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走出电动汽车电池电量的理解误区

  本站   2018-09-04 次浏览

  据中国汽车工业协会数据统计,2015年新能源汽车销量331092辆,同比增长了3.4倍。同时,业内普遍认为2016年新能源汽车销量还将持续高速增长,预期销量或将超过70万辆。

图1 我国新能源汽车销量

  与此同时,随着国内的新能源汽车用户数量的增多,作为新能源汽车重要组成部件的动力电池也越来越多地引起了消费者的关注。和手机、iPad等电子产品一样,电动汽车的电池也一直困扰着行业发展。同时,消费者由于对动力电池的认识不够深入导致一些理解上的误区。

  很多细心的车友发现,在给电动汽车充电时,并不能充到厂商所宣称的那么多的电量。虽然国家已经对电动汽车行业制定了一整套的国家标准,其中国标“GB/T31486-2015”就对动力电池的容量检测做了详细的规范,任何一个厂家都绝不敢以身试法。但厂家公布的数据与消费者实际体验之间又确有差距,这原因到底何在了?

  一、对电池电量容易产生的误解

  1、标称电量=充电电量?事实上并不相等!

  首先,我们来看一个概念“安全冗余”。这是从电池安全的角度考虑,电池的初始电量中,生产厂家会保留一部分电量不被使用。以大家熟悉的比亚迪“秦”为例,下图中系统显示电池电量为0时,其实系统还预留了6~8%的电量。同样,系统显示电池充电已经为100%时,其实也预留了2~3%的余量。

图2 电池安全冗余示意图

  厂商之所以这样做,只为了两个字“安全”。因为电池既不能充的太满,也不能放的太空。如果充得太满,万一充电系统有故障就可能出现“过充”造成事故。最常见的例子莫过于使用杂牌充电器充爆手机了。

  同样,电池管理系统也预留了一定的“底部冗余”作为保底。这主要是考虑到车辆可能长期存放,必须在消费者认为的0%的状态下还有少量的电量。

  另外,如果电池每次在使用电压范围内都满充满放,其使用寿命将会显著降低。月满则亏,水满则溢就是这个道理。设定电池上下端的“冗余”也是对使用寿命上的考虑。

  除了混合动力的比亚迪“秦”这样设置外,其他纯电动汽车也采用了类似的设置。例如,特斯拉在上端保留10%左右的冗余,底部也保留了10%的冗余。即它显示100%时,实际上只有电池真实容量的80%。相比之下,由于比亚迪所使用的电池为磷酸铁锂电池,其安全性较高、使用寿命较长,所以其保留的冗余也要比特斯拉少。

图3 特斯拉的电池组

  从上面的例子我们可以看出,仅这个“安全冗余”一下就去掉了10%~20%的容量。因此才造成了消费者充电时所充电量与厂家宣称电池电量的不一致。可是厂家也是为了不出安全事故,这点需要大家相互理解。

  2、电表充电量=充电电量?事实上也不相等!

  曾经有人专门安装了电表来测量自己爱车的充电量。对于这样有钻研精神的车友,笔者十分钦佩。但从专业的角度来看,这样的测试意义是十分局限的。

  国家标准中,对汽车电池容量的测试环境条件有详细的规定:温度为25℃±2℃,相对湿度为15%~90%,大气压力为86kPa~106kPa。同时对测量仪器、仪表的准确度也有明确要求:电压测量装置:不低于0.5级;电流测量装置:不低于0.5级;温度测量装置:±0.5℃;时间测量装置:±0.1%。

  而普通家用电表的精度等级在2级(测量精度为±2%~±3%)。对于车友们简单安装电表进行充电电量测试,是不能真实反应电池实际电量和充电电量的。实际充电量与电表显示数据之间必然将有差异。

  注:电池电量=电池容量*电池包总电压

图4 用户通过家用电表测充电量

  二、影响电池电量的几个因素

  1、温度影响电池性能及电量

  对于不同材料的电池,气温过低或过高,都会影响电池的性能及电量。有专家曾提到,低温是“电池杀手”,这个说法一点也不夸张。我们可以从下图中看到低温对电池性能的影响。从常温25度到-20度,电池放出的电量降低了近30%。

