特斯拉、小鵬汽車之后,蔚來也加入到磷酸鐵鋰大軍。 不過,蔚來沒打算繼續(xù)忍受磷酸鐵鋰
電池的頑疾。
日前,蔚來推出了75度(kW·h)三元鐵鋰混裝電池包,用以對該公司的70度三元鋰電池包進行升級,預計11月開始交付。
70度電池包是蔚來投放的第一代電池包產(chǎn)品,在2017年12月的首屆NIO Day上發(fā)布,于2018年6月交付,至今已經(jīng)服役3年多,是蔚來汽車的基礎款電池包,也是蔚來交付量最廣的電池包。但這款電池顯然難以匹配今天的用戶需求,可用范圍加上冬季低溫,續(xù)航打折到200多公里的情況并不鮮見。
而對這樣的基礎配置進行替代性升級,蔚來的動作既要快,又要十分謹慎。
從命名上能看出,蔚來下了功夫。動力電池最常用的有兩種技術方案,即三元鋰和磷酸鐵鋰。三元鐵鋰則相對陌生。它的秘密是什么?
如字面意思,三元鐵鋰電池正是將磷酸鐵鋰和三元鋰電池進行混裝搭配,抽取兩種電池的優(yōu)勢,讓磷酸鐵鋰電池的可用性,達到替代常規(guī)三元鋰電池包的水平。
磷酸鐵鋰電池是一個成熟的體系,最大優(yōu)勢是沒有鈷金屬,成本上有明顯優(yōu)勢,其次,磷酸鐵鋰電池內部結構穩(wěn)定,可以耐高溫和過充,因此,自燃起火的概率也相對較低。這也是為什么,小鵬汽車和特斯拉都在入門車型中,采用了磷酸鐵鋰電池。
但磷酸鐵鋰電池的劣勢也很明顯,首先是SoC(剩余電量)的估算不準,難以提供給用戶準確的用電參照,更大的問題是,低溫環(huán)境下,電化學活性低,也就導致了冬天續(xù)航和充電效率縮水明顯。特斯拉去年冬季收到的一個集中反饋,就是北方的磷酸鐵鋰車型續(xù)航縮水嚴重。小鵬汽車CEO何小鵬也坦言,“鐵鋰電池更適合溫暖氣候。”
蔚來電池系統(tǒng)副總裁曾士哲向36氪在內的媒體直言,三元鐵鋰混裝版電池包就是該公司所找到的、用以解決上述兩大問題的方案。據(jù)介紹,蔚來的三元鐵鋰電池包總共有118顆電芯,其中,磷酸鐵鋰電芯104顆。三元鋰電芯只有14顆,分布在電池包的四個角。
蔚來三元鐵鋰電池包結構示意,來自蔚來官方
曾士哲說,磷酸鐵鋰電量估算不準,但三元鋰電池則不存在這個問題,后者每天可以有100多次機會來評估電量,所以在就可以在磷酸鐵鋰電池包中,加入三元電池,作為標尺,來校準整個電池包的電量。
“三元電池可以當做標尺,告訴我們實際電量是多少,等于在里面放了教練,教練會告訴我,現(xiàn)在SoC實際剩下多少。”曾士哲說,蔚來的混裝鐵鋰電池,已經(jīng)把行業(yè)公認的鐵鋰電量估算精度從10%降到3%之內。
除了解決鐵鋰電池的SoC電量估算問題,蔚來還通過結構和材料改良,來解決鐵鋰電池的低溫衰減問題,包括采用新的保溫的材料、更換電池殼體,以及采用加熱膜等技術。蔚來官方提供的信息顯示,相比磷酸鐵鋰電池包,三元鐵鋰混裝電池包低溫續(xù)航損失降低25%。
三元電池和鐵鋰電池混裝的方案不是蔚來首創(chuàng),而蔚來能將其工程落地,做到量產(chǎn),則主要依靠其自研的控制算法。
曾士哲也自信表示,蔚來的電池包設計難以被復制的,因為里面有一個復雜的算法,要結合兩種電池最優(yōu)的容量保持率、兩種電池最優(yōu)的功率特性推導出來,“我們開發(fā)了很復雜的雙體系的加熱算法,這個雙體系加熱算法除了在BMS端,在云端也做。”
三元鐵鋰混裝電池包,是蔚來在企業(yè)成本和用戶體驗之間,努力找到的一個平衡點,如果這一方案通過市場檢驗,將不僅是蔚來的工程和研發(fā)能力的體現(xiàn),也會加速鐵鋰電池的普及。
以下是36氪等媒體與蔚來電池系統(tǒng)副總裁曾士哲對話,略經(jīng)摘編:
問:蔚來電池研發(fā)團隊有多少人,通過混裝CTP技術,蔚來積累大量的研發(fā)和工程經(jīng)驗,未來有沒有設計電芯,走代工生產(chǎn)的計劃?
