2

消费者关注电动车电池,都关注些什么?

 2 years ago
source link: https://www.zhihu.com/question/524891195
Go to the source link to view the article. You can view the picture content, updated content and better typesetting reading experience. If the link is broken, please click the button below to view the snapshot at that time.
neoserver,ios ssh client

消费者关注电动车电池,都关注些什么?

31 个回答

什么是动力电池?简单说,是指为汽车提供动力的电池。它要比燃油车上使用的蓄电池“凶猛”得多,好似“塞班和安卓”对手机的影响,后者给汽车带来了天翻地覆的变化。

v2-85960f45eff2cbfd01658dd349f4481f_720w.jpg?source=1940ef5c

消费者关心动力电池什么,我发现结论和当年智能手机很像——消费者对续航和安全非常关心。

一开始智能手机出来,掉电贼厉害,再也不是周末在家充好电,一周在校happy。某手机销量遭遇滑铁卢,就和它频发充电起火、爆炸有直接关系。电动汽车也一样,电池安全事故一旦呈现不可控的趋势,可以让厂家积累的口碑瞬间清零。

续航之于动力电池,主要是电池容量;安全之于动力电池,要点是预防起火。所以既然提问是关心什么,接下来我就行业发展情况做一些归纳,方便大家了解。

小标题一:关于三元锂电池容量,我们该看哪些

因为现在三元锂电池是乘用车主流,所以我们讨论主要放在这块。

如何提升三元锂电池容量,主要发展路线有两个。

  1. 提升电池能量密度
  2. 塞入更多的电池

三元锂电池的能量密度发展是有一个升级线:>100wh/kg→100wh/kg→200wh/kg→250wh/kg(及以上)。

比如2018年的新能源补贴政策就是当电池系统能量密度超过120Wh/kg,才能享受1倍的补贴,但在2017年,达到120Wh/kg,补贴可是1.1倍。

现在看,第一梯队的车型,电池能量密度能做到160Wh/kg~200Wh/kg。比如凯迪拉克LYRIQ、Model Y、蔚来ES8等,都在这个区间。

而塞入更多电池,总能量越大。但电池增加,会挤占车身空间。正因此,正向研发的纯电平台优势很大,因为它的车身结构是围绕动力电池系统开展。所以你看,往往就是纯电平台的车型能塞入更多的电池,而且还不会引起地台过高、驾驶体验降级、车身结构被破坏等问题。

以下这些正向研发,出自纯电平台的车型(整理的是40万元档),在豪华车市场都获得了较高关注度。这个价位的消费者,要看准这个水准。

不过既然是说发展路线,有必要再多说几句。在现在充电设施发展不利的大环境下,再次提升电池容量是大势所趋。所以车企要考虑还有没有升级空间。

现在的思路有两种,一种是像比亚迪的刀片电池,通过破除模组的概念,在有限空间内放入更多电池,自然电池包容量也就提升了。

图注:左图是比亚迪刀片电池包,右图是传统电池包,可以看到比亚迪模式电池排布更紧密

另一种是像Ultium奥特能的电池模组,通过叠加设计破除轴距限制,塞入更多电池。奥特能平台的电池系统的思路是,以 12~16个电芯为一个模组。除水平布置外,还可以像搭积木一样垂直布置,如此一来,一共有五种(6、8、10、12和24模组)电池包模式可供选择。这种模式下,既能灵活调整轴距,续航也能进一步提升。比如凯迪拉克LYRIQ现在是12个模组,未来或许还能基于这款车,推出24模组的车。

小标题二:电池安全事故会让厂家的努力清零

关于电池安全,我主要说说大家很关心的碰撞安全(它是起火的重要原因之一)。

现在行业的共识是,强化电池包结构,增加防火层/材料。不过这就像大家都知道质能方程式E=MC2,但能不能创造出“真理”,还得靠自己。

比如强化电池包结构。现在行业有两种发展思路,一是采用铝合金电池包,优点是轻量化,缺点是相对弱化了防撞能力。二是采用钢结构,并辅助以超高强度横梁加强,这种结构的特点反之。

所以怎么在铝结构的基础上强化防撞,或者钢结构的基础上实现轻量化,就是各家要好好研究的。

前一种,可以看看大众ID.4 CROZZ,整体结构采用铝合金型材拼焊而成。它的办法是给电池包加“缓冲遁甲”——门槛梁是高强度钢+铝型材的双重结构,强化吸能效果。并且它的中底板采用了两根超过1100 MPa的超强度钢,增加了防撞能力。

