机的形式，差异之处主要是e950采用的是1.4T涡轮增压发动机，性能上要优于e550采用的1.5L自然吸气发动机，e950的两个电机的动力参数也要更高一点。

　　除了6种行驶模式外，e950还有怠速充电模式和一个外接充电模式。综合8种模式，只有高速匀速行驶的工况下面才会采用仅发动机工作的情况，其余情况电动机都会启动，而只要启动电机就意味着电池进入工作状态，无论是加速还是制动，电池都不会闲着。说白了两个电机都还有轮换工作的时候，但是电池基本上是一直进行充电和放电的切换，工作不但繁忙而且十分重要。

　　相比目前e550采用的磷酸铁锂电池，e950则是换上了镍钴锰酸锂电池(简称三元锂电池)。相比起其它类型的电池具有能量密度高，安全性适中的特点。据厂家资料显示，上汽自主研发的电池管理系统BMS通过设定两个数据采集器，对剩余电量的检测精度达到1%，优于行业平均8%的水平。(对上汽新能源技术感兴趣的朋友可以点击这里查此前的技术文章)

　　e950的电池容量为11.8kWh，使用高压充电设备充电的话，3个小时可以充满电。官方数据显示满电情况下可以纯电行驶60公里，这已经可以基本满足多数人一天上下班代步的需求，理论上看e950的用户在一天一充的情况下，可以不需要用到汽油。而实际情况是，e950这套混动系统这6种行驶模式都是电脑自动选择的，车主并不能指定使用纯电模式，而在日常的用车条件下，应该说是多少会存在发动机介入的情况，所以实际用车的体验应该是很省油，但不会完全不烧油。

　　在简单介绍了e950的混动系统后，可见虽然该车的电池容量不大，但是在动力系统中扮演的是十分关键的角色，而且日常行驶中基本上会对电池进行不停的进行充/放电的操作，这两种动作其实都会让电池发热，所以说其实在车辆行驶的时候，对电池的散热比保温更加重要。

■ e950的电池包简介

　　e950的电池包由上汽自主设计，电芯则由供应商提供，电芯采用的是三元锂电池。在结构上，达到IP67的要求，在安全方面比较可靠。而对电池包来说光是安全是不够的，还要性能上可以达到要求，为了让电池能在合适的温度下工作，电池包带有水冷散热系统，在电池模块下方带有导热垫，通过冷却板和冷却管路将多余的热量带走。而在保温方面则是相对简单一些，主要依靠电池包内部的保温/阻燃层进行保温。

　　人们觉得锂电池在冬天的电量会消耗比较快，原因是温度影响了电池的化学反应的速度，过低的温度导致了锂电池的化学反应迟缓，因此放电的电流变小，直接导致电池的可用容量降低。这种情况同样会出现在车载电池上面，但是由于e950的运行模式使得电池会频繁进行充/放电，电池温度会较快上升至正常工作温度。

　　根据工程师介绍，电池一般在工作之后的温度都会比较高，加上有较厚的保温层，使得电池不容易降温，所以即便是在冬天，停放几个小时，温度都不会太低。就这种技术方方案而言，其更需要增强的是电池组的散热性能，所以采用的是水冷散热系统。

■ e950的高寒测试地点和场地介绍

　　此次高寒测试的地点在黑河，这里处在亚寒带的边缘，跟俄罗斯的布拉戈维申斯克市之间仅相隔着一条黑龙江，年均气温-1.3——0.4℃，日最低气温零下40℃。由于这里的严寒气候，以及同时兼有山区、湖面和城市的路况条件，使得国内众多汽车厂家都选择这里进行高寒测试，上汽也是首批在这里建立高寒测试中心的厂家之一。

　　荣威e950在上汽的黑河测试基地进行高寒测试，这里有多种地形的测试场地，还有三个专门用于冷冻车辆的冷冻库，以及必要的室内维修和充电设备。在室外温度达不到需要的温度时，工程师就会把车开进冷冻库进行冷冻。下面我们看看混动车型的高寒测试会进行哪些项目？

■ 测试人员和器材介绍

　　车辆测试向来不是一两个人可以完成，每次测试都是要一整个团队一起合作才能进行，此次e950的高寒测试也是一样。在黑河测试基地，我们看到了除了3名电池系统的测试人员外，还有来自新能源部门主要负责变速箱标定的工程师以及主观评价和耐久测试的工程师。

　　这里简单介绍一下，上图2中的CAN指的是(CAN-BUS)总线技术，全称为“控制器局域网总线技术（Controller Area Network-BUS）”，在汽车上这种总线网络用于车上各种电脑数据的传递。标定软件就是通过读取车上的传感器数据来分析车辆情况。

　　在测试的硬件设备上，其实跟燃油版车型基本一致，也是使用特定仪器收集车辆信息，同时用INCA等软件读取数据，并进行分析，下面我们根据不同的项目会展示出对应的测试数据截图。

■ e950的测试项目介绍

　　上个月底的时候，上汽在一次的技术讲解会中对旗下的混动车型的电池进行了泡水的实验，让大家看到在鱼缸里泡了一个星期水的电池包，其实内部并没有进水，说明电池包的密封性还是可靠的。而单有密封性还不够，我们还要看看这个电池包在高寒条件下的性能表现是否符合要求。由于此前e950已经做过全面的高寒测试，此次主要是对电池类项目进行验证，所以测试的项目多是跟电池管理系统(BMS)方面相关的项目。

