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你可能不知道,现在的纯电车,真的可以服役超百万公里!

11-16 16381 陈靖航  

纯电动车啥都好,就是貌似不大耐用。这是很多人对纯电动车这种早已经不那么新鲜的新鲜事物的固有看法。其实人们对纯电动车耐久性的担忧并非空穴来风,在很长一段时间里,纯电动车的电池一直都是影响寿命的最大因素。

 


为什么电池会影响纯电车的寿命?在人类电池技术没有特别大发展的当下,纯电动车上用的锂电池,和手机电脑等其他电子设备上的锂电池,其实结构上是没什么大区别的。而锂电池这种玩意的先天物理特性就意味着,它的衰退是无法避免的。而且在一般情况下,这个衰退速度还不慢。

 

所以早期的纯电车普遍存在用了3-5年电池就续航暴跌,直接导致车子失去继续使用的价值。这是很多人对纯电车担心的点。但现在都已经快2023年了,现在的纯电动车,还像之前那么脆弱吗?

 

 

自从纯电动车开始火热以来,车企的研发部门每天研究的目标,基本都集中在如何尽可能延长电池的物理衰退期。电池的衰退速度由两个方面决定:一是电芯本身的材料,另一个是电芯成组和电池包的结构。在开始下面的技术干货之前,大家首先要知道电芯和电池包的结构关系:电芯本身是电能储存和释放的载体。而很多个电芯会构成一个个电池模组,就像下图所示的颜色不同的模块,那就是电池模组。而把多个模组拼在一起,用一个大壳体封装好,安装在底盘上,这个大壳子和里面的一大堆电池模组和相关的线路、散热冷却之类的附件,构成了电池包本身。

 


首先说电芯本体,正如上文所言,车用动力电池电芯的结构,和我们在手机电脑上看到的锂电池本质上是没有什么区别的。锂电池的结构其实非常简单,它分为三个大部分:正负极、导电介质和分隔膜。原理同样很简单,存储在正极的电子往负极跑,电解质就是“跑道”本身,而因为同时出发跑完负极的电子实在太多,为了防止“人多”失控,在“跑道”的中间会有一道“限流闸”,这道闸就是隔膜。

 

如果同时出发的电子数量一致,但电子从正极跑到负极的速度越快,意味着这块电芯的放电速度越快,反而言之,从负极跑回正极的速度越快,这块电芯的充电速度就越快。而如果单位时间内同时出发的电子“人数”越多,到达负极(或正极)的“人数”越多,这块电芯的电流就越大,这种电子的运动过程,技术上叫电子迁移率。而从放电速度,取决于正负极的材料,电芯的放电电流大小,则同时取决于电解质、正负极材料和隔膜本身。

 


所以你所看到的诸如石墨电池、无钴电池之类的,听着就高大上的技术名词,它们大多数都是在电芯的正负极材料上动的手脚。通过换用更好的材料,能大幅度改善电芯本身的电子迁移率。我们现在看到的什么800V超快充、600千瓦充电之类的技术,都得依靠电芯本身结构上的优化。

 


上面说了电芯材料的优化,接下来说说电芯成组的优化。其实这个说白了,就是在有限的空间(毕竟电池包体积有限,不可能无限制扩大)里尽可能塞下更多的电芯。这里大概经历了几个技术阶段:


1、特斯拉早期的18650圆柱形电芯时代,技术特点是密密麻麻成千上万块电芯铺在电池包里,很容易热失控,对电控系统要求也极高。

2、VDA方形电芯时代,至今仍然是绝大多数电池供应商的标准方案。也就是上图大家看到的这种,一个个的长方形电芯模组直接放在电池包里,能有效提高电芯密度,但仍然不太够看。

3、比亚迪的刀片电池、广汽的弹匣电池为代表的,基于磷酸铁锂技术的条状电芯。这是电芯成组技术的一次技术飞跃,第一次完全抛弃了电芯模组,直接把电芯封装在电池包内,相比VDA路线提高了大概20%左右的电池包能量密度。

