电动汽车2020(大脚电门会损伤电池纯电动汽车寿命几何 真能跑100万公里?)

2024年01月03日 来源: 点击:

新能源车是不是趋势,有多火,到了现在这压根已经不是一个疑问句了。但伴随着新能源车而来的,是很多人对这种车耐久性的未知和怀疑。诚然,媒体也好,第三方机构也罢,哪怕是一些不差钱的个人,都做过很多关于新能源车,特别是纯电动车耐久度的实测,而诸多实测的结果也基本都指向了一点:只要是2019年及之后生产销售的纯电动车,它的电池耐久度是没问题的,衰退很少,甚至有部分媒体还下过结论:现在的纯电车,单纯看电池的耐久度,比油车都强。


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但这些测试并不能彻底打消人们对这种车耐久性的怀疑,大家还是在各大论坛上,热烈地讨论着关于新能源车耐用度的问题。其实就算是我,这么一个老汽车媒体人,有时候心里也会有点犯愁:现在的新能源车,到底耐不耐用?我们花了比油车更多的钱买来的新能源车,真的能比油车用得更久吗?


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其实说白了,所有围绕着新能源车是否耐用的话题,最后都会变为对动力电池是否耐用的讨论。因为无论是何种新能源车,它的核心储能装置都是锂电池(就连在赛车上搞出了飞轮储能器的奥迪,它的量产车也是电池型),而锂电池这玩意,是先天的不具备耐久性。


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锂电池的工作原理,包括它的各种先天不足,如果有关注我们的技术专栏的读者们应该都知道了。简单地“复习”一遍,现行的锂电池的物理结构和工作原理诞生于一个多世纪前,这种结构是先天不稳定的,现代的人类可以通过材料科技,尽可能把锂电池的各种先天不足“按住”,但这种东西因为先天不稳定而且衰减率高,再加上在锂电池诞生的1860年代到现在的一个多世纪里,大多数时候,这种东西都是不大靠谱的,所以人们根据先入为主的印象,认为锂电池不靠谱容易坏,是很正常的。

直到今时今日,其实锂电池本身也照样是先天不稳的,只不过现在的新能源车(不限于纯电和各类储能器为锂电池的混动系统),通过非常成熟的电池磨损平衡法,能在很大程度上,减少锂电池的过度磨损导致的各种化学性能不稳。


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所谓电池磨损平衡法,也叫电池磨损平峰,你可能看到“法”这个词下意识认为,这是一种软件程序,但实际上,这是一套软硬件结合的,非常复杂的复合型系统。这套系统直接确定着一台车的电池寿命,以及电池组产生热失控的风险大小,可以算得上是车用动力电池所有子系统中,最核心最重要的一个。

所以这套系统具体是怎么运行的?首先请看这个:

这玩意叫锂电池大单体,是一个长方形的,一块差不多一公斤重的玩意,每一块大单体里面布满了各种“纸片和金属片”,这玩意,就是车用动力电池最核心的部分:电芯。几百个这样的东西在电池组里密密麻麻地排列好,就组成了一块电池组的电芯组。尽管外观看着和你手里手机的那块锂电池有很大区别,但它们其实是同一种东西,结构原理都是一样的(只不过手机上的叫软包电芯,安全性不及这种带金属壳的单体电芯而已)。


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每一块电芯都是有充放电两种工况的,锂电池的特点是,充放电的功率越大,电子迁移率就越高,锂析晶的可能性就越高,锂析晶是一块锂电池最可怕的杀手,直接后果是内部短路,带来的就是起火或爆炸。而随着你每一次大脚油门(电门),或者每一次把商业快充的充电枪插进你的车里,这都意味着一次大功率放电或大功率充电,都会实质性地增加电芯的“磨损”。


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如果充放电都只针对一块电芯(例如你的手机),那所谓的磨损平衡不存在。但对于车子这种几百上千个电芯的物体来说,每一块电芯在每一次充放电工况中的充放电功率都是不一样的。例如同样是一脚油门下去,有可能电芯1-10号的放电功率要明显大于电芯11-30号,反过来,也有可能你在快充时,电芯40-50号实际充入的电能,要远远高于电芯100-200号。这就好比一个有几百上千个人的大公司里。这帮同事要合力一起干某件事,必然会出现一部分人出了力,而另一部分人在偷懒摸鱼的现象。甚至会出现在干活的那帮人里,一部分人使出浑身解数在干活,另一部分人只是随便动动敷衍了事。