后一种,可以看看凯迪拉克LYRIQ,电池包是采用的钢结构,并用多根超高强度横梁加强。知乎拆车实验室去年整的大众ID的侧面柱碰安全测试,今年整的凯迪拉克LYRIQ电池包安全测试,都给了我们很好的展示。特别是凯迪拉克这次,直接拿电池包做验证,非常直观。

你可能会问,凯迪拉克LYRIQ电池包哪里轻量化了?其实在轻量化上,除了铝合金轻量化外,还有一种是通过高强度钢的使用来实现轻量化。

这和一跟铁筷子比五根木筷子还抗折一个道理,强度高的钢材,能通过减少材料使用的方法来实现轻量化。凯迪拉克LYRIQ用的还是行业最强的1500Mpa超高度钢,所以更是强度和轻量化都兼顾了。

关于防火,大家的思路都是采用防火材料(隔热垫、气凝胶、云母片)。一般中低端车型多见隔热垫和云母片,高端车型会尝试加入价格更高的气凝胶。比如凯迪拉克LYRIQ的电池包采用的是气凝胶绝缘隔热材料(防火600℃)。

当然,防火之路是没有终点的,我还看好未来防火涂料的市场。薄型防火涂料轻,且隔热效果好,像PPG、SVT都有在做这方面的尝试。

小标题三:未来大家会越发关注动力电池使用寿命

等到老了一批电池,大家肯定会重视起电池使用寿命的问题。

2013年前后,我国新能源汽车大规模推广应用,并于2014年进入爆发式增长阶段。按照动力电池5~8年的使用寿命,算上几年的存量积蓄期,这几年国内动力电池将进入报废高峰期。

大概也是因为紧迫性还没上来的原因,你看关于动力电池国标中,由推荐性国标转换为强制性国标的,最早一批就是电池安全,而电池寿命的就要慢一些。

图注:现在GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全》已经取代了GB/T 31485-2015《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》,但GB/T 31484-2015《电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》还没进入决赛圈。

推荐性国标相比于强制性国标就是约束力弱的太多,真出事了,厂家说这是国家不强制要求,你拿他真没办法。所以在当下,还真得看车企的良心了。

现在的行业一般情况是,一般中低端车型围绕国标标准打造,企标要求可能会提升几倍,确保能应对行业竞争。上到中高端车型,企标难度会继续提升,但上限是多少不一定。所以我建议大家多关注主流车企,优先选购开发验证要求高的车型。因为能力越大责任越大嘛,这些车企会花更多的经历去验证产品的极限能力。而且他们技术的下放也更频繁,所以旗下车型整体可靠性也高。

因为这些技术方法和要求是机密,车企不会公开。好在这几年车企意识到金子也得想办法露面,所以我们开始看到车企是怎么做的。在这里,我要给大家推荐下@拆车实验室,他们经常搞这些测试技术展示,是很好的知识获取渠道。

前段时间他们去泛亚技术中心,我们就看到了凯迪拉克LYRIQ电池包是怎么做可靠性测试的。比如上图里面的三综合(温度、湿度和振动)测试,振动时间是国标3倍,振动频率是国标的5倍。在振幅相同的情况下,说明振动的总能量是国标的15倍之多。据官方说,LYRIQ的电池在50w公里的充放电后,电池仅衰减10%左右,这表明在电池寿命这块,车企也在发力了。

总结以上。

当下大家最关心的续航和防火安全问题,已经有了长足进步。不过各厂家要戒骄戒躁,任重还道远。我认为现在的领先企业已经进入了电动汽车发展2.0阶段,他们的电动汽车在续航和安全方面已经能够媲美燃油车。不过也要知道,除了续航和安全,动力电池寿命问题可能会爆发,所以企业要尽早开展研究,把技术做扎实。

知乎用户

2020年11月2日,国务院印发了《新能源汽车产业发展规划》指出到2025 年,我国新能源汽车市场竞争力明显增强,在三大电领域取得关键技术重大突破。预测 2025 年中国新能源汽车销售量将达到 500 万辆左右。而且目前电池在整车成本中占比最高,达40%,那消费者最关心是“电池”哪些方面呢?总结如下:

1、电池安全性:不论是磷酸铁锂、三元锂,还是未来的石墨烯电池,我认为消费者最关注的还是电池安全问题。据不完全统计,2021年1月至今已发生 50 多起新能源汽车着火事件,绝大部分由电池热失控引起 。近年来,新能源汽车安全事故呈递增态势 ,消费者已由“里程焦虑”转入“安全焦虑”,动力电池安全问题已成为新能源汽车行业发展的拦路虎。不论特斯拉还是比亚迪都发生过电池自燃事件,生命安全才是第一位。所以无论是比亚迪的刀片电池、广汽埃安的弹匣电池,宣传的最大卖点就是安全。

2、续航:在保证电池足够安全的前提下,消费者才会关注这车能跑多远,不过续航距离和电池装机容量有直接关系,和消费者的钱包也是直接关系,电车续航和车价直接成正比,比如蔚来的车型,配置一致,不同版本的差价就是体现在电池容量上。

3、充电便利性:不论是800V的超级快充,还是换电模式,都是要解决电动车充电效率的问题,从最初的开车一小时,排队一小时,充电一小时。随着充电技术的进化,充电桩换电站的普及,主流的400V电压下,充电功率最大可达100kW,30%-80%的充电时间需要30分钟。而800V高压下,充电功率可达300-500kW,6-10分钟就可完成30%-80%的充电。2021年后高压快充受到越来越多主机厂的青睐,先是现代、起亚等国际巨头发布800伏平台,之后比亚迪、长城、广汽、小鹏等国内主机厂也相继推出或计划推出800V平台,高压快充体验将会成为电动车市场差异化体验的重要标准。

4、使用寿命:电车这玩意儿跟手机一样,苹果手机用个1-2年,掉电特别厉害,就预示着该换电池,或者换手机。目前市面上的三元锂电池,一般循环使用寿命为1000次左右,特斯拉使用的松下镍钴铝(NCA)电池号称使用寿命可以达到4000次。上面也提到了电池占整车成本的40%,如果因为电池衰减而不得不更换动力电池,就需要支付40%的车价!

国际油价受很多因素影响不断升高,短短两个月从6块5疯长到9块5,因使用成本上涨导致消费者更多聚焦到电动汽车上。然而电动汽车也负面新闻不断,从自燃到续航里程虚标,再到充电不易,消费者们都怕买了一台“电动爹”。

现在大家都在关注电池容量,毕竟这直接决定了,谁不想要一台开的“久“一点的车呢。可想要提高电池包容量,在不改变电池包整体框架的情况下,就需要增加电芯数量,而更多的电芯管理起来更消耗精力,牺牲精准性,虚电问题就多。

续航与安全性并非鱼与熊掌不可兼得

值得肯定,从初代特斯拉的375km一直到现在的700km,甚至于部分车型达到了1000km续航,广大消费者对于续航里程的焦虑在不断缓解。

不过工信部公示的续航里程只能看作是一个参考,在实际使用中会有着各种情况的衰减,比如冬天气温低导致的续航下降,空调用电导致的电量消耗过快,甚至于OTA升级后“锁电”这种事情最近也被炒上热搜。

而这种所谓的「锁电」现象,就是没能调和它们之间的关系,为了安全,牺牲了续航。

这种所谓的负优化也是优化的一种,它解决了“客户用起来顺手”的BUG,明面上声称是为了顾客的安全,实际上是让客户为企业在安全性上设计的失误进行买单。这就好比跑车设定180km/h最高时速,让买家心里充满疙瘩。

其实相比于这种“暴力解法”,是有更完美、更合理的手段来解决电池容量与自燃概率冲突的问题,只不过这种方法成本更高,研发投入时间更长,技术难度大,所以很多厂家想糊弄过去罢了。

而如何调和二者,行业内也已经了有了方案——那就是BMS。

打个比方,如果我们把大电池(高续航)比作大课堂教学,如果你是校长,你会怎么确保学生学习和生活齐头并进呢?

