蔚來(lái)副總裁曾士哲談三元鐵鋰電池：方案難以被復(fù)制，最難是控制算法

時(shí)間:2021-09-29 11:10來(lái)源:36氪 作者:綜合報(bào)道
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       特斯拉、小鵬汽車(chē)之后，蔚來(lái)也加入到磷酸鐵鋰大軍。 不過(guò)，蔚來(lái)沒(méi)打算繼續(xù)忍受磷酸鐵鋰電池的頑疾。
 
       日前，蔚來(lái)推出了75度（kW·h）三元鐵鋰混裝電池包，用以對(duì)該公司的70度三元鋰電池包進(jìn)行升級(jí)，預(yù)計(jì)11月開(kāi)始交付。
 
       70度電池包是蔚來(lái)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(lái)汽車(chē)的基礎(chǔ)款電池包，也是蔚來(lái)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(hù)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(jiàn)。
 
       而對(duì)這樣的基礎(chǔ)配置進(jìn)行替代性升級(jí)，蔚來(lái)的動(dòng)作既要快，又要十分謹(jǐn)慎。
 
       從命名上能看出，蔚來(lái)下了功夫。動(dòng)力電池最常用的有兩種技術(shù)方案，即三元鋰和磷酸鐵鋰。三元鐵鋰則相對(duì)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(jìn)行混裝搭配，抽取兩種電池的優(yōu)勢(shì)，讓磷酸鐵鋰電池的可用性，達(dá)到替代常規(guī)三元鋰電池包的水平。
 
       磷酸鐵鋰電池是一個(gè)成熟的體系，最大優(yōu)勢(shì)是沒(méi)有鈷金屬，成本上有明顯優(yōu)勢(shì)，其次，磷酸鐵鋰電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可以耐高溫和過(guò)充，因此，自燃起火的概率也相對(duì)較低。這也是為什么，小鵬汽車(chē)和特斯拉都在入門(mén)車(chē)型中，采用了磷酸鐵鋰電池。
 
       但磷酸鐵鋰電池的劣勢(shì)也很明顯，首先是SoC（剩余電量）的估算不準(zhǔn)，難以提供給用戶(hù)準(zhǔn)確的用電參照，更大的問(wèn)題是，低溫環(huán)境下，電化學(xué)活性低，也就導(dǎo)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(gè)集中反饋，就是北方的磷酸鐵鋰車(chē)型續(xù)航縮水嚴(yán)重。小鵬汽車(chē)CEO何小鵬也坦言，“鐵鋰電池更適合溫暖氣候。”
 
        蔚來(lái)電池系統(tǒng)副總裁曾士哲向36氪在內(nèi)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(wèn)題的方案。據(jù)介紹，蔚來(lái)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(gè)角。
蔚來(lái)三元鐵鋰電池包結(jié)構(gòu)示意，來(lái)自蔚來(lái)官方
 
       曾士哲說(shuō)，磷酸鐵鋰電量估算不準(zhǔn)，但三元鋰電池則不存在這個(gè)問(wèn)題，后者每天可以有100多次機(jī)會(huì)來(lái)評(píng)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(biāo)尺，來(lái)校準(zhǔn)整個(gè)電池包的電量。
 
       “三元電池可以當(dāng)做標(biāo)尺，告訴我們實(shí)際電量是多少，等于在里面放了教練，教練會(huì)告訴我，現(xiàn)在SoC實(shí)際剩下多少。”曾士哲說(shuō)，蔚來(lái)的混裝鐵鋰電池，已經(jīng)把行業(yè)公認(rèn)的鐵鋰電量估算精度從10%降到3%之內(nèi)。
 
       除了解決鐵鋰電池的SoC電量估算問(wèn)題，蔚來(lái)還通過(guò)結(jié)構(gòu)和材料改良，來(lái)解決鐵鋰電池的低溫衰減問(wèn)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(shù)。蔚來(lái)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(lái)首創(chuàng)，而蔚來(lái)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(lái)的電池包設(shè)計(jì)難以被復(fù)制的，因?yàn)槔锩嬗幸粋�(gè)復(fù)雜的算法，要結(jié)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(dǎo)出來(lái)，“我們開(kāi)發(fā)了很復(fù)雜的雙體系的加熱算法，這個(gè)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(lái)在企業(yè)成本和用戶(hù)體驗(yàn)之間，努力找到的一個(gè)平衡點(diǎn)，如果這一方案通過(guò)市場(chǎng)檢驗(yàn)，將不僅是蔚來(lái)的工程和研發(fā)能力的體現(xiàn)，也會(huì)加速鐵鋰電池的普及。
 
       以下是36氪等媒體與蔚來(lái)電池系統(tǒng)副總裁曾士哲對(duì)話(huà)，略經(jīng)摘編：
 
       問(wèn)：蔚來(lái)電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)有多少人，通過(guò)混裝CTP技術(shù)，蔚來(lái)積累大量的研發(fā)和工程經(jīng)驗(yàn)，未來(lái)有沒(méi)有設(shè)計(jì)電芯，走代工生產(chǎn)的計(jì)劃？
 
       曾士哲：目前大約電池研發(fā)有一百多人，對(duì)于電芯部分，目前還沒(méi)有相關(guān)規(guī)劃。
 
       問(wèn)：從做100度電CTP，到這次混裝的 CTP技術(shù)，蔚來(lái)都是行業(yè)較早應(yīng)用，想問(wèn)一下在生產(chǎn)制造這一塊，有沒(méi)有積累到一些體系化的經(jīng)驗(yàn)？
 
