电动汽车跑几年就得换电池?那是老通书了

产品时间:2022-03-15 00:53

简要描述:

文|张超人们为什么不愿意买电动汽车?除了担忧家里没地方充电,出门跑不了远程,另一大挂念就是电池衰减问题。传统印象中,“电动车跑个十万八万公里,电池就报废了”,“换个电池又要十万八万,比买台新车还贵”。外加电池在车辆成本中占了大头,电动汽车的二手保值率也令人堪忧。可是电动汽车生长到今天,动力电池真的还像手机电池那样短命吗?...

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本文摘要:文|张超人们为什么不愿意买电动汽车?除了担忧家里没地方充电,出门跑不了远程,另一大挂念就是电池衰减问题。传统印象中,“电动车跑个十万八万公里,电池就报废了”,“换个电池又要十万八万,比买台新车还贵”。外加电池在车辆成本中占了大头,电动汽车的二手保值率也令人堪忧。可是电动汽车生长到今天,动力电池真的还像手机电池那样短命吗?

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文|张超人们为什么不愿意买电动汽车?除了担忧家里没地方充电,出门跑不了远程,另一大挂念就是电池衰减问题。传统印象中,“电动车跑个十万八万公里,电池就报废了”,“换个电池又要十万八万,比买台新车还贵”。外加电池在车辆成本中占了大头,电动汽车的二手保值率也令人堪忧。可是电动汽车生长到今天,动力电池真的还像手机电池那样短命吗?最近,美国特斯拉Model 3车主卡齐·伊玛晒出一份里程清单,他的Model 3在2年中跑了10万英里(约16.1万公里),现在100%电量可以续航491公里,比新车时仅衰减了5%。

卡齐·伊玛的Model 3特斯拉的电池衰减特别慢特斯拉的槽点许多,但鲜有人吐槽特斯拉的电池寿命。在美国特斯拉车主社区Teslanomics上,一份针对2636辆特斯拉(多车型)电池康健状况的车主观察显示,大部门特斯拉在行驶10万英里(约16.1万公里)后,电池组仍保持了90%以上的有效容量。

Teslanomics针对特斯拉车主的观察来自荷兰和比利时的1462位特斯拉车主,也孝敬过一份观察陈诉:在前5万英里(8.1万公里),电池组普遍保持了95%有效容量,直到10万英里(16.06万公里),大部门电池组有效容量仍保持在92%以上。特斯拉的电池寿命,不仅获得车主普遍认可,也经受过极端工况磨练。美国加州班车服务公司Tesloop,一直用特斯拉营运。

2016年,Tesloop第一辆Model S 90D投入营运,到2018年就跑到了40万英里(约64.4万公里),期间两次更换电池组。2018年,Tesloop第一辆Model S 90D跑到了40万英里原装电池组坚持到19.4万英里(约31.2万公里)才被更换,而且其时电池容量只衰减了6%。新换的电池组寿命略短,在32.4万英里(约52.1万公里)就被换下,而且衰退幅度到达了22%,算是开报废了,但这组电池其实也跑了20.9万公里,而且特斯拉官方认为,这套电池组存在组装缺陷。Tesloop的特斯拉Tesloop另有一辆Model X,开到16万英里(约25.8万公里)时,电池只衰减了不到10%,直到32.5万英里(52.3万公里)首次更换电池组时,也才衰减了13%。

以这种衰减速度看,特斯拉车主险些无需为电池寿命担忧。固然,不是所有的电动汽车都叫特斯拉。

2019年,加拿大远程信息处置惩罚公司Geotab,通过收集全球6000辆纯电动车的使用数据,得出纯电动汽车平均每年衰减2.3%电量的结论。观察涵盖2012年至2019年公布的64款电动汽车,作为全球最脱销纯电动车型之一,日产聆风体现却很是糟糕。同为搭载24kWh电池组的车型,2013款聆风的电池在第7年衰减了20%,2014款的电池更短命,第5年就衰减了20%;2016款聆风更换了接纳新技术的电池组,电池容量在第4年才下降了8%。