行业领先思路是这样的:

请经验足,精力好,认真负责的班主任坐镇。对应到汽车上,就是要有优秀的BMS电池管理系统。BMS是动力电池系统的核心技术,它负责控制电池的充电和放电以及实现电池状态评估及调控。可以说,优秀的BMS,既能有助于保证续航里程,也能有助于确保安全。

请出色的后勤管理团队,确保学生的生活安全。对应到汽车上,就是通过重重安全实验以及电池包内的安全设计,来提升电池安全。

“出色的班主任”

BMS是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带,其主要功能包括3个功能:监控、管理、保护。监控包含了电流、电阻、温度已经电池状态;而管理则是一项让各个电池电量保持到一致的均衡技术;保护则是在出现异常时对有问题电池限制功率甚至于直接断电。

不过BMS也不是铁打的,能不能一直出色,重要看两个方面:

BMS够不够可靠;

BMS够不够智能。

关于可靠,保证各个系统件的通信是关键。一个电池包分为了多个电池组,而每个电池组均会有一个MCU用来对电池组状态进行监控,多个MCU则是通过CAN线与控制器进行通信,所以通信的实时性和准确性成为了BMS的命门。

特斯拉就在这上面有很强实力。比如其多信道双向电池管理系统,这项系统特斯拉申请了专利保护。相比于传统的单回路通讯,其能够沿着菊链式回路实现双向通信,各菊链式回路所使用的双信道可实现单独的或冗余的电池管理。这样一来,系统的稳定性就高。

又比如凯迪拉克LYRIQ的wBMS无线电池管理系统,它通过Mesh组网设计,让MCU之间也能够互相通讯,当有模组出现热失控并导致该模组的MCU失效时,失效模组周边的MCU无线通讯管理单元将会主动唤醒电池管理模块进行急速冷却,实现无死角的热失控监测。这一系列的措施让wBMS实现了比传统有线BMS更稳定、可靠的表现。

“不断成长的教务系统”

大家知道,人随着时间推移,是会变化、成长的。电池也一样,可以说,每一个动力电池都因为不同的使用经历,BMS和它相处的模式也会不一样。对于我们消费者来说,关键就是要看够不够智能。

和手机一样,现在的智能汽车,决定持续智能的关键是OTA。智能汽车的OTA还分为两种,一种是SOTA(软件升级),一种是FOTA(固件升级)。所以大家要认准能升级BMS固件的车型。

在售价30W~50W这一个区间内,诸如一些一线豪华品牌的车型均没有FOTA升级这一功能,而造车新势力的蔚小理以及刚进军新能源的沃尔沃、极星、凯迪拉克LYRIQ均具有FOTA升级功能。

如果我们把FOTA比作为“植入式”的智能,现在还有一种新的发展思路——结合云数据甚至是AI,实时锻炼BMS。比如蜂巢能源科技和华为的合作,蜂巢能源完成电池的研发制造以及执行算法,华为提供“云”,它能实现云端实时监控,了解电池“健康”状况,保证在电池出现问题前提前预警。

在这种电池+云数据的基础上,像凯迪拉克LYRIQ还利用了AI技术,基于wBMS和云端数据构建电池健康评估模型,并经过海量数据训练,多维度综合评估电池健康状态,能够为用户提供定制化的电池状态、安全性能监控服务。

总之,BMS任重道远,现在的发展已然有了一个明确的思路。一方面,大家要确保它的稳定性,不要掉链子,另一方面,它要能跟上时代,总能吸收最高级的“教学理念”。

“出色的后勤管理团队”

如果以近二十年为一个考察期,电池包安全设计经历有三个阶段。

1.0阶段中,电池包就是一个简单的容器,防火、防撞、热控制能力都很弱。其实现在依然有一些廉价车型还是如此,电池包内仅有少量的云母片(一般贴于盖板)防火,但电芯之间的隔热几乎没有,而且散热基本都是自然冷却。

2.0阶段,电动汽车主要关注防火,不强求防撞,比如下图是聆风LEAF设计,电池包内几乎没有加强梁。当然,这么做也无可厚非,因为当时的电池包还不够大,通过白车身能够防御大部分撞击。至于散热,这个阶段比较多见的是强制性风冷方案,风冷采用空气作为换热介质,相当于给电池包装了一个风扇。虽然比自然冷却效果好一些,但控制效果还是有待提高。

不过到了3.0阶段,这种模式就不行了。为了更高续航,电池包尺寸越来越大。我们知道电池包是放在地板上的,所以自然会挤压白车身防撞空间。电池包就必须要承担起防撞任务了。比如凯迪拉克LYRIQ,它的电池包采用了全钢结构超高强度电池包结构,其中61%采用了高强度钢,核心位置采用了37.5%的加强型超高强度钢材(强度达到1500Mpa)。

同时在防火措施上,凯迪拉克LYRIQ也在持续进化,它使用的纳米级航空材料气凝胶,能防护600℃的高温。在热控制上,它采用的是集成式液冷方案,与以往整个电池包用一个散热板不同的是,其每个电池组都有一块单独的散热板,电池温度控制更准确,效率也更高,避免了电池过热或衰减所造成的安全隐患。

