進(jìn)入2019 年，奧迪 e-tron 和保時(shí)捷 Taycan 開始不斷登上汽車頭條，打破了特斯拉一家獨(dú)大的局面。我們已經(jīng)聊過幾次 Taycan，但一直沒有詳細(xì)講講 e-tron，今天就是 e-tron 電池組的主場(chǎng)。

為什么要聊電池組，一是 e-tron 采用了我們之前聊的不多的軟包路線，二是到今天為止 e-tron 曝光的那些令人印象深刻的電池組性能和產(chǎn)能問題，都與軟包路線直接相關(guān)。

150 kW 快充到底有多強(qiáng)？

e-tron 支持 150 kW 級(jí)的直流快充，可以在 30 分鐘內(nèi)完成 0-80% 的充電。官方給出的充電曲線圖是這樣的。

橫軸是電池組容量，縱軸是充電功率，所有競(jìng)品（Competitors）的曲線都在 e-tron 之下。那也就是說：充電時(shí)間相同，e-tron 充的電量更多；電池組規(guī)格相同，e-tron 充得更快。

同時(shí)我們能看到，在電池組充到 75% 時(shí)，e-tron 的充電功率仍然在 125 kW 以上；達(dá)到 100% 時(shí)，仍有 50 kW 左右的充電功率。

德國(guó)智能電動(dòng)汽車媒體 next move 對(duì) e-tron 做了一次 0-100% 的充放測(cè)試，可以看到 e-tron 起步充電功率推到了 125 kW 以上，32 分鐘充到了 80%，第 47 分鐘充到 100%，但充電功率仍然維持在 50 kW 的高位。

如果和競(jìng)品橫向?qū)Ρ饶兀康谌匠潆娺\(yùn)營(yíng)商 Fastned 基于 175 kW 級(jí)直流快充樁做了一組純電動(dòng)車充電測(cè)試。

從這張圖來看 e-tron 起步就在 135 kW 以上，在電量達(dá)到 60% 以上后仍然一度飆到了 150 kW 以上，在接近 80% 附近才充電功率才開始下降；反觀包括 Model 3 在內(nèi)的所有競(jìng)品都在不到 50% 的時(shí)候充電功率就開始不同程度的下降。

當(dāng)然，特斯拉是個(gè)例外，Model 3 充電適配和優(yōu)化的重心永遠(yuǎn)是自家的超級(jí)充電網(wǎng)絡(luò)。

下面這組數(shù)據(jù)包括了第二代和第三代超充加持下的 Model 3 充電曲線，可以看到如果是最新一代 250 kW 級(jí)的第三代超充，在 0-50% 前半段 Model 3 是完勝 e-tron 的，但后半段功率下降幅度快于 e-tron；但如果是第二代超充，e-tron 基本上全程領(lǐng)先。

基于大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，我們來提煉關(guān)鍵信息：

• 47 分鐘從 0-100%，全行業(yè)速度最快

• 100% 充滿時(shí)仍能達(dá)到 50 kW，全行業(yè)最快的「涓流充電」速度

• 0-80% 基本穩(wěn)定在 150 kW 附近，全行業(yè)唯一

第一條和第二條其實(shí)可以合并來談，基于電池材料的化學(xué)特性，電池充電速度會(huì)隨著電量的上升而下降，所以大多數(shù)電動(dòng)車 0-80% 和 80%-100% 的充電時(shí)間相當(dāng)。這也是為什么，特斯拉官網(wǎng)不建議長(zhǎng)途出行使用超充充到 80% 以上。

但 e-tron 從 0-100% 只需要 47 分鐘，到 100% 仍有 50 kW 的功率。從前面的圖中能看到絕大多數(shù)電動(dòng)車在 80% 時(shí)功率已經(jīng)接近或低于 50 kW 了。這是什么黑科技？

一個(gè)比較關(guān)鍵的設(shè)計(jì)是，e-tron 總?cè)萘?95 kWh 的電池組將可用容量限制在了 83.6 kWh，它的 0-100% 充電曲線并不是 0-95 kWh，而是 0-84 kWh 的充電曲線。這確保了逼近 100% 時(shí)仍然有較快的充電速度。

