自2015年以來，中國新能源汽車市場(chǎng)進(jìn)入爆發(fā)期。根據(jù)中汽協(xié)的統(tǒng)計(jì)，2015年中國新能源汽車生產(chǎn)340471輛，銷售331092輛，同比分別增長(zhǎng)3.3倍和3.4倍。作為中國新能源汽車的排頭兵，也是唯一能與在國際上風(fēng)光無限的特斯拉相媲美的企業(yè)，比亞迪的新能源汽車也大受追捧。
據(jù)乘聯(lián)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，2015年全年，比亞迪新能源汽車?yán)塾?jì)銷量近6.2萬臺(tái)，同比增長(zhǎng)234.7%。其中，比亞迪秦賣出近3.2萬臺(tái)，同比增長(zhǎng)116.3%，自上市以來累計(jì)銷量近4.7萬臺(tái)。這些銷售數(shù)據(jù)表明，比亞迪秦幾乎支撐了公司新能源車的“半壁江山”，同時(shí)也成為當(dāng)前中國新能源乘用車中最受消費(fèi)者歡迎的車型。
從消費(fèi)者的反饋來看，秦的熱銷主要得益于行業(yè)標(biāo)桿式的優(yōu)異性能表現(xiàn)：百公里加速5.9秒，百公里油耗僅1.6L，純電狀態(tài)下續(xù)駛里程70公里。而支撐秦實(shí)現(xiàn)性能的核心零部件之一--磷酸鐵鋰電池功不可沒。
秦所采用的磷酸鐵鋰電池屬比亞迪自產(chǎn)，過硬品質(zhì)為鋰電業(yè)界所熟知。事實(shí)上，作為全球最先實(shí)現(xiàn)磷酸鐵鋰電池產(chǎn)業(yè)化、最早將相關(guān)車型投放市場(chǎng)的車企，比亞迪磷酸鐵鋰電池技術(shù)及制造工藝均屬世界領(lǐng)先水平，并深刻影響著中國動(dòng)力電池路線選擇及發(fā)展進(jìn)程。
比亞迪在磷酸鐵鋰電池上的深刻造詣，得益于領(lǐng)導(dǎo)人王傳福建立起的強(qiáng)大研發(fā)體系，同時(shí)打造了從材料、電池制造、PACK、電池管理系統(tǒng)到整車的完善產(chǎn)業(yè)鏈，故而在每一個(gè)環(huán)節(jié)都能精益求精、提升電池品質(zhì)。
舉個(gè)例子，動(dòng)力電池性能表現(xiàn)取決于材料的選擇及制造工藝如何。比亞迪擁有電池關(guān)鍵材料核心技術(shù)，而動(dòng)力電池生產(chǎn)線設(shè)備也大多從國外進(jìn)口(在行業(yè)里并不多見)，一臺(tái)設(shè)備少則幾百萬元，多則上千萬元，而高端設(shè)備能夠更好地保證動(dòng)力電池一致性、安全性。在新能源汽車市場(chǎng)行情持續(xù)火爆、動(dòng)力電池大規(guī)模量產(chǎn)的當(dāng)下，比亞迪還率先實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的自動(dòng)化、智能化。
毋庸置疑，當(dāng)前新能源汽車市場(chǎng)正在快速發(fā)展中。但需注意的是，新能源汽車發(fā)展歷程尚短，仍屬于新生事物，終端消費(fèi)者難免對(duì)其有諸多不解，甚至因不解而走進(jìn)認(rèn)識(shí)誤區(qū)。
客觀來看，無論電池品質(zhì)高低，電池電量都會(huì)受到三大因素的影響：
1、不同駕駛習(xí)慣影響電池耗電量。車主開車應(yīng)盡量用經(jīng)濟(jì)模式，少急加速急減速，讓電池電量盡可能地釋放；
2、溫度影響電池性能及容量。不同材料的電池，面對(duì)氣溫過低或過高的工況時(shí)，性能及電量都會(huì)受到影響。需提醒的是，溫度越低，可發(fā)揮的電量越低，充電時(shí)間也越長(zhǎng)。同時(shí)空調(diào)耗電也會(huì)影響電池電量；
