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電動車電池的使用壽命與哪些方面有關?

2020-09-22汽車

先說結論, 電池使用壽命根據相關研究表明,一般主要是受到充放電頻率、充放電深度、使用時間、使用環境、電池熱管理水平、等等因素影響。這裏在實車上其實就是和平時充放電習慣、油門制軔深度(影響電池放電充電電流)、日常用車環境(高溫、低溫等等)等因素相關。

不過,還有一種情況無法估計,那就是自燃。。。這屬於英年早逝,誰也無法預料。

目前市面上的電動車主要使用鋰電池作為動力電池,不管是三元鋰電池還是磷酸鐵鋰電池都是屬於鋰電池。早幾年,本人查閱了部份論文來研究電池容量衰減問題。總結了一下影響電池壽命的主要一些因素。

一般認為電池壽命分為 迴圈壽命 靜置壽命 很容易理解,所謂 迴圈壽命是指電池在迴圈充放電的使用過程中所能達到的壽命而靜置壽命是指電池在不使用的情況下儲存放置下的壽命。 因為電池本身是個化學反應,所以在使用和靜置的時候都會損害電池壽命,也就是說想要把電動車當作老爺車存放保值是不太可能了。 在Freedom CAR等美國新能源部的發展計劃中,一般要求電動汽車電池的靜置壽命應能達到15年。 根據這項要求的話,也就是可以簡單推論電動車在不使用的情況下電池壽命至少要在15年以上,而且這項要求還是多年以前的標準,所以按一般推論的話現在的技術能至少保證電池靜置壽命在15年以上的。

根據文獻顯示, 目前其實都沒有哪家研究機構能夠明確電池老化的機理,尤其是迴圈壽命的衰減機理。 但是 文獻中普遍的共識是鋰離子電池的行事曆壽命衰減(也就是啥也不幹電池也會衰減)以及SEI膜(都知道鋰離子電池產生電流是因為離子移動產生,而所謂的SEI膜可以理解為電池中供離子穿透移動的隔膜)厚度增長及迴圈鋰離子的減少相關。而SEI膜厚度增長會受時間、電池儲存、以及充放電迴圈影響。電池溫度、充放電頻率、SOC變化這些因素又加劇了電池老化,鋰動力電池壽命衰減直接體現在內阻增大以及容量減少,內阻增大導致放電功率變小,容量減少導致電池可用能量減少,體現到整車上表現為續駛裏程減少,車輛效能下降等 。一般 認為動力電池的溫度對電池的效能和壽命有重要影響,電池組環境溫度過高時,電池組內部不可逆物質(SEI膜)生成加快,這些不可逆的物質生成會減少電池的使用迴圈次數,電池組溫度過低時,也會加速不可逆物質的生成,從而影響電池的使用壽命。 電池溫度過低不僅影響電池使用壽命,而且會影響電池的充放電容量,電池在低溫條件下工作時,電池的可充入容量和可放出的容量均降低,直接影響電動汽車的續駛裏程,而且在低溫條件電池的放電電壓平台降低,影響電池組的放電效率。所以現在一般的電動車均會配備電池加熱或者冷卻系統來讓動力電池能夠在電池最舒適的工作區間工作,既增強了電池效能又延長電池使用壽命(早期很多電動車是沒有熱管理系統的,純依靠風冷冷卻,所以當初動力電池的溫度最高的時候會達到65℃左右的,而目前配備了熱管理系統的電動車一般都會把電池溫度控制在20℃~45℃這個區間的,高低會有少許出入,既能保證冬季電池溫度不至於過低,也能讓夏季電池溫度不至於過高,從而增強電池效能。 增強效能的同時也直接影響使用壽命。

下面是當年工作中所作的一個關於電池包內不同模組的電池工作溫度區間的分布圖表,根據車輛工況不同又些許差別,但是可以看出日常使用中絕大多數電池的溫度區間。從實際執行情況來看,也佐證了上面關於電池工作溫度的理論的,絕大部份溫度區間均落在了20~45℃之間的。

下面兩個圖表是有熱管理系統和沒熱管理系統下電池溫度區間的分布,應該更能說明問題,可以看出在有熱管理系統時,電池工作溫度區間更合理,沒熱管理時電池工作溫度明顯升高,不利於電池的工作。

從上面的數據可以看出,買電動車的話有無熱管理系統絕對可以成為一個決定因素,因為這直接影響了電池使用壽命以及電池安全性 。誰會想買台電動車的電池溫度都在60℃,這實際是很危險的,眾所周知,電動車大家目前最大的顧慮就在電池安全性以及續航上,而 一個沒有熱管理的電動車最直接的影響也就是續航以及安全,同時還影響使用壽命。

如下表是某廠家(這其實算機密數據,就不說是哪家了,市面上的電池不會相差特別多的)實測的在160000km純高速行駛的狀態下電池容量衰減比例,這測試是在試驗車開始測試之前測試一個初始容量值,然後每隔一定裏程(有時會因為不可抗力導致測試延遲或提前,所以裏程間隔不是嚴格的相等)再進行一次測試,可以看出實際在160000km的高速行駛中,電池容量實際衰減率才5.9%, 因為這是加速試驗(快速達到需要的驗證裏程的試驗),無法考量到電池的行事曆壽命衰減,由於本身電池的行事曆壽命衰減也是個很長的周期,可能在我們換車之前它的影響都微乎其微。 剛看到這數據的時候其實我也不太相信的,因為按照前幾年的水平160000km大概會衰減15%(不同的品牌可能還有差別),現在居然進步如此。

其實廠家會做很多更嚴苛的測試,他們會是在綜合工況下得出的數據,包括強化壞路,城市擁堵路況,山路,以及高速工況等,幾乎涵蓋一般使用者所能遇到的所有路況,並且廠家的試驗裏程對應使用者實際使用裏程的話會乘以一個強化系數,也就是說如果折算到實際的裏程的話,就不止這麽多裏程。我相信的話一般使用者是不太可能達到這個裏程的,只有極少數能夠達到(比如出租車)。所以針對普通使用者來說,只要是正規廠家生產的正規車輛,其實是不用太擔心電池壽命的問題的。

實際上,對於日常使用的話,註意充放電深度,盡量不要過充過放,盡量不要急加急減(避免大電流),至於電池溫度也不是咱們太能控制的住的,北方冬季盡量有暖庫最好了。但是沒有必要因噎廢食,該怎麽用就怎麽用吧,廠家早已幫你驗證過了,不過好的用車習慣確實有助於增長使用壽命,這不光針對電動車,燃油車同意適用。

以上,透過以上介紹大概能了解一些電池壽命相關知識了。

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