搭载24kWh电池组的聆风,2014年时曾以启辰晨风之名国产,这款车的车主论坛里,近年来最热门的帖子就是怎么换电池。其中一位车主说,自己在2016年12月提了最后一批晨风,今年6月初跑到10万公里,电池容量还剩79.1%。也就是说,10万公里电池报废的说法,在老款聆风上完全建立。

影响电池寿命的关键因素都是锂电池,为什么特斯拉的电池寿命远胜聆风?谜底似乎很简朴——电池寿命,主要取决于完全充放电循环次数。电池放电历程,红色的为锂离子特斯拉Model S 90D实际续航凌驾400公里,每年跑2万公里,也就50次循环;24kWh电池组聆风的官方续航才175公里,同样跑2万公里,每年需要114次循环。电池充电历程,红色的为锂离子5年跑完10万公里,Model S 90D才履历过250次循环,电池还很“年轻”,聆风却多履历了320次循环,电池自然短命。

续航里程碾压聆风,是因为特斯拉接纳了能量密度更高的三元锂电池,聆风却选择了更守旧的方案——锰酸锂电池。特斯拉的三元锂电池守旧,也可以说是信心不足,而特斯拉敢于使用更激进的电池方案,信心基于他们的BMS系统(电池治理系统),这是电控技术的最焦点功效,也是电动汽车除电池系统、电机系统外的一大关键系统。BMS系统,主要是为了降低电芯纷歧致性,对电池组宁静和寿命的危害。

特斯拉的电池治理系统无论电动汽车用哪种锂电池,组成动力电池单元的电池组,都是由一颗颗电芯(电池单体)串、并联而成。正如世界上没有两片完全相同的树叶,电池厂商也永远造不出两颗容量、内阻、开路电压完全一致的电芯。

这种个体差异在出厂初始状态很是细微,却会随着电池组一连充放电循环而累计,导致各电芯SOC(荷电状态,SOC=0表现电池完全放电,SOC=1表现电池完全充满)、电压等状态越来越纷歧致。这种电芯间的纷歧致性,会从两方面影响电池寿命:一,电池组所有电芯同步充放电,因此电池组容量遵循木桶原理,取决于容量最差的那颗电芯。二,差别电芯内阻差别,电流通过,内阻大的电芯发烧更多,温渡过高又会加速电芯劣化,劣化进一步升高内阻,恶性循环重复作用,一旦高内阻电芯寿命终结,整个电池组就随着寿终正寝。

电芯纷歧致性危害太大,所以电动汽车就需要用BMS系统(电池治理系统)做电池平衡,消除差别电芯的SOC差异,最大化整个电池组的可使用容量。差别电池内部有差别的情况详细来说,BMS会通过传感器收集每个电芯和电池组的温度、电压、电流数据,再凭据每个电芯的实际情况,来分配如何充电,好比哪个电芯已经充满可以停止充电等,防止电芯纷歧致性随着时间推移扩大。

特斯拉的电池长寿“秘方”对于特斯拉来说,三元锂电池的高温宁静性较差,电芯纷歧致性带来的危害更大。为了将电芯初始纷歧致性降到极致,特斯拉直接接纳了制造工艺最成熟的18650锂电池(简称圆柱形锂电池),而不是锂聚合物软包电池。Model 3用的松下三元锂电池这又带来了新的挑战。

18650锂电池单体容量很低,要为Model S提供充沛动力,整个电池包需要7104节锂电池,每444节18650锂电池组成一个电池组,16个电池组密密麻麻阵列排布在底盘上。特斯拉电池包为了同时治理好7104个电芯,特斯拉研发出了性能极为强悍的BMS系统,还使用了液冷温控——冷却液通过铝管进入电池组内部,为电池做降温掩护。

