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懂车的小伙伴应该知道燃油车的发动机有额定功率和净功率的区别。厂家在宣传车的的时候都是去宣传发动机的额定功率,但是发动机一旦装车一般会有一个10kW内的功率损失,这个时候的功率叫做发动机的净功率。上图是国民神车哈弗H6的官网参数和车上的铭牌对比,同一台4B15A发动机装车之后就损失了4kW的功率。同样的“虚标现象”在新能源车领域也有,而且更加严重。
燃油车的发动机功率虽然宣传时是宣传额定功率,但是实际车里面的铭牌还是有着真实的净功率的。反观新能源车的电池包,不论是宣传还是车身的铭牌上都只有电池包的额定容量,并没有标识装车后实际车主可用的容量。甚至在车主买车回家后,某些厂家仍然可以通过OTA调整电池包的封印程度。大家可能不信,下面我来讲一个最近的事例。
2021年7月18日至23日,广汽丰田在未告知客户并未经客户允许的情况下对大批2020年6月份之前生产的广汽丰田iA5车型通过后台OTA,升级了电池管理系统和BMS等,人为降低汽车动力电池可用容量(锁电),同时将汽车输出功率限制在不超过60%(锁功率)。
感兴趣的小伙伴可以自己去搜索了解。本文不去探讨厂家的做法是否合适,只是在技术上给大家解析一下。关于锁电池包的事,汽车厂家一般都不主动宣传,而我们大众对此也就不怎么了解。
既然电池包不能把所有能量都放出去,对此我们引入两个概念——总容量和净容量。电池包的总容量(Total capacity)或额定容量(Gross capacity)是电池包理论上可以容纳的总能量,我们看到的厂家宣传和汽车铭牌上标注的就是这个容量。
净容量(Net capacity)或可用容量(Available capacity)是指汽车实际可以使用的能量。
保时捷公司生产的第一台电动汽车(Porsche Taycan)在刚发布时只公布了电池包的的额定容量为93.4kWh。在记者的反复要求下,说服了保时捷还应该提供具体的可用容量,随后保时捷公开了车型电池包的可用容量是83.7kWh。目前令人欣慰的是在保时捷的官网也公布了电池的额定容量和可用容量。
为什么汽车制造厂家有类似的电池封印策略呢?这是为了延长电池的使用寿命。
锂电池的特性决定了频繁的过充、过放会极大地影响它的寿命。锂电池的正极材料通常是一些结构比较稳定的能够储存锂离子的化合物,包括一些层状的氧化物或尖晶石结构的材料,它们的内部晶格会储存锂离子。负极通常使用的是石墨材料,石墨的结构使得它也有储存锂离子的功能。
这种结构在充放电时会发生什么变化呢?充电的时候,外部的电压会把锂离子从正极驱逐出来,让它进入到负极的晶格里面。锂离子进入到负极之后,电池会发生电子的交换转移,这样就实现了把电能转化为化学能的过程。当充电完成的时候,石墨的层间会存满锂离子,而正极材料中的锂离子是处于空缺的状态,这时候如果测量电池电压会发现电压是有所上升的。
放电的时候,我们把外部的负载接在正负极上,这时候因为电池内生电压的驱动,锂离子就会从负极脱出进入到正极,同时产生一个外部的电子回路,这样电池里的化学能就会跑出来做功,这就是锂离子电池充放电的的过程。
形象地说,我们可以把锂离子电池的负极理解成一个“口袋”,在充电的时候把锂离子装到里面去,让它储存能量,放电的时候再把能量释放出来。
明白了充放电,我们看一下过充和过放时会发生什么呢?电池的过充在一定程度上会损坏负极的石墨晶格,让锂离子嵌入负极无法脱嵌。通俗来说,石墨框架搭建的“房子”塌了,锂离子出不来了。用来运输电的锂离子就会少一部分,我们能感到的就是电池容量的下降。而过度放电与之类似,会损坏正极由磷酸铁锂或三元锂材料搭建的“房子”,埋掉一部分锂离子,导致电池的容量下降。部分厂家为了延长电池包的使用寿命会限制电池的使用区间。有厂家对磷酸铁锂电池做过测试,如果充放电区间保持在20-80%,电池的循环寿命可达4000次。假如以车辆续航里程300公里计算,该电池包可以保证车辆行驶120万公里的里程,这大大超出了我们正常的出行要求。
生产厂家有自己的电池控制逻辑和策略,这里我介绍一下典型的控制策略:
根据不同的电池类型设置上下的两个缓冲区:三元锂电池一般上下是10%;磷酸铁锂电池一般上部的缓冲区是2~3%,下部多为6~8%。另外有一个平时充电结束的电量选择,一般是80%的SOC。如果没有长距离续航的要求就冲到这个电量后结束充电,这样续航足以满足平时的日常通勤使用。此外,如果有长途的出行计划,车主可以在系统中选择将电池充满至100%的电量,以达到最远的续航里程。我在《是我数学不好吗?电池包能量≠综合能耗×NEDC续航里程》里面提到的奥迪e-tron就是为了电池包的寿命,从而将上下两个缓冲区设计的比较大。
总结
目前国内厂家对于电池包可用容量的控制策略一直是藏着掖着的状态,不但公开场合不宣传车辆电池包的可用容量,而且在公开的技术资料里也很少提及。不过国外的厂家在这一方面却比较开放,像保时捷之类的车企甚至在官网都公开了可用容量的数据。其实消费者真正关心的是电池包的可用容量,你给我一个100kWh的电池包,却只给我开放70kWh的电量,还不如只给我搭载一个80kWh的电池包,同样可以使用70kWh的能量,电池重量变轻了,续航还能更好,而且车辆成本还能下降。希望我们大家不要再把目光只盯着车辆电池包的额定容量,应该多关注实际的可用容量,毕竟实际能用的容量才是车辆产品力的一部分。喜欢的话请持续关注我,后续会带来更多内容,欢迎点赞、留言。(部分图片来自网络)
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