曾士哲:目前大約電池研發(fā)有一百多人,對于電芯部分,目前還沒有相關規(guī)劃。
問:從做100度電CTP,到這次混裝的 CTP技術,蔚來都是行業(yè)較早應用,想問一下在生產(chǎn)制造這一塊,有沒有積累到一些體系化的經(jīng)驗?
曾士哲:另外想說一下,這次我們的供應商管理跟以前不一樣,加了很多質量人員,因為車用電池包是個比較專業(yè)的、增速很快的業(yè)務,所以現(xiàn)在很多公司可以依賴這個產(chǎn)業(yè)為生,我們也是在這樣時代背景下面開發(fā)了很多更優(yōu)質的供應商。無論是這種像焊接的工藝,像品質的質量的控制,其實都比以前好的特別多。
以前在100度電的時候,我們其實人手也比較有限,我們甚至為了把質量提升請了很多這種外包公司的質量人員駐場,然后這一次是我們完全的擴大了我們的質量團隊,在各個供應商一級、二級,都有安排駐廠。
問:關于三元跟鐵鋰的電芯分布,三元在電池包邊緣是嗎?是單個電芯還是有自己的三元模組?
曾士哲:我們采用的是CTP的設計,設計上是沒有模組概念的,我們是根據(jù)大數(shù)據(jù)分析確定三元位置的,目的是把整個電池的溫差降在三度以內,常用溫和的工況可用做到1-2度以內,所以每個角落三元數(shù)量不一樣的,前面兩個、后面四個。
問:我想問三元鋰和磷酸鐵鋰放電平臺、電壓不一樣,這兩種串聯(lián)下來對電池壽命是否有影響?
曾士哲:有影響,不同電流、不同平臺對電池壽命確實有影響,常規(guī)來說磷酸鐵鋰的壽命相對長,這也是為什么要在我們在三元電池上做了容量的冗余,同時結合大功率DCDC,我們還做了動態(tài)調節(jié)。當有影響的時候,可利用大功率DCDC做區(qū)間上的動態(tài)調整,就會解決這問題,但是算法上會很比較復雜,團隊也花了很對精力在解決這個問題上。
問:聽您說這種標定方式跟普通三元鋰的標定方式不一樣,那么普通三元鋰的用戶想換電池包,是重新標定?還是怎么樣?
曾士哲:我們的BMS軟件里面已經(jīng)兼容了多種電池的初始標定設置,而且每一個電池包有自己的唯一的ID (身份證),BMS會更具電池包的ID信息再進行識別對應,所以不需要重新設置,直接換上去之后,就可以自適應工作。而且現(xiàn)在把云端平臺打通了, 可用針對性的更新標定設置,提升用戶體驗。
問:有人建議行業(yè)將針刺再次回歸國家常規(guī)標準,如何看待這個問題?
曾士哲:電芯的針刺解決方案之前就有,就測試方案來說,是直接在大面的中心刺進去、但是實際真正發(fā)生意外可能不是這樣的情況,從不同角度發(fā)生刺入電芯的可能都存在,所以我們一直認為安全還是要用從真實的環(huán)境去考慮,不是為針刺而搞針刺,為了過而過,我們的思考如果整個把電芯的放熱峰穩(wěn)定下來、反而可以解決這個問題。
問:還有沒有講充電裝置問題,因為現(xiàn)在友商換了電池后充電曲線發(fā)生變化、導致充電速度下降,這個有沒有解決?
曾士哲:有些友商在切換后,由于電傳導路徑相對變長,導致充電速度受影響�?墒俏覀儾灰粯�,我們設計的時候就考慮了這個問題,現(xiàn)在其實充電比以前更快,我們實測數(shù)據(jù)大概提升了十分鐘,當然到用戶端可能會不一樣,這和實際的充電場景相關,比如充電樁的最大功率,但是實際上是提升的。功率最高到1.8C,其實這個一開始設計時就考慮到了與時俱進。
問:想問一下咱們新的技術為什么沒有應用在100度電池上面?
曾士哲:其實有的新的技術像DCDC是有規(guī)劃應用到100kWh上的,但是現(xiàn)在從整體密度來說,100度電池布置難度會比較大。我們覺得各有所長,100度有100度的好處,100度再往上走還有增長空間,當然也需要其它的解決方案,我們也在研究。當有一天這個東西更加成熟、鐵鋰再次提升,我們還會往上走。
(責任編輯:子蕊)