可能有人會(huì)說，那還有什么先進(jìn)的。

首先，可用容量＜額定容量是全行業(yè)通行的做法，比如 Model 3 長(zhǎng)續(xù)航版額定 80.5 kWh，可用 75 kWh；其次，簡(jiǎn)單換算一下，充到 84 kWh 大概是 95 kWh 總電量的 88%，你劃到上面看看競(jìng)品，在 90% 附近還能做到 50 kW 功率的，幾乎沒有。

所以，e-tron 電池組到底有什么黑科技？

軟包路線好在哪？

前面已經(jīng)提到，e-tron 的電池組采用了軟包路線。所以在展開討論 e-tron 電池組前，我們先來聊聊 e-tron 為什么要選軟包路線。

首先，比能量高。軟包電池的成組形式都是電芯+散熱片疊加，可以更高效地利用車內(nèi)寸土寸金的空間。相對(duì)方形和圓柱的鋼鋁外殼，軟包電池的鋁塑膜包裝結(jié)構(gòu)明顯重量更輕，無論是質(zhì)量比能量還是體積比能量，軟包電池都有很好的表現(xiàn)。

比如同樣是軟包路線的通用雪佛蘭 Blot，同樣是平鋪于底盤的設(shè)計(jì)，Bolt 在 2601 mm 的軸距下布置了 60 kWh 的電池組。

其次，電化學(xué)結(jié)構(gòu)好，循環(huán)壽命長(zhǎng)。從結(jié)構(gòu)上來說，軟包電池的內(nèi)阻更小，內(nèi)阻小極大地降低了電池的能耗，同時(shí)軟包電池的循環(huán)次數(shù)也高于圓柱。

最后，非標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)靈活。軟包電池的尺規(guī)規(guī)格可以根據(jù)不同 OEM 的需求進(jìn)行訂制，研發(fā)量產(chǎn)全新的電芯型號(hào)。下面是 e-tron 的電池組布局，可以看到整個(gè) Pack 是不規(guī)則造型，有 5 個(gè)模組布置在后排座椅下方，疊了兩層。這是 LG 化學(xué)為奧迪訂制的規(guī)格。

說了這么多，軟包路線就沒有弊端嗎？當(dāng)然有，比如非標(biāo)準(zhǔn)化的訂制電芯自動(dòng)化在生產(chǎn)上自動(dòng)化率很低；穩(wěn)定性和一致性較差等等。事實(shí)上軟包路線的不足，在 e-tron 這臺(tái)車上體現(xiàn)得淋漓盡致。下面我們結(jié)合具體設(shè)計(jì)來談。

e-tron 電池組細(xì)節(jié)

e-tron 基于奧迪 MLB 縱置模塊化平臺(tái)開發(fā)，電池組設(shè)計(jì)要求一共三個(gè)：規(guī)格、耐用性及安全性。

e-tron 采用的是來自 LG 化學(xué)的軟包電芯，電池組規(guī)格 95 kWh，可用容量 83.6 kWh。整個(gè) Pack 由 36 個(gè)模組組成，其中 5 個(gè)模組位于后排座椅下方。每個(gè)模組又由 12 片袋式軟包鋰電池組成，整個(gè) Pack 一共容納了 432 個(gè)電芯。e-tron 的電池組和電氣系統(tǒng)工作電壓為 396 V。整個(gè) Pack 除了電芯外從模組到 Pack 都是由奧迪自主設(shè)計(jì)研發(fā)的。

下面是單個(gè) e-tron 模組的內(nèi)部設(shè)計(jì)，圖片來自奧迪官網(wǎng)，能看到電芯的排列還是非常緊湊的，結(jié)合我們前面提到的軟包比能量高的特點(diǎn)，e-tron 的能量密度應(yīng)該很有優(yōu)勢(shì)才對(duì)。但實(shí)際上整個(gè)電池 Pack 重量達(dá)到了 715 kg，結(jié)合 95 kWh 容量能算出能量密度為 133 Wh/kg，對(duì)比特斯拉和國(guó)內(nèi)新造車的參數(shù)難言領(lǐng)先。