如果说二十年前买电动汽车是吃螃蟹,十年前买电动汽车是尝鲜,现在买电动汽车则是大势所趋。

我们必须要肯定车企的努力,特别是领头的这些车企,把动力电池技术推到了很高的层次,你看像凯迪拉克LYRIQ,就证明了长续航和高安全并非不能兼顾。

不过有一说一,想要达到理想效果,成本不低,也就是这些大企业敢堆钱搞技术、抢市场。也希望未来这些企业能带动行业一起发展,惠及到更多入门级车型,我们不再为此犯难。

线上互联网 线下方向盘

首先,普通消费者对于电动车电池的认知非常肤浅,没有大家想象中的那么专业。并不过关心什么电池里材料是什么比例,电池用的什么工况测试。别巴拉巴拉说一堆,讲一堆专业性那么强的东西。

消费者关注的第一点,电池能有多少度电(指实际装车后的电池包电量大小,深入一点还会关注一下电池密度)。现在新能源汽车的新闻那么多,较为普遍的认知是基本上十多万的车跑一百公里要15度电左右。 所以知道电池电量就能大概推算出车辆的实际续航。

还有就是充电时间,多久能充满,充得快不快,基本上用于去比对自己的可充电时间段。家里能装充电桩的,想知道一晚上慢充能不能冲充满;没有充电桩的,就会关心快充到底够不够快,毕竟在外面充电,不仅电费贵,还有服务费一起算。

然后是电池安不安全。这个关注点,其实比较笼统,现在的电动车品牌,没烧过的真是太少了。尽管电池安全一直在进步,厂商们优化电控、造电池匣控制热失控,也有一定的成效。但是也挡不住微信群里一遍有一遍转发的电动车自燃视频。

直白的说,就算是比亚迪的刀片电池,安全性那么高了,他们也还在一遍又一遍的演示针刺实验,4S店也口苦婆心的教育用户。电动车电池想要给消费者带来真正的安全感,还需要一段时间。

v2-69a15ae97ab718f879f7ffaabc843938_720w.jpg?source=1940ef5c

行了,我能想到就这么多,你们再去看看别人的回答吧。

想的美,想想就美

在2022年中国消费者关于新能源汽车不满意因素调查中,调研数据显示,41.7%的中国消费者对新能源汽车不满意的因素是续航能力差。续航能力跟电池能力有关,目前在现有电池技术条件下,能够保持电池续航能力是一方面,另一方面需要建设和配套的充电、换电设施。

v2-8654c0f9c6983c91497e4966b322029b_720w.jpg?source=1940ef5c

新能源汽车因为电池的局限性,续航里程一般在100到700公里不等,因此其适合在市区代步使用,不适合长途出行的特点成为中国新能源汽车发展限制因素。

除此之外,电池的安全性也是大家关注的重点。

选择新能源汽车最主要考虑的是续航里程和安全性,如果用户朋友对车辆的驾乘体验和智能性配置比较关注的话,可以考虑一些造车新势力的车型,人机交互及驾乘体验更智能、更流畅。除此之外,最好是选择质保条件较好、售后服务更有保障的车型产品。

吉利汽车的表现不错,虽然主要业务还是燃油车,不过近期吉利亮相了一款纯电SUV车型,而且是吉利旗下首次搞出的纯电SUV,就连名声都做了重新设计,这款车就是几何C。

v2-2f69c4f2c27dd38840239a6fdfa79457_720w.jpg?source=1940ef5c

v2-0e2ec3bd25453149e73fe57e7ce46863_720w.jpg?source=1940ef5c

这款车定位是紧凑型SUV,汽车的价格也不是很高,几何C 550km车型实际续航兑现率达到行业领先水平 电池衰减限值低于竞品,5万公里后担保电池衰减≤10%,竞品衰减超过15%,几何电池更耐用品质更有保障。

几何纯电真准续航,铂金快充+绿色车内空间,标多少就开多少

动力部分,这款车搭配了日本电产的永磁同步电机,最大功率为204马力,峰值扭矩为310牛·米

v2-1c8a2e4ec61e75fdc44995c9c953114d_720w.jpg?source=1940ef5c

About Joyk


Aggregate valuable and interesting links.
Joyk means Joy of geeK