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放电深度过高,电池管理能力不足,车企「锁电」的两大原罪

放电深度过高,电池管理能力不足,车企「锁电」的两大原罪
2022-03-18 15:08:29 来源:凤凰网山东

上面提到车企「锁电」的主要目的是为了防止车辆自燃,避免上新闻或花巨额成本召回,那么为什么「锁电」就能规避自燃风险呢?

放电深度越高,电池寿命就越短

放电深度越高,电池寿命就越短

这里引入一个「放电深度」DOD(Depth of Discharge)的概念,它指的是电池放电量与电池额定容量的百分比,而这个比例越高,电池寿命就越短,并且更容易起火自燃。

其实这个也不难理解,假如你是个身怀绝技的武林高手,尽管你的内力很高(额定容量高),但不可能遇到个小喽啰就放超必杀(接近 100% 的放电深度),平时放点小招(低放电深度)才有利于延年益寿,天天超必杀肯定要走火入魔(起火自燃)。

丰田镍氢电池,市面上绝大部分的 HEV 电池放电深度都在 50% 以内

丰田镍氢电池,市面上绝大部分的 HEV 电池放电深度都在 50% 以内

这里就解释了为什么丰田的 THS 这种 HEV 的电池容量那么小又一直处于充放电的状态,寿命还很大概率比纯电动车要长,因为放电深度只有 40 %,SOC 一直处在在 40%—80%的区间。

而纯电动车的核心竞争力就是续航,电池又是车上最贵的一块,因此放电深度基本都在 80% 以上,但具体是 80% 还是 90% ,甚至是 95% 以上各家车企的策略就大相径庭了。

出厂放电深度的设置因厂家而异

出厂放电深度的设置因厂家而异

有的车企是「保守派」,电池出厂标定的放电深度就比较低,这样电池的寿命长,自燃风险低,但在成本和续航里程上会「吃亏」;另一派则是「激进派」,出厂对电池放电深度的标定十分「贪心」,为了控制成本,同时向用户宣传更长的续航,通常把放电深度标到 90% 以上,据了解有的新势力品牌甚至敢把放电深度定到95% 以上

这样的结果就是在车卖出去后,车辆的自燃风险非常高,同时电池寿命会折损的非常快,这个时候厂家对车进行「锁电」便可以大幅降低电池放电深度,那么就不用担惊受怕自己品牌的车型自燃上头条,也不用承担巨额的召回成本。

但对于消费者来说,等于花冤枉钱买了一台车企前期「夸张宣传」设计有缺陷的产品,因为在车辆出厂后无论是「召回」还是「锁电」都只是补救措施,而后者带来的损失完全由消费者承担,甚至可以做到悄无声息,瞒天过海。

除了过高的放电深度外,电池管理能力不行是车企「锁电」的另一大原罪。

特斯拉的电池冷却方案

特斯拉的电池冷却方案

锂电池有着能量密度高、高功率承受力强、没有记忆效应等优势,但对环境非常敏感,尤其是温度。高温不用多说,各家都使出浑身解数来给电池降温,三元锂电池如今大部分都采用「液冷」、「直冷」这类高效方式,比如特斯拉的圆柱电池采用在电池之间安插冷却板的方式,这种方式结构设计难度较大,但冷却效果比较高效。

不过即便各家都非常重视电池的冷却管理,但每年夏季电动车自燃的现象仍比较常见,这个时候通过「锁电」来进一步降低放电深度变成了车企的一个「歪心思」。

充电时电量太高,放电时电量太低,电池内阻都会明显增高

充电时电量太高,放电时电量太低,电池内阻都会明显增高

这是因为当动力电池的荷电状态 SOC 少于 20% 时,电池内阻会开始急剧增加,这个时候电流仍保持不变,那么其产生的热量也就陡增了,这个时候如果车企把 SOC 底部的范围给「锁」住就能明显减少低电量时电池内部的发热;与此同时,我们发现很多车辆自燃是在充电时发生的,这一方面是电池的充电管理能力不行,另外充电时电池的 SOC 高于 80% 时,内阻也有明显升高,那么车企又会考虑进一步「锁」住 SOC 的上部范围,这一上一下各「锁」一部分,电池可用的部分自然就大幅下降,续航能力就拉胯了。

除了高温,低温也是动力电池的一大「杀手」。

锂枝晶,对电池来说是不可逆的损失

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锂枝晶,对电池来说是不可逆的损失

低温环境下,分子的运动能力显著下降,在电池里内部锂离子/锂原子正极晶格与在石墨(负极)层间的传输就变得很磨叽,如果这个时候充放电的深度和速度和正常温度下一样的话,就会有大量的锂堆积在正负极和电解液上,形成金属锂,而金属锂的化学性质是非常活泼的,容易与电解液发生不可逆的反应,并且极大加剧了在负极堆积成锂枝晶,这些都会变成「死锂」,造成永久性的容量损失。如果锂离子挤在正极晶格表面,还很容易造成正极的破裂

越来越多的电动车配备了热泵空调

越来越多的电动车配备了热泵空调

因此无论车企还是电池厂也非常重视在低温下给电池营造一个「温室」,除了普通的 PTC,热泵空调也越来越常见,甚至有车企用上了「柴油加热」的「外挂包」。而如果车企无法保障低温下的电池温度,就会考虑「锁」住电池的放电深度,并降低充放电功率,其结果便是续航降低、动力减弱、充电速度下降「三重大礼包」

无论是出厂放电深度过深还是电池管理能力不足都是厂家自身的问题,而通过 OTA 等方式「锁电」、「锁功率」等于把损失全部转嫁给了消费者,更关键的是这种方式往往非常隐蔽,用户往往后知后觉,甚至是拿厂家没什么办法

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