電動(dòng)汽車能跑多少萬(wàn)公里
近日,一位威馬EX5(查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策)純電動(dòng)車主展示了自己電動(dòng)車的電池衰減:跑了20萬(wàn)公里,衰減2.85%!
這一成果可以說(shuō)刷新了人們對(duì)動(dòng)力電池發(fā)展的認(rèn)知。這個(gè)成果到底靠譜不靠譜?現(xiàn)在的電動(dòng)車動(dòng)力電池有這么厲害嗎?今天就來(lái)深度分析一下。
眾所周知,電動(dòng)汽車的電池、電機(jī)、電控三大部分,與傳統(tǒng)汽車完全不同。
從這三部分來(lái)看,電機(jī)性能優(yōu)良,效率高,可靠性遠(yuǎn)高于內(nèi)燃機(jī)。無(wú)論是永磁同步電機(jī)還是交流異步電機(jī),拼的其實(shí)都是微不足道的效率提升,也就是說(shuō)電機(jī)根本不是電動(dòng)車的瓶頸。電子控制技術(shù)早在幾十年前IGBT等電力電子器件出現(xiàn)時(shí)就開始迅速發(fā)展,現(xiàn)在可以說(shuō)已經(jīng)非常成熟。無(wú)論是電梯,空電梯,地鐵,水泵,到處都有變頻器。本質(zhì)上,電動(dòng)車電控和無(wú)處不在的變頻器是一回事。電控技術(shù)應(yīng)用到電動(dòng)汽車上,沒(méi)有大的障礙和困難。
與電機(jī)和電控相比,電池成為了電動(dòng)車的瓶頸:與同樣是儲(chǔ)能裝置的油箱相比,電池組體積龐大,完全顛覆了傳統(tǒng)車輛的布局設(shè)計(jì),重量巨大,動(dòng)輒數(shù)百公斤,成本高昂。目前常用的三元鋰電池市場(chǎng)價(jià)為0.85元/瓦時(shí)(這個(gè)數(shù)字在四五年前大概是2元),一個(gè)60kWh的電池組成本早已超過(guò)5萬(wàn)元,這讓大眾和業(yè)界更加關(guān)注。
快充直接關(guān)系到電動(dòng)車的便利性,所以各大主機(jī)廠都想盡辦法快充,但是快充的充電功率都是幾十千瓦甚至幾百千瓦。其實(shí)想想就很可怕:普通的3P家用空音,滿功率運(yùn)行也就幾千瓦的功率,而電池組要承受的充電功率相當(dāng)于幾十個(gè)3P家用空音同時(shí)工作。這種補(bǔ)充不過(guò),由于電動(dòng)車的電池組容量越來(lái)越大,以這樣快的充電速度,大概可以補(bǔ)充80%的能量,主流車型還是需要40-50分鐘到一個(gè)小時(shí)甚至更長(zhǎng)的時(shí)間,所以快充是不能放棄的。這就注定了主機(jī)廠為了快充和電池衰減的平衡,會(huì)更傾向于快充。
說(shuō)到電池衰減,這可能是大部分用戶不敢啟動(dòng)電動(dòng)車的主要原因。電動(dòng)汽車加速更線性平穩(wěn),聲音震動(dòng)更小,性能更好。NVH明顯強(qiáng)于燃油車,而且它們還具有強(qiáng)大的能量回收能力,節(jié)能效果好,運(yùn)行成本遠(yuǎn)低于燃油車。但是因?yàn)殡姵氐乃p,以及被一些媒體偏頗的更換電池的“高昂”費(fèi)用,讓無(wú)數(shù)潛在車主被嚇跑了。
但我們應(yīng)該看到,隨著近幾年電動(dòng)車的快速增長(zhǎng),大眾對(duì)電池衰減的認(rèn)知已經(jīng)從之前的恐懼轉(zhuǎn)變?yōu)榛窘邮?。一方面,早期電池組衰減嚴(yán)重的車型已經(jīng)基本退出市場(chǎng),之前為了補(bǔ)貼而打造的各種“失真”車型也逐漸消失?,F(xiàn)在市場(chǎng)上的電動(dòng)車電池衰減確實(shí)更小,電動(dòng)車車主的口碑也越來(lái)越好。大眾也逐漸客觀看待電動(dòng)車的電池衰減,開始接受。另一方面,行業(yè)對(duì)電池的信心在增加,車企可以提供更多保障。按照工信部的規(guī)定,自2016年起,乘用車生產(chǎn)企業(yè)必須為電池、電機(jī)等核心零部件提供8年或12萬(wàn)公里的質(zhì)保,這足以滿足普通家用車的需求。但各大車企卻在此基礎(chǔ)上直接推出了更激進(jìn)的政策。比如吉利品牌的新能源車型電池為首批車主提供終身保修,比亞迪也直接為電池提供終身保修,威馬、蔚來(lái)直接為動(dòng)力電池組提供不限年、不限里程保修。