● 在-30摄氏度的极寒条件下进行冷启动

　　前面说电池包结构的时候提到过，电池一般是很难完全冷却的，而测试冷启动的要求是要车辆在-30摄氏度的时候进行冷启动，要让电池也降到这个温度，需要在环境温度达到-30摄氏度的情况下冰冻8-10个小时左右的时间。

　　由于白天还有各种路试项目要做，所以冷启动一般都是安排在每天的第一个项目，车辆在冷库冰冻了一个晚上，达到工程师口中的“冻透”标准之后，工程师就要冒着自己也被“冻透”的风险，进入到冷冻库里进行冷启动的测试。

　　当然实际的操作上并不复杂，先是接线，用电脑读取电池温度，达到-30摄氏度的标准后，工程师就可以进行冷启动测试。工程师要做的就是按下一键启动按键，看看车辆是否一次启动成功，同时记录车辆的各种信息。

　　我此前也曾参与过其它品牌的高寒测试，当中也有冷启动的项目，但都是在室外的环境下进行的，这次也是第一次在冷库内观察冷启动测试。给我的感觉是冷库要比室外冷得多，而且冷库内很容易出现雾气，戴眼镜的朋友可以想象一下镜片结霜的情况，加上身边空调出风口的冷气“呼呼”地在身边吹过，都更加强化了寒冷的感觉。

　　实话说，如果是室外-30摄氏度的情况，让我待半小时是可以的，但是在这个冷库内，待5分钟我都受不了。而我看工程师们在里面几乎就属于是不畏严寒的情况，从接线、启动、采集数据到最后把车开出来，都没见他们哆嗦的。事后我问工程师他们冷不冷，其实他们也觉得很冷，但是这对他们来说就是严谨的工作，温度不达标不行，再冷也要克服。

● 监测行驶过程中电池状态的变化情况

　　电池的重要性前文已经介绍过了，而如何使用好这些电池就要靠电池管理系统(BMS)来处理，该系统同时也具有实时监控每个电芯单体的功能，确保电池使用的安全可靠。此前提到，电池在行驶过程中会不断的进行充/放电的工作，然而过充和过放都会对电池寿命造成影响，所以BMS就是要避免这种情况。

　　此次高寒测试的其中一个项目的就是监测电池电量的变化，这里要了解一个剩余电量（SOC）的概念，因为电池包的性能是由里面电芯中电量最小的一个决定的，类似木桶原理，所以监测并控制电池的剩余电量是BMS的一项关键职能。具体到实际用车环境中，工程师需要验证的就是在低温环境下，遭遇各种比较极端的用车情况时，SOC的变化是否在合理范围，电池的充/放电电流是否在合理范围。接下来我们分三种情况进行讲解。

1、急加速：考验电池的放电能力

　　在混动模式中，全力加速时车辆是两个电动机都需要电池提供电力，这时就要考验电池的放电能力是否可以达到需求。实际测试中，工程师从静止开始一直将车辆加速到185km/h的时速，而电池基本可以保持在130A以上的放电电流，足以满足加速需求。BMS的电流限制系统可以限制电池放电电流不超过160A，保证电池不会因为过放而寿命缩短或者损坏。

2、急减速：考验对充电电流的控制

　　急减速是日常用车经常会遇到的情况，这里面就会涉及到可能出现瞬时充电电流过大(动能回收)的情况，这就需要工程师们在不同的环境下去验证实际用车时的数值是否处在当初设定的范围内。

　　电池的充电电流其实跟车辆动能回收相关，如果车速越高，那对应的动能也就越大，自然会有更大的充电电流，车辆在高速制动的时候充电电流会不会超过预设值，从而对电池造成过充的情况，这就需要工程师来实际验证了。

　　从后来实际的数据看，车辆在高速制动的时候，实测的电池回收电流持续在150A-100A的范围，这是满足BMS要求的，并没有出现过充的情况。

3、日常行驶

　　除了有针对性的对一些比较极端的驾驶情况进行测试外，工程师们还要模拟一般用户日常用车的情况，监测日常驾驶时电池电量的变化。今天的测试工程师进行了15公里的日常行驶数据记录。

　　从图中可以看到，车速不断在变化，而且比较贴近日常用车情况，而电流也一直在充/放电之间切换，电池的电量一直是在变化之中，但基本维持在20%上下波动，说明BMS对剩余电量的控制比较到位，能维持电池电量不会过低，保证电池的安全和使用寿命。

　　别以为工程师们的工作在白天就能结束，其实在停好车辆后则是另外一项工作的开始。白天采集到的数据就要在晚上进行整理和分析，第二天可以对车辆进行调整或者验证。其实这个也是汽车行业比较常见的现象，毕竟市场竞争激烈，厂家推出新车的速度不断加快，要保证质量就需要幕后的工程师们付出更多的努力。

■ 总结

　　通过此次参与荣威e950的高寒测试，我们可以得出结论：荣威e950的电池是经得起严寒气候的考验的，无论是-30摄氏度条件下的冷启动，还是在低温环境下的行驶，电池的工作情况也是基本符合设计要求。

　　此外由于荣威e950并不能由驾驶员手动选择纯电模式行驶，6种驱动模式的切换完全由电脑自动完成，所以我们没有测试纯电模式的行驶里程在低温的时候有没有变化。可以说的是电池管理系统会在电量低的时候（如低于20%）就启动发动机为电池充电，而在电量充足的时候，适当减少发动机的介入，让发动机保持在最经济的运行区间，达到最好的燃油经济性。(图/文/摄 汽车之家 梁海文)

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