3、電池電量正常衰減。行駛里程越長(zhǎng)，電池電量衰減越大。車輛長(zhǎng)期存放電池電量也會(huì)有所減少。
經(jīng)過消耗及正常衰減后，電池電量不如標(biāo)稱電量是可以理解的。若刨去上述影響因素，消費(fèi)者仍自測(cè)電量有問題，則很可能走進(jìn)了這些誤區(qū)，事實(shí)上：
1、初始電量并不等于充電電量，鑒于電池安全角度考慮，電池的初始電量中，生產(chǎn)廠家會(huì)保留一部分電量不被使用。如果消費(fèi)者看到充電電量不如初始電量，就說電池初始電量虛標(biāo)，這對(duì)電池生產(chǎn)廠家不公平；
2、電表充電量也并不等于充電電量，國內(nèi)普遍使用的監(jiān)測(cè)設(shè)備精度不夠，電池實(shí)際電量與電表顯示數(shù)據(jù)存在差異。若消費(fèi)者在不合適的條件下采用精度不夠的設(shè)備監(jiān)測(cè)電池電量，數(shù)據(jù)自然會(huì)同電池實(shí)際電量存在差異。
為幫助消費(fèi)者更好地理解電池電量(尤其是磷酸鐵鋰電池電量)及在實(shí)際應(yīng)用過程中可能發(fā)生的變化，下文將從技術(shù)角度具體分析：
1、基于安全和性能考慮，電池初始電量與實(shí)際電量有差別
根據(jù)GB/T31486-2015電池新國標(biāo)定義，新出廠的動(dòng)力蓄電池有“初始容量”，即在室溫下，完全充電后，以1I1(A)電流放電至企業(yè)規(guī)定的放電終止條件時(shí)所放出的容量(Ah)。如果電池容量寫著50Ah，1I1(A)就是50A，2I1(A)就是100A，以此類推。
初始容量乘以電池包總電壓，即標(biāo)稱電量。
測(cè)試電池電量有嚴(yán)格要求，測(cè)試環(huán)境應(yīng)為：溫度為25℃±2℃，相對(duì)濕度為15%~90%，大氣壓力為86-106kPa。而相關(guān)測(cè)量?jī)x器、儀表準(zhǔn)確度要求有：電壓測(cè)量裝置，不低于0.5級(jí)；電流測(cè)量裝置，不低于0.5級(jí)；溫度測(cè)量裝置，±0.5℃；時(shí)間測(cè)量裝置，±0.1%。
為保證電池安全，會(huì)在標(biāo)稱電量基礎(chǔ)上出現(xiàn)電量冗余。這意味著電池會(huì)保留一部分電量，這部分電量不能被使用，比如原來是100，可能給你用的只有90甚至80。
這部分保留容量是出于安全的目的，電池既不能充的太滿，否則可能會(huì)充電控制系統(tǒng)出點(diǎn)故障而導(dǎo)致過充電，可能導(dǎo)致安全問題，同時(shí)也不能放的太空，考慮到車輛在沒電以后還可能長(zhǎng)期存放。為保證電池不被過放電而影響安全和性能，必須在消費(fèi)者認(rèn)為的0%以下還保留少量的電量。
另外，由于電池材料的特性，如果電池一直在使用電壓范圍內(nèi)滿充滿放，相對(duì)于在充放電兩端都保留一些電量的做法，其使用壽命會(huì)顯著降低。“月滿則虧，水滿則溢”就是這個(gè)道理。
據(jù)悉，特斯拉在上端保留10%，底部也保留了10%，它顯示的100%，實(shí)際上只有電池真實(shí)電量的80%。比亞迪磷酸鐵鋰電池的安全性較高，所以在上端只保留了2-3%的冗余，底部保留比特斯拉要少，大約6-8%。
所以，新能源汽車“電量冗余”一下會(huì)去掉了10%-20%的電量，所以這個(gè)才是車主拿到車后真正可使用的電量，而不是公告里的標(biāo)稱電量。
2、綜合考量下，磷酸鐵鋰電池為主流動(dòng)力電池選擇