4、特斯拉、零跑等车企的CTC(或称CTB)技术。这是上面技术路线的再次演化,把电池包本身直接抛弃,电芯直接封装在底盘上,和底盘其他构件一道成为车辆底盘的受力件。这是当下电芯封装的最高效率形态,但对电芯安全性,车辆底盘结构设计要求极高。


第一阶段的实施者仅有特斯拉(以早期型Model S为主,蓝牌,如今路面能见度不高)和日产早期的LEAF(聆风)车型。如今大多数车企停留在第二阶段,第三阶段主要由国内车企推动,而第四阶段的推动者,目前仅有特斯拉和零跑汽车两家。不过预计,大多数车企都会陆续上马类CTB技术。


 

但哪怕是当前的液态锂电池技术下,通过近几年来电池行业对电芯结构的不断优化,现在车用动力电池的寿命,已经比以前有了非常大的提高。电芯寿命有一个指标,叫循环数。

 


一块电芯完全放电,再完全充电算一次循环。2007-2013年,大部分车用动力电池的循环数在300-500次左右,这意味着一块续航300公里NEDC的电芯,在没有算法优化的前提下,最多3年就会掉到正常寿命的50%2014-2016年,得益于国内纯电动车的爆发式发展,直接助推了电池技术发展,循环寿命提升到了600-800次左右。以当时主流的NEDC续航400公里的电池包算,大概在5年左右,就会掉到50-60%续航寿命。

 

2018年是一个节点,包括宁德时代,ATLLG化学等动力电池巨头开始了“军备竞赛”,在技术大爆发下,电芯循环数提高到了800-1000次循环,而且这个时间点,市场出货的电池包,基本上已经可以实现520-600公里NEDC续航了。这时候已经开始有车企打出了8年电池保修的销售政策。这也是因为,18-19年的电池,基本上已经可以在没有特殊算法优化的基础上,做到8年衰退到60%的水平了。

 


电池寿命的突飞猛进是从2020年开始,以比亚迪刀片电池诞生为开端。当时包括广汽、特斯拉、宁德时代等都推出了经过深度结构优化的自研电芯。电芯的单体循环寿命猛然提高到了1500次左右。到了2022年,电芯单体循环寿命大部分都在1500-1800次之间,部分新技术的电芯寿命会超过2000次。如果按照现在越来越多新车搭载的,出货容量在80-110千瓦时的电池包,电芯单体寿命1500次计算,22年的纯电动车,哪怕没有电控算法加持,使用10-12年,连续行驶里程70-90万公里后,电池容量也只会衰减到满状态的80%左右。

 

 

前面我们花了很大篇幅去介绍电池硬件上的进化。但其实软件算法的作用同样非常重要。软件算法是啥?简单说,针对电池的电控算法主要分为两块,一块叫磨损平衡,一块叫稳态控制。稳态控制意思是时刻保持电池工作状态的稳定,包括控制电芯和电池模组的温度,电池包漏电、静电控制之类的,简单说,稳态控制模块是为了保持电池的稳定运行用的,对电池寿命有帮助,但不太直接。

 


直接影响电池寿命的是磨损平衡算法。啥叫磨损平衡?前面我们说到,电芯是有循环寿命的,但具体是什么让电芯有寿命的折损?作为一种化学反应装置,电子在电芯里的每一次移动,理论上都是会对整个电芯结构产生很细微的不可逆损伤的。这种损伤积小成多,就构成了电芯的自然磨损。

 

而一个电池包里有成千上万个电芯,每一个电芯在放电和充电时,磨损都是不一样的。如果有部分电芯磨损过度,另一部分电芯没怎么磨损,而电池包还在用正常的功率输出的话,这些过度磨损的电芯会产生高热,最极端的结果,可能会引起电池包内部自燃或内部爆炸。实际上,早年相当一部分电车的自燃或爆炸,这就是个诱因。