此外,特斯拉每一组电池都有独立的BMS系统、独立的泄爆路径和独立的防爆阀,甚至每一节电池都由单独的保险丝毗连,一旦其中一节温渡过高,保险丝会自动熔断,掩护整个电池组。三元锂电池充电示意图反观日产聆风,方案却很纠结,一方面选择了成本低、稳定性强但能量密度偏低的锰酸锂电池,一方面为了集聚更高能量密度,使用了锂聚合物软包电池,每4个电池片叠成一个单元,总共48个锂电池单元。日产聆风和特斯拉model S电池对比锂聚合物软包电池的一致性不如18650锂电池,但胜在厚度薄、外貌大,均热、散热能力不错,因此聆风出于成本思量,自信地接纳了空气冷却系统,效果却是经常发生电池过热,不光电池寿命大打折扣,而且在美国等地,还引发过高温天续航普遍大幅缩减的投诉。由此可见,特斯拉电池寿命的超长待机,主要在于接纳了续航更长的三元锂电池,技术更先进的BMS系统和温控更有效的液冷系统。

反过来说,以聆风为代表的早期电动汽车,10万公里电池报废,也是因为这三块做得欠好。为什么现在不用担忧电池衰减如今,特斯拉的三元锂电池、BMS系统+液冷系统方案,早已成为市场主流,近两年推出的新车型,实际续航里程都能凌驾400公里。凭据国家最新质量认证尺度,500次循环荷电量不低于90%,1000次循环荷电量不低于80%计,也就是说,一辆续航400公里的电动汽车,理论上讲电池行驶40万公里之后才会报废。马斯克也公然表现,Model 3电池最低使用寿命为1500次充电循环,可以保证它行驶48-80万公里。

不外,40万公里终究只是个理论值,因为电池衰减还会受到车主使用习惯的影响。洛杉矶人亚瑟·德里森,是全球第一个将Model 3开到10万英里(16.06万公里)的车主,其时他的Model 3电池只衰减了2.5%,比卡齐·伊玛的车更低,而且他在全美自驾游期间,基本依赖特斯拉超级充电站网络充电。亚瑟·德里森和他的特斯拉德里森透露,他一直坚持浅充浅放,10万英里内只有两次将电量跑至10%以下,使用超充时也从不会一次充凌驾60%的电。

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浅充浅放的习惯,确实有益于电池康健。因为锂电池的充放电历程,就是锂离子嵌入脱出的历程,每次到场运动的锂离子越少,跑得越慢,对结构破坏就越小。

放电深度(DOD)越大电池寿命越短特斯拉也建议用户,不要经常用超级充电站充电,不要经常将电量充到100%,在低电荷状态下完成行驶之后,建议等3小时再充电。也有试验显示:40%的DOD(放电深度)对延长电池寿命最佳,好比从100%SOC放电到60%左右。40%的DOD可延长电池寿命现在你也许懂了,为什么手机电池衰减这么厉害——不仅放电循环次数多,而且放电深度也高。国家工信部划定,从2016年起,车企对电池、电机等焦点部件必须提供8年或12万公里质保(以先到者为准),许多企业也据此出台了保修政策。

通常,质保期内电池衰减凌驾20%,更换和维修用度均由车企负担,消费者无需担忧。此外,另有一些中国车企通过“换/租电”模式,减轻消费者对电池衰减问题的挂念。

除了一直走换电模式的蔚来,上汽、吉祥等车企也陆续推出了可换电车型。最后,电池技术仍在进步。

宁德时代电池制造工厂宁德时代已研发出零衰减电池,可实现1500次循环内的零衰减,总循环寿命可达1.2万次,现在这项技术已用于福建晋江的储能电站试点项目,未来也可能用于车辆动力电池。总而言之,如果你买的是大厂生产的主流电动汽车,而且不是用它来跑滴滴,如今险些无需为电池衰减担忧。

参考资料:Electrek:Tesla Model 3 with 100,000 miles shows extreme low cost and minimal battery degradationGeotab:What can 6,000 electric vehicles tell us about EV battery health?Fleet Europe:The truth about battery degradationClean Technica: New Data Shows Heat & Fast-Charging Responsible For More Battery Degradation Than Age Or MileageForbes :The Clock Is Ticking On Electric Car Batteries - And How Long They Will LastA review on the key issues of the lithium ion battery degradation among the whole life cycle。


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本文来源:米乐-www.hongzhongshe.com

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