长此以往会发生什么?那些努力干活的人看其他人都不干活,他们必然心生怨气,最终可能会集体辞职撂挑子,而那些本来就在摸鱼的人,可能因为一帮人的突然离职,工作全都压在他们头上,而他们一时间应付不过来,导致也撂挑子不干。这就导致了这个活,最终可能干不成的同时,公司内部还会出现“内讧”。


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前面说的电池磨损平峰,就相当于这家公司的老板,他必须要合理安排每一个员工的工作量,不让某些员工太忙,也不能让另一些员工总是摸鱼不干活。而这位老板如何合理调整每位员工的工作量,是不是能做到尽可能的,让每个人的工作量都相同,这就是衡量电池磨损平峰算法的优劣。


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在2019年之前,全球大多数的这种算法是不太够看的,那是因为那个时代的“老板”们还不太懂怎么管理员工,不太清楚怎么尽可能给员工平均分配工作。所以这些老板们,其实一直都在上各种“MBA班”,(各大车企一直都在优化算法)。2019年下半年是一个转折点,在这个时间节点,包括英伟达,英特尔这些IT大佬们开始迅速入局汽车行业,同时,更多的Tier1供应商也开始涉足电池管理系统这一部分,更有能力的老板们开始变多了,再加上原来那些车企们上的“MBA课”也到了“量变到质变”的程度。

2020年开始的疫情,进一步让这些车企有了更多时间去打磨自己的电池磨损算法。从2020年开始投产的新车,电池磨损算法有了非常大的改善。


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要说到电池磨损算法,一个“尖子生”不得不提:特斯拉。特斯拉是目前全球公认的,在电池磨损算法上做得最好的车企,没有之一。它和其他任何一家车企在这个算法上,至少有着5年的代差性优势。


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特斯拉是目前唯一一家能确保一台正常使用的车,在跑了40-50万公里后,电池磨损率不超过10%的车企,这不是某些车企的营销口号,是真正可以做到的。有不少第三方机构曾经拆解过一些跑了超过100万公里,还在用最原始的18650电芯的初代特斯拉Model S和X,发现它们的电芯磨损率都不超过15%。所以现阶段我们可以比较理智的说,特斯拉的车,不管是便宜的还是贵的,不管是VDA电芯、圆柱电芯还是最新的4680电芯,电池磨损是可以做到百万公里磨损在10%左右这个目标的(这也是某款日系纯电车的营销口号)。换句话说,现在的特斯拉车,开了百万公里后,基本上可以维持和新车差不多的续航和充电速度。


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而其他的国产纯电车们,我们目前熟悉的那些车还都不是老车,里程数也都不多,参考价值不大。但我们从一些出租车行业的业内新闻可以查到一个信息:某地在2022年中集中淘汰了一批跑了好几年,里程数在80-90万公里左右的比亚迪e5出租车(三元锂电池,NCM511),在对这些车的电池进行拆解回收时发现,这些车的电池磨损率大致在30-44%左右,其中续航较低的早期车型,磨损率明显高于续航更高的后期车型。同时2022年12月的一条新闻显示,某地出租车回收了一批强制报废的北汽EU260出租车,里程数大致都在110-140万公里,由于当地属于海洋性气候,这批车的电池磨损率在53%左右。而且电池包都出现了程度不一的盐雾腐蚀。

而一些媒体也曾经在今年3月左右,针对广州的一台跑了40万公里的Aion S网约车做了一次电池容量分析,显示这台出厂时间在2018年的网约车,40万公里电池磨损率11%,而且电池内阻基本没有太多增加。威马汽车曾经在2021年,针对一台跑了25万公里的,出厂于2019年11月的EX5网约车做过电池容量检测,显示这台车电池衰退率8%。


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考虑到我们上述举的例子全都是营运车,和私家车相比工况恶劣许多。这些车在每天高强度的运转中,在动辄二三十万公里下,电池磨损率基本上呈现出和我们之前的理论相符的事实,即在2018-19年及之后出厂的车型,电池磨损率基本可以做到至少20万公里磨损不超过10%的目标。而诞生于2018年之前,而且续航里程不足300公里的老式电车,则大多有着超过20%的磨损程度。


