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电动车电池的使用寿命与哪些方面有关?

2020-09-22汽车

先说结论, 电池使用寿命根据相关研究表明,一般主要是受到充放电频率、充放电深度、使用时间、使用环境、电池热管理水平、等等因素影响。这里在实车上其实就是和平时充放电习惯、油门制动深度(影响电池放电充电电流)、日常用车环境(高温、低温等等)等因素相关。

不过,还有一种情况无法估计,那就是自燃。。。这属于英年早逝,谁也无法预料。

目前市面上的电动车主要使用锂电池作为动力电池,不管是三元锂电池还是磷酸铁锂电池都是属于锂电池。早几年,本人查阅了部分论文来研究电池容量衰减问题。总结了一下影响电池寿命的主要一些因素。

一般认为电池寿命分为 循环寿命 静置寿命 很容易理解,所谓 循环寿命是指电池在循环充放电的使用过程中所能达到的寿命而静置寿命是指电池在不使用的情况下存储放置下的寿命。 因为电池本身是个化学反应,所以在使用和静置的时候都会损害电池寿命,也就是说想要把电动车当作老爷车存放保值是不太可能了。 在Freedom CAR等美国新能源部的发展计划中,一般要求电动汽车电池的静置寿命应能达到15年。 根据这项要求的话,也就是可以简单推论电动车在不使用的情况下电池寿命至少要在15年以上,而且这项要求还是多年以前的标准,所以按一般推论的话现在的技术能至少保证电池静置寿命在15年以上的。

根据文献显示, 目前其实都没有哪家研究机构能够明确电池老化的机理,尤其是循环寿命的衰减机理。 但是 文献中普遍的共识是锂离子电池的日历寿命衰减(也就是啥也不干电池也会衰减)以及SEI膜(都知道锂离子电池产生电流是因为离子移动产生,而所谓的SEI膜可以理解为电池中供离子穿透移动的隔膜)厚度增长及循环锂离子的减少相关。而SEI膜厚度增长会受时间、电池存储、以及充放电循环影响。电池温度、充放电频率、SOC变化这些因素又加剧了电池老化,锂动力电池寿命衰减直接体现在内阻增大以及容量减少,内阻增大导致放电功率变小,容量减少导致电池可用能量减少,体现到整车上表现为续驶里程减少,车辆性能下降等 。一般 认为动力电池的温度对电池的性能和寿命有重要影响,电池组环境温度过高时,电池组内部不可逆物质(SEI膜)生成加快,这些不可逆的物质生成会减少电池的使用循环次数,电池组温度过低时,也会加速不可逆物质的生成,从而影响电池的使用寿命。 电池温度过低不仅影响电池使用寿命,而且会影响电池的充放电容量,电池在低温条件下工作时,电池的可充入容量和可放出的容量均降低,直接影响电动汽车的续驶里程,而且在低温条件电池的放电电压平台降低,影响电池组的放电效率。所以现在一般的电动车均会配备电池加热或者冷却系统来让动力电池能够在电池最舒适的工作区间工作,既增强了电池性能又延长电池使用寿命(早期很多电动车是没有热管理系统的,纯依靠风冷冷却,所以当初动力电池的温度最高的时候会达到65℃左右的,而目前配备了热管理系统的电动车一般都会把电池温度控制在20℃~45℃这个区间的,高低会有少许出入,既能保证冬季电池温度不至于过低,也能让夏季电池温度不至于过高,从而增强电池性能。 增强性能的同时也直接影响使用寿命。

下面是当年工作中所作的一个关于电池包内不同模组的电池工作温度区间的分布图表,根据车辆工况不同又些许差别,但是可以看出日常使用中绝大多数电池的温度区间。从实际运行情况来看,也佐证了上面关于电池工作温度的理论的,绝大部分温度区间均落在了20~45℃之间的。

下面两个图表是有热管理系统和没热管理系统下电池温度区间的分布,应该更能说明问题,可以看出在有热管理系统时,电池工作温度区间更合理,没热管理时电池工作温度明显升高,不利于电池的工作。

从上面的数据可以看出,买电动车的话有无热管理系统绝对可以成为一个决定因素,因为这直接影响了电池使用寿命以及电池安全性 。谁会想买台电动车的电池温度都在60℃,这实际是很危险的,众所周知,电动车大家目前最大的顾虑就在电池安全性以及续航上,而 一个没有热管理的电动车最直接的影响也就是续航以及安全,同时还影响使用寿命。

如下表是某厂家(这其实算机密数据,就不说是哪家了,市面上的电池不会相差特别多的)实测的在160000km纯高速行驶的状态下电池容量衰减比例,这测试是在试验车开始测试之前测试一个初始容量值,然后每隔一定里程(有时会因为不可抗力导致测试延迟或提前,所以里程间隔不是严格的相等)再进行一次测试,可以看出实际在160000km的高速行驶中,电池容量实际衰减率才5.9%, 因为这是加速试验(快速达到需要的验证里程的试验),无法考量到电池的日历寿命衰减,由于本身电池的日历寿命衰减也是个很长的周期,可能在我们换车之前它的影响都微乎其微。 刚看到这数据的时候其实我也不太相信的,因为按照前几年的水平160000km大概会衰减15%(不同的品牌可能还有差别),现在居然进步如此。

其实厂家会做很多更严苛的测试,他们会是在综合工况下得出的数据,包括强化坏路,城市拥堵路况,山路,以及高速工况等,几乎涵盖一般用户所能遇到的所有路况,并且厂家的试验里程对应用户实际使用里程的话会乘以一个强化系数,也就是说如果折算到实际的里程的话,就不止这么多里程。我相信的话一般用户是不太可能达到这个里程的,只有极少数能够达到(比如出租车)。所以针对普通用户来说,只要是正规厂家生产的正规车辆,其实是不用太担心电池寿命的问题的。

实际上,对于日常使用的话,注意充放电深度,尽量不要过充过放,尽量不要急加急减(避免大电流),至于电池温度也不是咱们太能控制的住的,北方冬季尽量有暖库最好了。但是没有必要因噎废食,该怎么用就怎么用吧,厂家早已帮你验证过了,不过好的用车习惯确实有助于增长使用寿命,这不光针对电动车,燃油车同意适用。

以上,通过以上介绍大概能了解一些电池寿命相关知识了。

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