也就是說，雖然軟包電芯結(jié)構(gòu)和理論成組效率很高，但奧迪出于一些考慮并沒有極致地推高 Pack 能量密度。下面是 Pack 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。

左上是電池接線盒，往下是電池組鋁合金外殼的上層，外殼下是并排的 31 個(gè)模組，角落的黑色小方盒是電池管理控制單元。

右邊最上層的骨架是鋁合金防撞結(jié)構(gòu)，往下是電池組鋁合金外殼的下層，再往下是電池組外鋁合金框架，往下是管路密集布局的液冷系統(tǒng)，液冷系統(tǒng)一共有 40 米長(zhǎng)的液冷管路，注入了 22 升液冷劑。最下方是底部防護(hù)板，用于阻隔碎石和尖銳物體對(duì)電池組的沖擊。

電池和所有關(guān)鍵參數(shù)（如充電狀態(tài)、電源輸出和熱管理）由外部電池管理控制器（BMC）管理。BMC 位于 e-tron 右側(cè) A 柱的前艙內(nèi)。

BMC 和電機(jī)控制器、電池模組控制器（CMC）通信，每塊控制器都監(jiān)控著模組的電流、電壓和溫度。電池接線盒（BJB）被封裝在壓鑄鋁外殼中，位于電池系統(tǒng)的前部。BJB 集成了高壓繼電器和保險(xiǎn)絲，是車輛的電氣接口。BMC，CMC 和 BJB 之間的數(shù)據(jù)交換是通過單獨(dú)的總線系統(tǒng)進(jìn)行的。

整體來說，e-tron 電池組散熱和安全性考量做得非常周全。e-tron 項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人 Paul Schneider 介紹說，選擇軟包電池而不是圓柱或方形，是因?yàn)檐洶菀鬃龊脽峁芾?。?nbsp;e-tron 的熱管理，做得一點(diǎn)兒也不簡(jiǎn)單。

首先，e-tron 實(shí)現(xiàn)了 150 kW 級(jí)的 0-80% 基本穩(wěn)定輸入，這對(duì)電池的熱管理系統(tǒng)提出了非常大的挑戰(zhàn)。其次，前面我們提到，軟包電池的一致性是比較差的，考慮到軟包電池的單體能量遠(yuǎn)高于圓柱（1 片軟包相當(dāng)于 4 - 5 顆圓柱），要嚴(yán)格控制熱失控蔓延的情況。對(duì)于軟包電池來說，任何輕微的形變都是一場(chǎng)災(zāi)難。

通過一個(gè)周密設(shè)計(jì)的熱管理系統(tǒng)把電池組牢牢控制在安全的溫度、體積區(qū)間內(nèi)是非常必要的。

奧迪是怎么做的？

e-tron 的模組取消了液冷管路橫貫于電池之間的常規(guī)設(shè)計(jì)，所有的模組都緊湊地排布在一起，整個(gè)液冷管路通過熱粘合劑固定在模組下方，模組之間再注入導(dǎo)熱凝膠作為緩沖。當(dāng)產(chǎn)生熱量時(shí)，導(dǎo)熱凝膠會(huì)將熱量均勻地傳遞到液冷系統(tǒng)上，確保整個(gè) Pack 的溫度處于安全的狀態(tài)。

你可能會(huì)問，這樣的設(shè)計(jì)并沒有提升散熱效率啊。相反所有的模組緊湊排布，不是增大了熱失控蔓延的風(fēng)險(xiǎn)？

注意前面提到的鋁合金防撞結(jié)構(gòu)。在將冷卻管路移到模組下方后，原先多出的空間并沒有被模組填滿，e-tron 在這里布置了夸張的鋁合金框架。在發(fā)生碰撞的時(shí)候，這個(gè)鋁合金框架潰縮吸能，確保形變波及的模組數(shù)量降到最低，進(jìn)而降低熱失控蔓延的風(fēng)險(xiǎn)。

