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e-TNGA平台是丰田与斯巴鲁合作开发的一个纯电动平台,从下图来看,e-TNGA架构中前后轴电机设计是固定的,并且预计也可以通过变换电机组合来形成不同的驱动组合。除了驱动模块固定之外,电池宽度也是固定的,这应该是为了打造统一标准的电池组以方便控制成本。除此之外,在e-TNGA架构中,车辆前后悬距离、轴距长度、车宽都能够改变。

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在今年的4月份,中国正处于抗疫的火热阶段,丰田一口气发布了三款基于e-TNGA的纯电动车型,奕泽(一汽丰田),C-HREV(广汽丰田)、雷克萨斯UX300e(进口)。三款车的电机电池主要参数如下表格,三款车的三电系统基本可以确定共用,电动汽车BOM成本中,三电成本占比最高。三电系统共用,可以极大的降低开发成本。

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下图是奕泽铭牌,可以看到平台电压355.2v,电池峰值功率150kw,电池额定容量153Ah,电池包能量54.3kWh(355.2*153)。整车百公里能耗大概13度电左右,这是一个比较优秀的数字,理论上应该比这个数字还要低,因为电池有个使用SOC窗口,一般这个窗口不会是100%,假设为90%的使用窗口,54度电实际可使用的只有39度电左右。

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提到丰田的混合动力系统,无出其右,丰田的混合动力畅销市场20多年,混合动力系统中电池也是极其重要的部件。这样算来从第一代的普锐斯的镍氢电池,到现在第四代的锂电池,丰田对电池系统的研究至少20年。虽混合动力电池比纯电动的电池容量小得多,二者的侧重点不同,但是电池的基本设计要求其实大同小异。下图是雷车UX300e电池裸照,奕泽的电池包理论上跟这个图是一样的。

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从网上找到的信息,奕泽EV电芯由松下提供,这是真电池巨头,跟特斯拉之间的相爱相杀都够写本书了。松下的电池技术没的说,只是前期太过于依赖特斯拉,过于专注圆柱形电池,与方形电池渐行渐远。松下收购三洋之前,三洋主打方形电池,主要用在HEV车型上。奕泽该电池包采用的新开发的方形电芯,电芯参数如下。本田和马自达电动车也将采用该款电芯。

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从参数上看该电芯似乎有点落伍,目前新上市车型电芯化学体系不是811,都不好意思开发布会。不过622化学体系相对而言比较成熟,能量密度和寿命方面平衡性比811要好的多,这也是丰田雷车10年百万公里质保的底气。从下面这张图看,电池使用10年后,第二代普锐斯的电池容量大概可以保持75%,而奕泽比这个数字更加优秀。当然目前市场上是觉得找不到跑了十年的奕泽的,这些数据都是在实验室加速老化试验测试得到的,一般与实际情况相差也不会太远。

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电芯标称电压3.7v,电池包电压355.2v,因此可以推断电芯串联数为96串,通过电池容量,电芯容量可以推断电芯并联数为3并,所以电池包总共由288(96s3p)个电芯。从上图可以看出该电池包底层8个模组,上曾3个模组,总共11模组,模组串联,地下模组9串3并,上层模组8串3并电芯,这种容量不一直的模组在电动车电池包中挺常见的。该电池包总重量大概为350公斤,这样算下来能量密度为155wh/kg,谈不上一个特别优秀的数字。

电池包与车身底盘共用结构件,这是纯电动车平台专有的设计。在保证车身安全的前提下,既能够减少结构件,减少车身重量,同时还能减低开发成本。

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通常处于侧碰条件安全考虑,电池包侧方需要留有一定的间隙用来溃缩吸能,为了吸收侧方碰撞的能量,不同的主机厂有不同的设计方案,丰田利用冷却系统的风管来吸收部分能量,优化了结构设计。丰田为避免发生严重碰撞时,严重挤压造成高压线束被破坏将高压线束布置在电池包中间。

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奕泽电池包的冷却系居然是风冷,不是液冷,总体而言风冷比液冷冷却效果要稍微差一点,不过风冷设计得有优秀冷却效果也会非常优秀,相对而言Nissanleaf电池包的设计就更极端了,直接没有冷却系统,温度传感器也只有几个,这是什么样的自信啊,不过人家就是没有一辆车起火,所有热管理具体采样风冷还是液冷跟电池冒烟起火没有直接关系。

因为采用风冷,为了优化空气流畅,加快散热效果,电池模组间的间距相对而言比较大。下图是奕泽整车热管理系统,为了加快电池散热速度采用了并联的冷却管路冷却电池包。

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温度和电流非常影响电池包寿命,反复进行急速快充和高温对电池的寿命影响非常大,因此奕泽的最大充电功率控制在50kw,风冷系统也进行非常多的优化设计。正是由于这些设计丰田才敢许下电池10年百万公里的质量保证。

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从参数和技术方案来看,奕泽跟国内的传统车企比较,造成新势力比较并不占优,略显中庸,但所有方案中走的是安全稳妥成熟的方案,安全和寿命是考虑的第一位,续航和充电速度才是第二位。

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