       曾士哲：另外想說(shuō)一下，這次我們的供應(yīng)商管理跟以前不一樣，加了很多質(zhì)量人員，因?yàn)檐?chē)用電池包是個(gè)比較專(zhuān)業(yè)的、增速很快的業(yè)務(wù)，所以現(xiàn)在很多公司可以依賴(lài)這個(gè)產(chǎn)業(yè)為生，我們也是在這樣時(shí)代背景下面開(kāi)發(fā)了很多更優(yōu)質(zhì)的供應(yīng)商。無(wú)論是這種像焊接的工藝，像品質(zhì)的質(zhì)量的控制，其實(shí)都比以前好的特別多。
 
       以前在100度電的時(shí)候，我們其實(shí)人手也比較有限，我們甚至為了把質(zhì)量提升請(qǐng)了很多這種外包公司的質(zhì)量人員駐場(chǎng)，然后這一次是我們完全的擴(kuò)大了我們的質(zhì)量團(tuán)隊(duì)，在各個(gè)供應(yīng)商一級(jí)、二級(jí)，都有安排駐廠(chǎng)。
 
       問(wèn)：關(guān)于三元跟鐵鋰的電芯分布，三元在電池包邊緣是嗎？是單個(gè)電芯還是有自己的三元模組？
 
       曾士哲：我們采用的是CTP的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)上是沒(méi)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(gè)電池的溫差降在三度以?xún)?nèi)，常用溫和的工況可用做到1-2度以?xún)?nèi)，所以每個(gè)角落三元數(shù)量不一樣的，前面兩個(gè)、后面四個(gè)。
 
       問(wèn)：我想問(wèn)三元鋰和磷酸鐵鋰放電平臺(tái)、電壓不一樣，這兩種串聯(lián)下來(lái)對(duì)電池壽命是否有影響？
 
       曾士哲：有影響，不同電流、不同平臺(tái)對(duì)電池壽命確實(shí)有影響，常規(guī)來(lái)說(shuō)磷酸鐵鋰的壽命相對(duì)長(zhǎng)，這也是為什么要在我們?cè)谌姵厣献隽巳萘康娜哂�，同時(shí)結(jié)合大功率DCDC，我們還做了動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。當(dāng)有影響的時(shí)候，可利用大功率DCDC做區(qū)間上的動(dòng)態(tài)調(diào)整，就會(huì)解決這問(wèn)題，但是算法上會(huì)很比較復(fù)雜，團(tuán)隊(duì)也花了很對(duì)精力在解決這個(gè)問(wèn)題上。
 
       問(wèn)：聽(tīng)您說(shuō)這種標(biāo)定方式跟普通三元鋰的標(biāo)定方式不一樣，那么普通三元鋰的用戶(hù)想換電池包，是重新標(biāo)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(biāo)定設(shè)置，而且每一個(gè)電池包有自己的唯一的ID （身份證），BMS會(huì)更具電池包的ID信息再進(jìn)行識(shí)別對(duì)應(yīng)，所以不需要重新設(shè)置，直接換上去之后，就可以自適應(yīng)工作。而且現(xiàn)在把云端平臺(tái)打通了， 可用針對(duì)性的更新標(biāo)定設(shè)置，提升用戶(hù)體驗(yàn)。
 
       問(wèn)：有人建議行業(yè)將針刺再次回歸國(guó)家常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，如何看待這個(gè)問(wèn)題？
 
       曾士哲：電芯的針刺解決方案之前就有，就測(cè)試方案來(lái)說(shuō)，是直接在大面的中心刺進(jìn)去、但是實(shí)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(rèn)為安全還是要用從真實(shí)的環(huán)境去考慮，不是為針刺而搞針刺，為了過(guò)而過(guò)，我們的思考如果整個(gè)把電芯的放熱峰穩(wěn)定下來(lái)、反而可以解決這個(gè)問(wèn)題。
 
       問(wèn)：還有沒(méi)有講充電裝置問(wèn)題，因?yàn)楝F(xiàn)在友商換了電池后充電曲線(xiàn)發(fā)生變化、導(dǎo)致充電速度下降，這個(gè)有沒(méi)有解決？
 
       曾士哲：有些友商在切換后，由于電傳導(dǎo)路徑相對(duì)變長(zhǎng)，導(dǎo)致充電速度受影響�？墒俏覀儾灰粯樱覀�?cè)O(shè)計(jì)的時(shí)候就考慮了這個(gè)問(wèn)題，現(xiàn)在其實(shí)充電比以前更快，我們實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)大概提升了十分鐘，當(dāng)然到用戶(hù)端可能會(huì)不一樣，這和實(shí)際的充電場(chǎng)景相關(guān)，比如充電樁的最大功率，但是實(shí)際上是提升的。功率最高到1.8C，其實(shí)這個(gè)一開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到了與時(shí)俱進(jìn)。
 
       問(wèn)：想問(wèn)一下咱們新的技術(shù)為什么沒(méi)有應(yīng)用在100度電池上面？
 
       曾士哲：其實(shí)有的新的技術(shù)像DCDC是有規(guī)劃應(yīng)用到100kWh上的，但是現(xiàn)在從整體密度來(lái)說(shuō)，100度電池布置難度會(huì)比較大。我們覺(jué)得各有所長(zhǎng)，100度有100度的好處，100度再往上走還有增長(zhǎng)空間，當(dāng)然也需要其它的解決方案，我們也在研究。當(dāng)有一天這個(gè)東西更加成熟、鐵鋰再次提升，我們還會(huì)往上走。
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
文章標(biāo)簽： 蔚來(lái) 曾士哲 三元鐵鋰電池
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