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动力电池作为新能源汽车的“命脉”，品质、供应、成本无不影响新能源汽车整体的发展。在整车企业中，蔚来汽车总是走在行业探索电池的前列，去年11月装车交付的三元铁锂电池，正是这种探索下的产物。 去年9月的一场沟通会上，蔚来电池系统副总裁曾士哲透漏，随着磷酸铁锂市场应用扩大，此前发布100kWh三元锂电池时，蔚来电池团队就已经完成了68kWh磷酸铁锂电池包研发工作，但磷酸铁锂相较于三元锂在低温性能和SOC估算方面存在着一定差距，团队上报后，董事长李斌否定了该方案，原因是‘蔚来是一家服务用户的车企，推出该电池无法给用户交代’。为此，蔚来汽车电池研发团队寻找新的方向，历时1年多的时间，团队研发出了由三元锂电芯+磷酸铁锂电芯混装组成的三元铁锂电池包，这也使得蔚来成为行业首家将三元铁锂技术量产的车企。  在动力电池品类当中，三元锂电池和磷酸铁锂电池是目前市场上最常见的两类，蔚来的三元铁锂电池到来之前，它们泾渭分明，互不“打扰”，但是自身的物理特性让它们有长处，也有短板，正因如此，蔚来将它们二者有序组合在一起，混装成为新的电池组类型。那么这种奇妙的组合，会带来什么样的表现呢？ 众所周知，磷酸铁锂电池的优势在于安全性能好、循环寿命长，而且成本也比三元锂电池要低，而劣势则在于低温性能不佳、SOC测量精准性差，并且能量密度也不如三元锂电池。蔚来的三元铁锂电池，通过使用三元锂与磷酸铁锂混装的方式，对两种电池进行取长补短、优势互补，从而相比于老款70kWh电池包有续航与循环寿命上的提升，75kWh容量的电池包相较老款电池包能够提升约35km的综合续航里程。  前不久，有媒体测试了搭载75kWh三元铁锂电池的蔚来EC6在低温中的实际表现，与一同测试的搭载磷酸铁锂电池的特斯拉Model Y、使用三元锂电池的宝马iX3相比，装配三元铁锂电池的EC6在低温环境中，无论是在冷车高速行驶、冷车充电都有着优秀的表现。 把三元锂电池和磷酸铁锂电池通过串联的方式混装在同一电池组中，看上去有些“脑洞大开”，但实际测试效果已经证明了这样做的优势。那么，蔚来的三元铁锂电池是如何解决磷酸铁锂电池低温性能差、SOC估算不准以及由电池混装带来的电控难题的呢？ 刚才我们提到了，在低温条件下，磷酸铁锂电池的性能会逊于三元锂电池，因此，把磷酸铁锂电池和三元锂电池这两种不同材料体系的电池装入同一个电池组，首先要面临的是问题就是两种电芯的耐寒性能不同。通过串联方式组合在一起的两种电芯，如果个别电芯温度低于临界温度后，会导致整个电池包的放电性能变差，不仅会影响车辆续航能力，同时也会对电池安全性造成影响。  为了能让两种电芯在低温环境中尽可能保持相同的温度变化，蔚来通过结构优化和布置隔热材料两种硬件管理方式，共同保证电池包内部的温度均衡以及保温性能。 生活常识告诉我们，车辆无论是行驶还是静置状态，电池包的四个角落都是受外界温度影响最大的地方，因此，蔚来这这部分区域放置了耐寒性能更好的三元锂电池，其他区域则由磷酸铁锂电池填满，这就相当于给不经冻的磷酸铁锂电池包了一层“棉被”。  当然了，电芯结构优化仅仅能够被动的减少磷酸铁锂电池受低温环境的影响，想要更好的发挥性能，它们还需要一层“电热毯”。在极端低温环境中，蔚来三元铁锂电池包将通过辐射式主动热补偿，均匀加热电芯，确保整个电池包工作温度的同时兼顾能耗。 除此之外，蔚来三元铁锂电池在热管理软件层面也有所建树。比如，基于蔚来大数据分析和双体系控制算法，能够充分利用三元锂电芯的低温性能优势和对两种电芯的精准控制，提升整个电池系统低温能量效率。外层包着“棉被”，里面还有“电热毯”持续升温，还有大数据层面的软件加持，最终让整个电池包相比磷酸铁锂电池包低温续航损失降低了25%。  蔚来要解决的第二个，也是困扰很多车主的问题，就是磷酸铁锂电池SOC估算不准的问题。弄明白蔚来的解决方法之前，我们需要先明白几个概念，一是SOC是什么，二是为什么需要估算SOC。 SOC是英文单词State of Charge的简称，意思是电池的荷电状态，顾名思义就是指电池中剩余电荷的可用状态，一般用百分比来表示，我们也可以简单的把它理解为电池容量。 那么为什么要估算SOC呢？在燃油车中，一箱汽油的所剩容量可以通过简单的物理方法进行测算表示，再通过车辆系统对油耗分析，便可以得知车辆剩余的续航里程，这个数据简单、线性，容易测算。而在纯电动车中，电池的SOC无法像燃油车的油箱一样可以通过简单的物理方式进行估算，而如果无法准确估算SOC，系统将无法准确计算车辆的充电时间和续航里程，极容易引起电池的过充或过放问题，从而引发安全隐患。因此，电动车精准的SOC估算十分必要。  目前，主流的电池SOC估算方法是安时积分法与OCV-SOC开路电压对应法，关于这部分我们先按下不表，我们只需要知道两件事情，一是OCV与SOC存在一一对应关系，我们通过测量电压OCV，就可以精确地知道当前SOC是多少；二是这两种方法的结合让我们可以更加准确的估算电池SOC。 理想很丰满，现实却很骨感。虽然我们可以通过安时积分法与OCV-SOC方法来估算电池SOC，但磷酸铁锂电池本身的特性，导致其OCV-SOC曲线在10%-90%区间中十分平缓，这也意味着其SOC估算精度很低，无法准确反映电池的放电情况。 如果按照磷酸铁锂电池的SOC来估算整个电池系统的SOC，可能会导致车辆续航里程不准、电量突然降低等情况。不过幸好，三元锂电池的物理特性与磷酸铁锂电池相反，其SOC曲线相对线性，从而更容易估算，这也就是为什么搭载三元锂电池的电动车，在续航里程的估算上要强于磷酸铁锂电池电动车的原因。  明白了这些原理之后，蔚来的三元铁锂电池解决估算不准的方法就很好理解了。三元铁锂电池中的每个电芯之间通过串联方式连接，蔚来新研发的双体系电量估算法，以三元锂电池的SOC上限、下限来映射到整个电池组的SOC区间，也就是说测量整个电池组SOC的“标尺”，不再是数量更多的磷酸铁锂电池，而是估算更准确的三元锂电池，从而使电量估算误差降低至了3%以内。另外，蔚来的这套SOC估算技术还可以根据电池的衰减程度以及衰减速率来动态调整电池SOC区间，从而让三元锂电池的SOC始终能够准确反映电池系统的荷电状态。 这样，大量使用的磷酸铁锂电池能够有效降低整个电池组的成本，同时，三元锂电池也能借自身特性，帮助整个系统完成对电池组SOC的准确估算，可谓一举两得。 三元铁锂这种巧妙的“混搭”风格，是蔚来不断精进电池技术的最好体现。随着电池技术的持续升级，加上成熟的换电方式，让用户体验随之提升的同时，也让蔚来汽车竖起了电池技术壁垒。 文章来源【智阅汽车】版权归原作者所有 |
