俗話說得好,車不是開壞的,而是放壞的。燃油車三個月不開,最多就是打不著火。但純電動車三個月不開,很可能就會讓你的電池報(bào)廢。
如今的中國消費(fèi)者,已經(jīng)到了談“換電池”色變的程度。去年開票價24.9萬元極星2,更換電池組的時候報(bào)價高達(dá)54萬元。再比如,去年網(wǎng)上流傳出一份極氪001售后備件價格表,其中100度電池報(bào)價為199,747元,86度電池的報(bào)價分別是149,214元。
雖然,很多時候商業(yè)保險和整車質(zhì)保能覆蓋換電池的開銷,但學(xué)習(xí)如何愛護(hù)電池這件事刻不容緩。
在不久前,有一位極氪001的車主在社交媒體上表示:“出差兩個月回家,發(fā)現(xiàn)剛提沒多久的電車的動力電池,因?yàn)闆]有開壞掉了。”此外,車主援引極氪售后人員的話稱,“電車不開電池就會壞,是正常情況,可能讓其自費(fèi)更換十幾萬的電池。”
當(dāng)然,極氪在回應(yīng)中否認(rèn)了“自費(fèi)十幾萬元更換電池”的說法,并表示:在用戶報(bào)修檢測后,極氪也在第一時間進(jìn)行檢測并安排售后服務(wù),與用戶充分溝通后提供了對方認(rèn)可的解決方案。但同時,官方回應(yīng)中也明確了一點(diǎn)就是,這輛車確實(shí)是因?yàn)殚L時間停放引發(fā)了動力電池故障。
極氪方面公布了事件的初步信息:用戶車輛版本為3.2.2a,于2月11日下午充電至SOC88%,此后車輛一直停放至5月15日并出現(xiàn)動力電池虧電情況,停放時間超過3個月。
那么問題來了,新能源汽車車主們,是不是不配擁有超過三個月的出差呢?
眾所周知,現(xiàn)在新能源汽車所使用的鋰電池,天生嬌貴。太熱了不行,太冷了也不行,充得太快了也不行,用得太干凈了更是不行。
長時間停放而導(dǎo)致電量完全放干的情況,通常被稱之為“過放”,它與“過充”是兩個極端情況。
“過充”,顧名思義就是過度充電,它指電池充電到額定容量后,繼續(xù)對電池進(jìn)行額外充電。而 “過放”,就是過度放電,指電池放完內(nèi)部設(shè)定電量后繼續(xù)放電。
過充了會炸好理解,但為什么把電用光了也會損壞電池呢?
這要從充放電的原理說起。
鋰電池的充電過程,本質(zhì)上就是鋰離子移動的過程。我們可以把正極和負(fù)極看作是兩個水池,中間有隔膜來將兩個“水池”隔開。
在充電過程中,鋰離子從正極、通過隔膜,遷移到負(fù)極,嵌入石墨中;而在放電過程中,負(fù)極石墨中的鋰脫出,經(jīng)過負(fù)極,到達(dá)正極,負(fù)極電位上升,正極電位下降。
但如果“過充”,就相當(dāng)于鋰離子把負(fù)極這個“水池”給撐爆了。反過來,“過放”就相當(dāng)于鋰離子把正極這個“水池”給撐爆了。兩種極端情況,都可能對電池包造成嚴(yán)重的危害。
當(dāng)電池過充時,正極中的鋰離子過度脫出,正極被“撐爆了”,其晶格結(jié)構(gòu)塌陷并析出氧氣,氧氣的釋放還會進(jìn)一步造成電解質(zhì)分解,電池內(nèi)部壓力增加,輕則鼓包漏液,重則短路熱失控。
當(dāng)電池過放時,鋰離子將完全從石墨負(fù)極中脫出,原本在負(fù)極上形成保護(hù)膜的鋰離子,也會被破壞掉。在下次充電的時候,需要先消耗鋰離子來重新恢復(fù)這層保護(hù)膜,這就導(dǎo)致電池容量的永久性下降。注意,過放對動力電池的影響是不可逆的。
過放的內(nèi)部短路過程
中汽中心的《動力電池輕度電濫用積累造成的性能和安全性劣化研究》報(bào)告中,就對18650型三元鋰離子進(jìn)行過“過放”的研究,結(jié)論顯示:輕度過放電的積累效應(yīng)會為電池帶來安全隱患,導(dǎo)致電池容量迅速衰減后失效。安全性方面,經(jīng)過19次105%額定容量的過放電循環(huán),電池樣品發(fā)生內(nèi)短路后失效。性能方面,經(jīng)過19次輕度過放電積累,電池放電容量降低了12%。
比電池容量下降更致命的,是因?yàn)檫^放而產(chǎn)生的電極結(jié)構(gòu)的形變,會導(dǎo)致該區(qū)域正負(fù)極之間失去緊密接觸,導(dǎo)致內(nèi)阻增加,并顯著增加發(fā)生內(nèi)短路的安全隱患。
一旦發(fā)生短路,一場昂貴的煙花秀,將不可避免地上演。
所謂的“自放電”,是指電池在未使用狀態(tài)下,電量也會自然損失。
在眾多品牌的用戶手冊中,都提到了電量自己消失的情況,比如阿維塔是這樣寫的:“若長時間停放車輛,動力電池也會緩慢地放電,動力電池電量長期過低會影響動力電池使用壽命。”而小鵬汽車的用戶手冊中則寫道:“即使不使用車輛,動力電池也會緩慢自放電。”
