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华系纯电智能家用SUV 20万公里电池衰减竟比手机低?

2020-06-22 19:33

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没人预想到,打破特斯拉记录的是一台来自中国的华系电动车

对于一台电动车而言,“电池衰减”是业内永远也绕不过的话题。由此带来的问题不仅会大大影响到车主的日常用车体验,甚至将整个电动车市场的二手残值拉到了一个“惨不忍睹”的水平线。网上一部分电动车车主表示:“车子开了3年后,续航里程能达到新车的一半就已经不错了......”

当然事情并非绝对,来自荷兰-比利时的特斯拉车主论坛做过这样一份由1462辆特斯拉(多车型)参与的续航样本调查。

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结果显示:在前8.05万公里(5万英里)时,绝大部分车辆都保持在95%的电池健康水平,到16.06万公里(10万英里)时,大部分车辆的实际续航也都保持在92%以上。这意味着,大部分的特斯拉车主在5万英里时,电池衰减不到5%,而这一数字在里程超过16.06万公里时,为8%。有人甚至断言,作为世界电动车领域的龙头,特斯拉的电池寿命代表了整个行业的最高水准。然而事实真的如此吗?

威马EX5跑了20万公里后电池衰减不到3%

     近日,一台里程数突破20万公里的威马EX5完成了电池包相关性能数据的检测。据车主表示,该车辆长期处于高强度、高负荷的使用场景之下,几乎每天都要在高速、工地、山路间往返通勤近400公里,对目前车子的表现与车况表示满意。然而威马汽车对该用户车辆的电池包进行数据采集和测试分析后,得出了令所有人难以置信的结果:

在近20万公里的行驶过程中,总计充电次数约1500次

1500次的充电过程中,有近90%的比例使用的是快充

采用电池包标准容量测试方法,三次测试结果显示衰减率均值为2.85%

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用户行驶20万公里的威马EX5电池包

以上数据牛在哪里?牛在这台威马EX5完全打破了业内对于电池生命周期续航的传统认知。20万公里,1500次充电,日常通勤以高速为主,用车强度是普通家用车的10倍,可以说对电动车十分“不友好”。最要命的是,其中90%的充电过程为快充,而快充是被无数案例与实验验证过的最影响电动车电池使用寿命的充电方式(Dalhousie大学的Jeff Dahn教授的研究表明:以提高电流的方式来实现快充,这样会导致电池容量的加速衰减)。

然而正是这样一位“倒行逆施”的车主,一不小心打破了特斯拉的记录。20万公里电池损耗不超过3%,从此成为新的“行业天花板”。更夸张的是,这位车主买车时并没有选装电池包加热,就靠着自身标配的冷却系统便取得了如此逆天的成绩。

相信不少看了前面数据的网约车司机们都开始蠢蠢欲动了吧?别着急,后面的内容更硬核。

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20万公里电池包(拆包后)

 

比金子还珍贵的数据样本

这台里程近20万公里的威马EX5对其自身品牌意义有多大?通俗一点来说,这是比金子还珍贵的数据样本,珍贵到足以让威马视若珍宝。对于公布的测试结果,还是能看出一些端倪。

 

测试项目

测试结果

1

电池包容量衰减(国标法)

2.85%

2

电压差(静态SOC 100%)

25 mV

3

负极绝缘阻抗

3895 MΩ

4

正极绝缘阻抗

979 MΩ

5

电池包箱体气密性

9 Pa/min

6

电池包热管理水管气密性

11 Pa/min

威马检测标准远高于行业标准,针对电池包系统的检测流程共计48项,涵盖EOL(电池包下线检测)、电性能、热管理性能、气密性、内外系统及机械连接等板块数据测试采样。其中EOL和电性能测试尤为重要,可以说是电池包测试的核心环节。它包括静态电芯电压及压差测试、静态电芯温度及温差测试、BMS绝缘功能测试、高压采样测试、高压互锁功能检测、继电器功能测试、耐压测试、DCR直流内阻测试、CAN通讯测试等近百余项的测试及数据统计。而这其中,有四项核心测试指标是需要我们重视起来的:

 

【电池包标准容量测试】随着锂电池使用时间及充电次数的增加,电池容量会自然衰减,衰减率越低,车辆的续航里程就越稳定。

 

【电压差测试】电池包的性能数据中除了电池衰减性外,另一个重要数据就是电压差。电压差增大不仅会造成电池包容量的过快衰减,导致续航里程下降,还会影响车辆在急加速时电池包大功率放电的稳定性。因此,由电压差数据所反映的电压一致性尤为重要。

 

【绝缘测试】电动车具有很多高电压部件,在老化后绝缘下降,漏电电流达到一定值时,可能会产生危险。

 

【气密性测试】气密性关乎到每个电芯工作的正常运行环境,良好的气密性可以为电池包提供较高等级的防水、防尘保障。

 

电池包容量衰减的成绩前面已经“吹”过,这里不再赘述。我们来看一下【电压差】的结果,从威马公布的“静态电压差结果曲线”来看,该车20万公里时电池的压差平均为20mV,最大仅40mV,与出厂时的状态相比几乎无变化。这是个什么概念?回想一个生活中我们都会遇到的场景:当一颗快没电的AA电池与一颗全新AA电池混用,其使用效果与续航甚至不如两颗电池容量濒临枯竭的旧电池。

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其实电动车的电池包也是这样的原理,一颗颗小小的电芯组成了一套体量庞大的电池包系统,其表现遵循“木桶原理”:容量最小的一颗电芯,决定了整个电池包的性能表现。一方面,压差增大会连带影响电池容量,造成电池容量的过快衰减;另一方面,电压差的增大,还会影响车辆在急加速时电池包大功率放电的稳定性,因此由电压差数据所反映的电压一致性尤为重要。而作为一台行驶了接近20万公里的电动车,其电池包电压差表现依旧如新车一般健康,这要归功于威马自有的BMS电池管理系统。该系统对电池进行实时监控,根据采集的信息调节参数进行动态管理,可有效管理、延长电池使用寿命;控制策略上对电池过充、过放、过流等场景进行了严格的监测和保护,最大限度的避免由于使用不当或不利工况环境等对电池造成的损害。

5

 

再来看【绝缘阻抗】,电动车里有着很多高压回路,而一旦绝缘阻抗不够,高压电漏电所引发的短路便会在车内掀起一场大型“灾难”。来看一个公式:

漏电流=电池最大电压/绝缘阻抗

   因此,绝缘阻抗越大,则漏电流越小,越安全。而绝缘阻抗会随着充放电次数,使用时间的增加而恶化。

6

 

目前业内公认的浅充浅放是最好的充电方式。锂电池的充放电过程,就是一个锂离子嵌入脱出的过程。在充放电过程中,每一次参与运动的锂离子越少,对结构破坏越小;每一次参与运动的锂离子跑得越慢,对结构破坏也越小。如果锂离子跑得差不多了,还要持续从里面抽取锂离子,对电池就会有损伤。而快充过程中提高电流的做法,便是以几倍速度加快了锂离子的运动速度。如果非要给用车习惯排个序,那么最好的方式依次是:

慢充+浅充浅放 > 快充+浅充浅放 > 慢充+深度充放 > 快充+深度充放

显然,我们这位威马EX5车主并没有采用最佳的充电姿势。看数据:20万公里后拆下来的电池包,正负极阻抗依旧分别达到了3895MΩ与979 MΩ。这说明整个电池包的绝缘性能并没有因为长时间、多次快充的高强度用车习惯而明显下降。威马EX5在车辆“耐老化”这一层面下了很大功夫,从电气间隙、爬电距离到绝缘层材料、厚度等等都做到了业内标杆的水准。

测试过程中,威马使用了更高的1000V级别标准(是车辆工作电压的2倍以上),耐压测试则是在1500V的环境下保证系统工作状态的稳定、安全,这也解释了为何这台EX5在承受了超过千次快充后,依旧可以充满活力,关键是“承压能力”强。