 


磨损平衡算法,就是利用软件算法,尽可能平衡每一块电芯的磨损,让整个电池包每一块电芯都尽可能保持基本差不多的磨损率。如果算法得当,可以极大延长电池的整体寿命。丰田的新车bZ4X就是电控算法做到极致的代表车。这车的电芯并不先进,硬件循环寿命也不高,但丰田硬是通过电控算法,把这块电池的寿命,做到了10年衰退不超过10%。不是我们吹丰田,这车的电池算法,确实是目前我们所看到的量产车的磨损算法里最强大的。

 

 

所以无论从硬件还是软件上看,现在的纯电动车已经可以实现百万公里没有太大的电池磨损了。但有意思的是,现在我们所看到的几乎所有纯电动新车里,在电池这块基本都是偏科生,有的专注软件算法,电池本体不先进。有的电池本体先进的很,但算法很一般。

 

我们很好奇,什么时候,哪个品牌,会推出一款,同时拥有先进的电池,和优秀磨损平衡算法的新车呢?哪怕这款车定价稍高,但我们相信,愿意购买这样的车的,应当是大有人在。

 


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全部评论
kopima
2022-11-16
聆风这车子真不错,当我提了车带上美女 ,就出去游玩了
KL灬自在
2022-11-16
有台车真的好啊
是我kiba
2022-11-16
比亚迪这车各方面都没的说,买就完了。
哔哩噼呖
2022-11-16
真的假的吧!送美女车模!
冬成十三
2022-11-16
聆风越看越好看,越看越喜欢!
黑挥白
2022-11-16
降价了,还是挺好的👌👌可以
聆风在国内销量还是比较好的,得到了不少用户的认可
扣可哦苦苦
2022-11-16
看完文章我深深的沉思了一会儿,然后默默的告诉自己。。。。。洗洗睡吧。。。
这个好棒我喜欢啊
Kotonoha
2022-11-16
这款车如果只是作为市区内代步那还是非常不错的
jocabi请离开
2022-11-16
厉害了,美系的车就是颜值高,硬朗
荷包蛋米酒
2022-11-16
丰田给人以种很踏实的感觉,我还是挺喜欢的。
妈诶这年轻人
2022-11-16
很硬派的车,男人都喜欢吧!!!
波斯猫丶
2022-11-16
我等国七
辰钩
2022-11-16
比亚迪,在我们国人的认知中,地位那是相当的高
海默赛克斯
2022-11-16
你讨厌父亲的平庸,却不知他也是曾怀揣梦想的男孩, 你讨厌母亲的唠叨,却不记得她曾也是个对镜贴花的女孩,身无饥寒 父母无愧于我 人无长进 我以何待父母
句句有回应_
2022-11-16
反光严重 这几张看不清具体长啥样
acg鑫
2022-11-16
现在好像喜欢比亚迪的人不多了
罔闻メ
2022-11-16
当初我差点也买特斯拉了!
帆小帆nia
2022-11-16
好车是好车,但实力不允许啊。
大裳杆君
2022-11-16
非常不错的一款车,高端大气上档次低调奢华有内涵,聆风的这款车真不错
阿永永哥
2022-11-16
下次叫它把底盘造高一点,价格再低一点,让大家去买吧!
每个男人都有一个有车梦
不是说买丰田可以搞定丈母娘么?我也没见到有几个靠这车搞定的呀
黄仕浩
2022-11-16
特斯拉挺好的,销量也很不错,买车首选特斯拉!
比亚迪这款车型不错的哦!只要自己喜欢的就是好车!
何所哀
2022-11-16
我觉得还是入手“雅迪”更好
-Hermited-
2022-11-16
确实不错,看得我心痒痒,可是兜里没钱啊!
老板的座驾
听自己话
2022-11-16
特斯拉,你的步伐迈的有点大,还是悠着点儿吧!
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