這樣的設(shè)計(jì)一箭三雕。

首先，規(guī)避了軟包電池的不足。通過鋁合金、導(dǎo)熱凝膠和液冷系統(tǒng)將各個(gè)模組做物理獨(dú)立。大幅降低了軟包電池一致性低、使用后期潛在的安全隱患。

其次，理論上提升了安全性。物理區(qū)隔開來的另一個(gè)好處是，理論上可以降低電池組發(fā)生意外形變時(shí)熱失控蔓延的概率。雖然還沒有經(jīng)過實(shí)際驗(yàn)證，但從設(shè)計(jì)角度，e-tron 的安全防護(hù)是堆得很足的。

第三，高效的熱管理系統(tǒng)是快充的基礎(chǔ)。導(dǎo)熱凝膠和密集的液冷管路將 e-tron 電池組的溫度波動(dòng)控制在 25 度 - 35 度的最佳溫度區(qū)間內(nèi)，保證了 0-80% 充電基本穩(wěn)定在 150 kW 之間。

當(dāng)然，這種設(shè)計(jì)也有一些犧牲。首先，軟包電池比能量高的優(yōu)勢(shì)不復(fù)存在，加裝底部防護(hù)板后整個(gè) Pack 達(dá)到了 715 kg，能量密度降到了 133 Wh/kg，與蔚來 ES8 70 kWh 版本的能量密度大致相當(dāng)。

我們文章開頭提到「e-tron 曝光的那些令人印象深刻的電池組性能和產(chǎn)能問題，都與軟包路線直接相關(guān)」，性能也就是 150 kW 快充，那么產(chǎn)能呢？面對(duì)超 20000 個(gè)積壓訂單，奧迪布魯塞爾的 e-tron 制造工廠運(yùn)營(yíng)時(shí)間最近降到了 6 小時(shí)/天，每周工作日也從 5 天下降到了 4 天。

因?yàn)槲挥诓ㄌm的 LG 化學(xué)工廠正在同時(shí)為奔馳 EQC、捷豹 I-PACE 和奧迪 e-tron 供應(yīng)電池。由于軟包電池的生產(chǎn)自動(dòng)化率較低，高端鋁塑膜的工藝還不夠成熟，對(duì)大批量生產(chǎn)的產(chǎn)能爬坡形成了很大的挑戰(zhàn)。捷豹路虎 CEO Ralf Speth 此前公開表示限制 I-PACE 銷量的不在于捷豹的產(chǎn)能，而在于捷豹能采購(gòu)到多少電池。

同樣的，LG 化學(xué)的電池產(chǎn)能不足也直接限制了 e-tron 產(chǎn)能的爬坡。

最后來總結(jié)一下，當(dāng)我看到 e-tron 令人印象深刻的快充和高達(dá) 715 kg 的電池組質(zhì)量、產(chǎn)能爬坡出現(xiàn)挑戰(zhàn)于一體時(shí)，立刻想到了特斯拉首席電機(jī)設(shè)計(jì)師 Konstantinos Laskaris 說過的一段話。

在車輛設(shè)計(jì)中，總是存在性能和制約性能的沖突。這些參數(shù)與性能、能耗、車身設(shè)計(jì)、質(zhì)量和成本有關(guān)。所有這些指標(biāo)都在某種程度上相互沖突。理想情況下，你希望它們共存，但考慮到成本限制，需要做出一些妥協(xié)。

奧迪做好快充這個(gè)用戶體驗(yàn)痛點(diǎn)，但在整備質(zhì)量、能耗方面做出了犧牲。但不管怎么說，e-tron 的表現(xiàn)還是優(yōu)于大多數(shù)傳統(tǒng)陣營(yíng)的純電動(dòng)車。有鑒于此，我們會(huì)繼續(xù)關(guān)注奧迪的下一款純電動(dòng)車。