图5 低温下放电的电量变化表

  同样,温度越低充电时间也就越长。同时,厂家为确保低温下安全充电,往往会降低充电电流,从而大大延长了充电时间。从常温到零下25度,充电时间延长40%以上。

图6 低温下充电的电量变化表

  此外,由于新能源汽车(特别是纯电动汽车)在冬天必须使用空调制热,温度越低空调系统负荷也就越大。因此,必然加剧汽车电池电能的消耗,进入冬季后电动汽车的续航里程也会相应缩短。

  2、电池电量的正常衰减

  对于消费者来说,在用车两年后、三年后,电池电量又会变化多少?这估计才是咱们消费者最为关心的问题。

  为此,美国电动汽车协会对特斯拉Roadster进行了调研。如下图的数据所示,电池的衰减呈现了两个趋势,一是行驶里程越长,衰减越大;二是温度越高,衰减越大。行驶里程和温度是两个很重要的影响因素。

图7 特斯拉Roadster电池衰减图

图8 静止状态下电池容量随时间衰减图

  此外,对电池或车辆正常存放时的衰减情况专家也做了研究。结果表明:车辆即使不运行静态存放时,电池的电量也会逐渐衰减。

  综合看来,车辆行驶里程越长电池电量衰减越大,此外车辆如果长期存放时电池电量也会有所减少。

  三、如何开好电动汽车

  避免急加速和急减速。那么如何驾驶电动汽车可以更省相信很多车友都知道,驾驶传统汽车时如果想要节油,就应该尽量平稳的驾驶,尽量电了?如何增加续航里程?

  答案就是:尽量使用经济模式,少急加速和急减速以让电池的电量尽可能的释放。

  现在许多新能源汽车都有“驾驶模式选择”功能,而且绝大多数都会有“经济模式”。其原理就是让电脑控制车辆以最经济的方式行驶。这是最简单有效的增长续航里程的方法。

图9 比亚迪秦的ECO经济模式按钮

  可是为何电动汽车也不要急加速了?可能很多车友会好奇。

图10 三元材料的不同电流倍率的放电图

  上图是三元材料的不同电流倍率的放电图, 1C到25C分别表示不同的电流倍率。由于电池具有一定的内部阻抗,电流倍率越大相同容量比率下的放电电压越低。

  图中最低的倍率1C和最高倍率25C之间,在相同的截止电压下,横轴上的比率差了10%以上。这就意味着大电流时总有这个几百分点的电不能放出来。

  急加速时,电机需要电池在短时间内供给它更多的电,如上所述这种大功率放电的后果就是一部分的电放不出来。但是如果下次用比较平稳的方式开车,这部分电依然还在。下面这张图给出了大功率放电后,再接着用小功率放电的数据。通过数据,我们可以直观地看到驾驶电动汽车时,也需要尽量平和地操作。

图11 大功率放电后小功率放电数据

  同样,在减速时也避免剧烈踩制动踏板。我们知道,电动汽车有两套制动原理,一是传统的液压制动系统,另一个则是电机在动能回收时的制动效果。以在比亚迪搭载的博世iBooster系统为例,轻度制动时制动力完全由电机动能回收所产生,车辆的动能被回收作为电能储存。只有大力制动时,传统液压制动系统才介入,这时车辆动能一部分就转化为摩擦热能被白白地浪费掉了。

图12 比亚迪搭载的博士iBooster系统

  总结

  回顾全文,总结如下:厂商公告里的标称电量只是说明电池刚刚出厂时的电量,它真实发挥的电量估计只有80%左右,它受驾驶习惯和环境温度影响也很大,再加上衰减一部分,用于行驶的电量自然越来越低,这是和燃油车不一样的地方。但使用“经济模式”以及温和地驾驶车辆也可以省电并增加续航里程。现在,新能源汽车已经越来越多地出现在我们的生活中,相对传统汽车消费者对它们还缺乏了解。相信随着新能源汽车的普及,人们也会对它有越来越多的认识。

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