電池電量是與續(xù)航里程直接相關(guān)的指標(biāo)，電量高，續(xù)航里程長(zhǎng)；電量低，續(xù)航里程短。以下以特斯拉的三元電池和比亞迪磷酸鐵鋰電池為例進(jìn)行講解。
特斯拉采用的是松下的三元電池，而當(dāng)前以比亞迪秦為首的國內(nèi)新能源汽車動(dòng)力電池的主流選擇是磷酸鐵鋰電池，兩者電池本質(zhì)特征的確有差別。
磷酸鐵鋰工作電壓范圍4.2 V-2.0V，三元材料工作電壓范圍4.2V-2.5V。圖1是磷酸鐵鋰和三元兩種材料的電壓-容量曲線，磷酸鐵鋰的電壓大部分時(shí)間內(nèi)基本不變，三元材料電壓變化較大。
三元材料活性程度比磷酸鐵鋰材料要高，三元電池能量密度(能量密度與電量概念有差別，能量密度是提高電量的關(guān)鍵因素)也比磷酸鐵鋰電池要高，但同時(shí)更容易引發(fā)熱失控，即安全性相對(duì)差些。
圖1 磷酸鐵鋰和三元兩種材料的電壓-容量曲線
也許有消費(fèi)者要問，動(dòng)力電池同時(shí)兼顧能量密度及安全性不行嗎？技術(shù)人員只能遺憾地回答：衡量電池性能最重要的五個(gè)指標(biāo)是能量密度、倍率性能、壽命、安全性、價(jià)格，這五個(gè)指標(biāo)處在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的雷達(dá)圖里，難以兼得。要想提高電池其中的某些指標(biāo)，就得犧牲其他指標(biāo)。
要想完全顛覆這一原理，除非電池技術(shù)有革命性的顛覆，不用在同一個(gè)電化學(xué)體系里考慮問題。但鋰電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化至今已有20余年，是經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)的較為成熟的電池類型，是難以輕易被超越的。雖然很多媒體時(shí)不時(shí)地曝出前沿的電池技術(shù)，但那些技術(shù)基本都是實(shí)驗(yàn)室里的技術(shù)，難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
言歸正傳，相較于磷酸鐵鋰與三元電池的性能表現(xiàn)，兩者有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)。而磷酸鐵鋰電池之所以仍然占據(jù)中國動(dòng)力電池市場(chǎng)的主導(dǎo)地位，與其安全性能較好、制造工藝更加成熟、實(shí)踐積累更多密不可分。
國內(nèi)車企之所以選擇了與特斯拉不同的動(dòng)力電池路線，即磷酸鐵鋰電池路線，也是經(jīng)過多方面綜合考量的結(jié)果。比亞迪作為磷酸鐵鋰電池的領(lǐng)軍企業(yè)，技術(shù)水平國際領(lǐng)先是無爭(zhēng)議的。消費(fèi)者當(dāng)客觀理解磷酸鐵鋰電池電量有上限的原因。
3、不同駕駛習(xí)慣影響電池電量
不同駕駛習(xí)慣中的“急加速急減速”，意味著電機(jī)要轉(zhuǎn)更快，需要電池給它更多的電，結(jié)果有幾個(gè)百分點(diǎn)的電就放不出來，當(dāng)然會(huì)影響電池電量。所以比亞迪迪車會(huì)里曾經(jīng)有一個(gè)口訣，是教車主們?nèi)绾问‰姷?，大概意思是要盡量用經(jīng)濟(jì)模式，少急加速急減速，讓電池電量盡可能多地釋放出來。
不過，這部分電也沒有消失不見，下次用比較平穩(wěn)的方式開車，它依然還在。下圖2給出了大功率放電后，再接著用小功率放電的數(shù)據(jù)。
圖2 大小功率放電下的電壓變化對(duì)比
4、低溫對(duì)電池性能有顯著影響