所以,慢慢聽我說(shuō)。
近年來(lái),可以說(shuō)是我國(guó)動(dòng)力電池快速發(fā)展的黃金時(shí)期。
政策層面,從2015年前后開始,我國(guó)動(dòng)力電池行業(yè)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng),國(guó)家于2015年3月發(fā)布了《汽車動(dòng)力電池行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及條件》。此后,各種動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)扶持政策文件陸續(xù)出臺(tái),國(guó)家對(duì)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)給予了大力度的政策支持。下表是近年來(lái)一些關(guān)于宏觀政策的文件。
同時(shí),國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委還制定了10余項(xiàng)新的動(dòng)力電池相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),從動(dòng)力電池的性能、測(cè)試方法、外殼材料、規(guī)格、尺寸等多個(gè)方面對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了界定。與2015年之前的情況相比,新頒布的標(biāo)準(zhǔn)大多升級(jí)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),對(duì)動(dòng)力電池的標(biāo)準(zhǔn)化起到了至關(guān)重要的作用,很大程度上把早期的低性能、短壽命的動(dòng)力電池趕出了市場(chǎng)。
產(chǎn)能層面,在強(qiáng)勁需求和宏觀政策刺激下,動(dòng)力電池產(chǎn)能快速擴(kuò)張,裝機(jī)量快速攀升。2015年年中,國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池產(chǎn)能約為11Gwh。2016年,中國(guó)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池總裝機(jī)容量超過(guò)19.8 GWh。2019年,中國(guó)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池總裝機(jī)量已經(jīng)達(dá)到62.37Gwh,可以說(shuō)是非常快速的增長(zhǎng)。
在技術(shù)層面,蓬勃發(fā)展的動(dòng)力電池行業(yè)在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的逐步規(guī)范和豐厚利潤(rùn)的滋養(yǎng)下,R&D能力得到了快速提升,技術(shù)層面的進(jìn)步也非常明顯。比如以當(dāng)代安普科技有限公司為代表的三元鋰電池(NCM)的技術(shù)路線,目前當(dāng)代安普科技有限公司的NCM811能量密度高達(dá)304Wh/kg,而在2015年,這一數(shù)字僅為90Wh/kg左右,這也是為什么近年來(lái)電動(dòng)車的續(xù)航能力得到快速提升的原因。2015年左右,主流機(jī)型續(xù)航只有200km-300km,而目前市面上續(xù)航超過(guò)600km的機(jī)型并不少見。在電池可靠性方面,對(duì)電池衰減的所有影響因素都進(jìn)行了深入的研究,對(duì)所有影響因素的控制都取得了很大的進(jìn)展,即在BMS系統(tǒng)、電池?zé)峁芾砑夹g(shù)、電池保護(hù)等方面都取得了很大的突破。,電池的低溫性能和衰減有了質(zhì)的提升。