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上述是2019-2020年这个阶段的国产车的电池磨损算法的水平,到了2022-23年,我们认为国产车至少在这方面,应该是已经可以接近特斯拉的85%水准的。换句话说,最近两年出厂的国产新车,不管是纯电还是各类混动,电池基本上可以保证跑50万公里不会有太明显的衰退问题。在某种程度上,单论电池,现在的国产新能源车,耐久度上实际上已经超越了油车(油车一般发动机标定标准是20万公里不大修)了。


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很遗憾,答案是否定的。即便我们的文章大篇幅都在说电池的续航衰减率,但目前包括特斯拉在内的所有新能源车的电池,在5年后就会出现非常明显的电池内阻增大的问题。内阻增大不会影响电芯容量,也就是续航不会有太明显下滑,但会导致充电速度明显下降,而且还会导致电芯本身发热量暴增。


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换句话说,即便目前有很好的电池平衡算法,但锂电池内阻增大这个物理性衰退是无法避免的。车用电池到了5年后一定会出现明显的充电速度下降和电芯发热量增加的问题。

这里会产生两个连带问题:如果你可以忍受充电速度的下降,那倒没啥影响,顶多就是你的老款新能源车,充电速度远不如新车时期了,但是发热问题才是值得重视的负面因素。

这里我们有必要稍微展开一下说,大家都知道,电池组里是有散热系统的,但这里有个值得重视的问题,每一种散热系统,它都是有固定的散热容量的。每个车企乃至每款车型的散热容量标定都是不一样的,但参考标的物,一定是这块电池组在新车状态下的发热量数据,加上车企做的一些冗余量。


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打个比方,这块电池组新车状态,满功率的发热量是1000,车企可能会在1000这个基数基础上加上一些冗余,把散热系统的规格做到1300.但是!哪怕是车企自己,都不清楚每一块电池组,每一块电芯的内阻衰退数据,车企也只能简单地在实验室做做衰退试验,换句话说,车企自己,很可能是不清楚这款车,乃至同一款车不同批次的车型,它的电池内阻衰退是多少,在5年后,这块电池组的发热系数会变成什么样(因为这个实话说,和车主自己的用车方式也有关系,属于不可控变量)。


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如果出现一个情况,某块电池组在5年后,在内阻增大后,电池组发热量从新车时的1000,增加到了1600,而散热系统的规格只有1300呢?这就必然意味着,这台车在过了几年(5年是一个坎)后,有可能出现电池散热系统按不住发热的情况。至于电池过度发热可能导致什么情况,我想大家都很清楚。


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你会说了,那作为车企,我难道就不能设定一个非常高的散热系统数值,让电池就算衰退发热,也能hold得住吗?当然可以,但大家也必须知道,车企不是慈善家,做电池散热系统是很费成本的,在外面大打价格战的现状下,车企愿不愿意花更多成本在电池散热系统冗余量这种看不见直接收益,而且不是所有消费者都能感知得到,甚至不是所有消费者都能用得到的东西上来,还是愿意把钱堆在配置、智能等看得见收益的方面,这真的要打个问号。

我们不是说没有车企会这么干,但实际上哪家车企这么干,除了这家车企本身,谁都不知道。所以现阶段的一个事实是,新能源车仍然存在一个很明显的,以5年为窗口期的“寿命决定期”。所以说白了,现在的新能源固然在某些地方,单从理论上说已经可以“吊打”油车,但在整体使用体验上看,和油车还是存在差距的。


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文章说到这里,其实该说的话我们也差不多说完了。实际上在我们的态度上,我们还是非常推荐大家选购新能源车的,毕竟抛开驾驶体验、上牌难易、政策规限这些方面不谈,单单是维保和日常使用费用上,新能源车相比油车就是碾压性的优势。

而至于那个所谓的“5年魔咒”,现在越来越多车企也意识到了这点,会推出一些对应的老车换购措施,尽管这些措施目前力度还不大,但这东西,其实跟所在地政策风向是相关的,只要未来国家政策上持续给予这些购车多年的新能源老车主们以实在的优惠政策,我们没有理由怀疑新能源车的换购成本问题。

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