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最后来看【气密性测试】,说白了,这一点跟我们手机中的IP58/IP67的防护等级是一个道理。测试数据电池包箱体气密性为9 Pa/min,电池包热管理水管气密性为11 Pa/min,完全满足防护测试等级中最高的IP68标准。其中第一位数字6代表完全防止外物及灰尘侵入,第二位数字8代表电池包可以无限期沉没在指定的水压下,确保不因浸水而造成损坏。而支持这一切的是DP780高强度钢材冲压而成的电池包壳体与进口罗杰斯BISCO高弹体硅胶系列密封垫。

IP后第一位数字防尘等级

数字

防护范围

说明

0

无防护

对外界的人或物无特殊的防护

1

防止直径大于50mm的固体外物侵入

防止人体(如手掌)因意外而接触到电器内部的零件,防止较大尺寸(直径大于50mm)的外物侵入

2

防止直径大于12.5mm的固体外物侵入

防止人的手指接触到电器内部的零件,防止中等尺寸(直径大于12.5mm)的外物侵入

3

防止直径大于2.5mm的固体外物侵入

防止直径或厚度大于2.5mm的工具、电线及类似的小型外物侵入而接触到电器内部的零件

4

防止直径大于1.0mm的固体外物侵入

防止直径或厚度大于1.0mm的工具、电线及类似的小型外物侵入而接触到电器内部的零件

5

防止外物及灰尘

完全防止外物侵入,虽不能完全防止灰尘侵入,但灰尘的侵入量不会影响电器的正常运作

6

防止外物及灰尘

完全防止外物及灰尘侵入

IP后第二位数字:防水等级

数字

防护范围

说明

0

无防护

对水或湿气无特殊的防护

1

防止水滴浸入

垂直落下的水滴(如凝结水)不会对电器造成损坏

2

倾斜15度时,仍可防止水滴浸入

当电器由垂直倾斜至15度时,滴水不会对电器造成损坏

3

防止喷洒的水浸入

防雨或防止与垂直的夹角小于60度的方向所喷洒的水侵入电器而造成损坏

4

防止飞溅的水浸入

防止各个方向飞溅而来的水侵入电器而造成损坏

5

防止喷射的水浸入

防持续至少3分钟的低压喷水

6

防止大浪浸入

防持续至少3分钟的大量喷水

7

防止浸水时水的浸入

在深达1米的水中防30分钟的浸泡影响

8

防止沉没时水的浸入

在深度超过1米的水中防持续浸泡影响。准确的条件由制造商针对各设备指定。

 

结语

OK,不知道以上“硬核知识点”各位可以吸收多少。事实上我们可以完全可以从另外一个角度去解释“20万公里电池衰减仅为2.85%”这一情况。首先一点,威马是目前造车新势力阵营中率先可以在自有工厂中完成电池包装配与质检的品牌,目前已经积累了相当丰富的经验;其次,自研的BMS电池管理系统和独创的热管理系统功力尚有余量,即使在极为苛刻的工况之下依旧可以保持整个电池包系统处于高效、稳定的工作状态。最重要的几点,也是被许多人最容易忽视的地方:

就在无数品牌忙着推APP,给未来画饼的时候,威马在整个行业里第一个对动力电池承诺终身质保的品牌;

就在无数品牌忙着性能超越特斯拉,刷新零百加速记录时,威马将精力更多的投放在普通消费者更为关心的电池寿命与安全上;

就在无数品牌还在为推出自己第一款量产车而摇旗呐喊的时候,已经有威马跑完了20万公里依旧状态如新。

有人说中国的新能源汽车市场就像一群勇士在黑暗中摸索前行,要有光,勇士们才能找到方向。与特斯拉般划破天际的华丽焰火不同,威马EX5“ 20万公里电池衰减不超过3%”的成就更像是指引勇士前进方向的一盏微光,用坚实的步伐走向用户、走向中国家庭。

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