說(shuō)到威馬這個(gè)品牌,相信大家都已經(jīng)很熟悉了,低調(diào)卻務(wù)實(shí)。當(dāng)造車初期的新勢(shì)力叫囂著要PPT的時(shí)候,威馬正在自建工廠,在研發(fā)上下功夫,一步一個(gè)腳印。在電池組的技術(shù)層面上,威馬也有不錯(cuò)的積累。之前我在文章里詳細(xì)講過(guò)威馬的熱管理系統(tǒng),做的非常好。
如上所述,目前對(duì)電池衰減的研究已經(jīng)有了很大的進(jìn)展,影響因素也比較明確,即工作溫度、充放電深度、充放電速率、內(nèi)外應(yīng)力等。具體到具體產(chǎn)品,主要影響因素是電池性能,尤其是它的一致性,出色的BMS系統(tǒng)加上強(qiáng)大的熱管理能力和電池組的物理保護(hù)。對(duì)于大多數(shù)車企來(lái)說(shuō),因?yàn)殡姵夭皇亲约荷a(chǎn)的,所以有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。一是自然選擇電池,二是后天保護(hù)和“服務(wù)”電池。
“先天”方面,威馬向一流電池供應(yīng)商定制采購(gòu)符合威馬統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的VDA電池模塊,并在威馬自建的溫州生產(chǎn)基地組裝、生產(chǎn)和測(cè)試電池組。馬尾對(duì)電池組內(nèi)模塊初始化的標(biāo)準(zhǔn)極其嚴(yán)格,要求電芯間電壓差小于25mV,模塊間電壓差小于30mV。電池組成型后采用更簡(jiǎn)單可靠的被動(dòng)平衡自放電技術(shù),保持電壓差一致,保證電池組初始狀態(tài)下電池內(nèi)部容量平衡,從而保證未來(lái)使用時(shí)電池容量充足,放電健康。
在“后天”方面,威馬的電池組恒溫?zé)峁芾砑夹g(shù)可以更穩(wěn)定地將電芯溫度控制在高效安全的溫度范圍內(nèi)。每個(gè)電芯模塊內(nèi)設(shè)置兩個(gè)溫度傳感器,精確監(jiān)測(cè)每個(gè)模塊內(nèi)部的電芯溫度,通過(guò)BMS和BTMS對(duì)所有電池進(jìn)行精確管理,將電池溫差控制在2℃,保證電芯溫度的均勻性。
在防護(hù)方面,電池組外殼采用DP780高強(qiáng)度鋼,橫向和縱向均有加強(qiáng)筋,可以有效抵御碰撞和擠壓帶來(lái)的沖擊。電池組內(nèi)部模塊采用鋁制中空外保護(hù)設(shè)計(jì),矩陣式雙框電池倉(cāng)結(jié)構(gòu)。在電池組外殼的內(nèi)棱角處設(shè)置了緩沖區(qū),撞擊后外殼塌陷,即使在嚴(yán)重的碰撞中也傷不到電池,從視頻中可以看到。IP68防水防塵,雙ECU多級(jí)實(shí)時(shí)監(jiān)控,緊急防爆泄壓設(shè)計(jì),確保電池安全。
在這樣的理想環(huán)境下,衰減程度大大降低。從視頻中可以看出,車主是2018年12月份買的車,到現(xiàn)在已經(jīng)一年半了。綜合考慮目前主流電池的壽命,20萬(wàn)公里的實(shí)際循環(huán)在500次左右(20萬(wàn)公里除以400公里左右的實(shí)際續(xù)航),車主也是交替使用快充和慢充。在這種情況下,500次循環(huán)后完全有可能衰減2.85%。當(dāng)然,這個(gè)成績(jī)肯定是優(yōu)秀的。
短短幾年,隨著動(dòng)力電池容量密度、性能和使用壽命的快速提升,電動(dòng)汽車確實(shí)發(fā)生了翻天覆地的變化。威馬之所以取得這樣的成績(jī),除了自身穩(wěn)健的技術(shù)研發(fā)之外,還在一定程度上超越了這股“東風(fēng)”。目前市面上的電動(dòng)車車型不僅種類豐富,續(xù)航能力也堪比燃油車。與此同時(shí),電動(dòng)車強(qiáng)勁的性能、直線加速、出色的NVH性能以及更加智能化的功能,確實(shí)大大提升了其競(jìng)爭(zhēng)力。
所以,目前可以認(rèn)為電動(dòng)車普及期已經(jīng)到來(lái),應(yīng)該把以前的“除非不行,否則不要買新能源”的買車觀念,改成“除非不行,否則不要買燃油車”。
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