除了大功率使用和小功率使用的區(qū)別之外，另外一大電池電量殺手叫溫度。2014年有個(gè)論壇，叫“低溫環(huán)境純電動(dòng)汽車發(fā)展與應(yīng)用論壇”，其中有專家提到，低溫是電池殺手，并提到了低溫對(duì)電池性能的影響。
圖3 低溫放電電量變化
圖3中展示了低溫下放電的電量變化情況，從常溫25度到-20度，放出的電量降低30%。低溫下充電也有類似現(xiàn)象，如圖4。
圖4 低溫充電電量變化
所以在低溫下，電池能充進(jìn)去的電量會(huì)降低，同時(shí)放出的電量也會(huì)降低。廠家為確保低溫下安全充電，往往會(huì)降低充電電流，從而大大延長(zhǎng)了充電時(shí)間。
值得注意的是，電動(dòng)車冬季空調(diào)供暖有電池提供能源，一般空調(diào)功率2kw-3kw，差不多半小時(shí)就消耗一度電。
5、長(zhǎng)時(shí)間使用后的電池電量變化
前面提到的電量冗余、不同駕駛習(xí)慣導(dǎo)致的功率大小、溫度的影響等，都在靜態(tài)的圍繞電量在說事，那么用車1年后，3年后，電池電量又變?yōu)槎嗌伲?/div>
圖5是美國電動(dòng)汽車協(xié)會(huì)調(diào)研特斯拉Roadster的衰減數(shù)據(jù)，呈現(xiàn)了兩個(gè)趨勢(shì)，一是行駛里程越長(zhǎng)，衰減越大；二是溫度越高，衰減越大。行駛里程和溫度是兩個(gè)很重要的影響因素。
圖5 特斯拉Roadster的電池容量衰減數(shù)據(jù)
圖6展示了電池或車輛正常存放時(shí)的衰減情況，也說明了兩個(gè)方面的信息：一是即使車輛不運(yùn)行正常存放時(shí)，電池的電量也會(huì)逐漸衰減；二是正常存放時(shí)電池的電態(tài)越高，衰減的越快。圖中的SOC是表征荷電態(tài)的參數(shù)，完全充滿電為100%SOC，完全放空電為0%SOC。但要注意的是，電池不能在完全放空電時(shí)存放，避免可能的過放電。
圖6 電池或車輛正常存放時(shí)的衰減情況
實(shí)測(cè)電量不易：上文已經(jīng)詳解了各種關(guān)于電量的數(shù)據(jù)、影響因素，也許有車主想親自測(cè)量自己愛車電池的電量，或許有些懂高壓電甚至已經(jīng)自己動(dòng)手實(shí)測(cè)過了。但所得數(shù)據(jù)背后的測(cè)量系統(tǒng)是否可靠，是否測(cè)得準(zhǔn)。從上文國標(biāo)里規(guī)定的各種測(cè)試環(huán)境的條件來看，家用電表的精度估計(jì)是達(dá)不到的，相差一個(gè)數(shù)量級(jí)，如圖7所示：
圖7 家用電表與檢測(cè)設(shè)備的差別
如此看來，電池電量真不是那么容易測(cè)算出來的，或許有朝一日待相關(guān)專業(yè)企業(yè)開發(fā)出便宜而靠譜的電表時(shí)，車主才能自己精準(zhǔn)測(cè)試愛車電池容量。
總結(jié)：公告里的標(biāo)稱電量只是說明電池剛剛出廠時(shí)的電量，它真實(shí)發(fā)揮的電量估計(jì)只有80%左右，受駕駛習(xí)慣和環(huán)境溫度影響也很大，再加上衰減一部分，用于行駛的電量自然越來越低，這是和燃油車不一樣的地方。
比亞迪秦屬中國新能源乘用車領(lǐng)域銷量最高的一款車型，廣受市場(chǎng)好評(píng)。比亞迪也成為中國唯一可以與特斯拉相媲美的車企。值得一提的是，比亞迪掌握的世界頂尖水準(zhǔn)的磷酸鐵鋰電池技術(shù)成為消費(fèi)者選擇秦的重要推動(dòng)力。
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