“自放電”的定義是:電池在開路狀態(tài)時,其存儲的電量自發(fā)被消耗的現(xiàn)象,又稱電池的荷電保持能力,即在一定環(huán)境條件下,電池儲存電量的保持能力。理論上,荷電狀態(tài)下電池的電極處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài),電池內(nèi)部會自發(fā)進(jìn)行物理或者化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致電池化學(xué)能的損失。
除了電池本身放著就會掉電之外,車上的電子設(shè)備也會消耗電量。
與燃油車類似的是邏輯,即便是未行駛狀態(tài)下,低壓蓄電池也需要給車輛上的電器設(shè)備供電,以保持?jǐn)?shù)據(jù)的記憶功能。而越是智能化配置高的車型,需要耗電的電器設(shè)備就越多。尤其是像特斯拉等新勢力產(chǎn)品,即便是車停著,娛樂系統(tǒng)、數(shù)據(jù)系統(tǒng)也會繼續(xù)工作。在開發(fā)出哨兵模式以后,如果處在哨兵模式,車輛還將對外圍環(huán)境做記錄。
特斯拉在用戶手冊中就明確寫道:“即使 Model 3 未行駛,電池也會非常緩慢地放電,為車載電子設(shè)備供電。電池可能會以每天約1%的速度放電,此放電速度可能因環(huán)境因素(例如寒冷天氣)、車輛配置和您在觸摸屏上所選設(shè)置的不同而存在差異。”
如果按照特斯拉Model 3可用能量約78kWh估算,每天就要消耗780Wh;而如果按照13.5V來算,大約57Ah。24小時工作,那么這車的靜態(tài)工作電流能達(dá)到2.4A。掐指一算,基本一晚上就要消耗掉一個12V蓄電池的電量。所以,特斯拉將DCDC和充電機(jī)集成到電池系統(tǒng),這樣的高壓動力電池就可以隨時為12V電池補(bǔ)電。
貼心的特斯拉,還在用戶手冊中提醒用戶:“在某些情況下,Model 3 必須長時間處于不通電狀態(tài)(例如,因旅行而停放在機(jī)場)。在這些情況下,記住這個1%,以保證您停放時電池具有足夠充電量。例如,兩周(14天)之后,電池會放電約14%。”
但總會有糊涂的車主,忘記自己還有一臺純電動車放在家很久沒開,所以“藏電”就很有必要了。
被遺忘的初代特斯拉Roadster
“藏電”,顧名思義就是隱藏電量。為了保證電池不會過充和過放,從而保證動力電池安全和壽命,車企通過會“藏”一部分的電量。這也就是為什么,很多純電動車的續(xù)航開到0%之后,依舊可以行駛一段距離。通過降低輸出功率、關(guān)閉空調(diào)等耗電設(shè)備之后,車輛還能用“藏”著電安全行駛到充電站。
“總帶電量”與“可用電量”之間存在的數(shù)值差距,基本上就可以視為藏電量。但具體藏多少電合適,行業(yè)內(nèi)并沒一個絕對的標(biāo)準(zhǔn),純屬靠車企自覺。不想把車主撂馬路上,那就多藏一點(diǎn)。為了多標(biāo)高一點(diǎn)續(xù)航,那就少藏一點(diǎn)。
比如,保時捷Taycan Turbo S的總帶電量為93kWh,但可用電量只有83.7kWh。顯然,保時捷為了保險起見,給尊貴的車主藏了更多的電量。即便是有藏電,停放時間只要夠長,動力電池中的電量都會被慢慢消耗掉。
真危險!
這意味著,如果特斯拉車主因?yàn)檫^度放電,而導(dǎo)致電池組件損壞,那么這個錢很可能車主自己來掏。官方60kWh電池包,更換需要14.6萬元,請問微信還是支付寶?
實(shí)際上,為了避免“電池被放壞”,車企們都會在用戶手冊中寫“電量用光會損壞電池”之類的警告。但只要車子沒出什么大毛病,絕對不會有人把用戶手冊翻開通讀一遍的。
試問一下,有多少特斯拉車主,知道用戶手冊中寫到這樣一句話:“電池放電到0%可能導(dǎo)致車輛組件損壞”。又有多少蔚來車主知道用戶手冊中寫到:“如果車輛剩余里程為0公里,請務(wù)必于24小時內(nèi)對車輛進(jìn)行充電。如72小時內(nèi)仍未及時充電,可能對動力電池造成不可恢復(fù)的損壞。”
甚至,車企還會貼心的給出長期停車的tips。像小鵬就建議用戶:當(dāng)連續(xù)停放超過 1 個月時,建議每 1 個月對動力電池進(jìn)行一次充放電,否則會因虧電而降低動力電池的性能。而極星給出的建議更細(xì)致:“長期存放的建議充電狀態(tài) (SoC) 介于40%與50%。如果計(jì)劃超過3個月長期存放,建議車輛進(jìn)行恒定交流充電,并將最大充電狀態(tài) (SOC) 設(shè)置為40%或50%。持續(xù)檢查交流充電過程是否正常。”
顯然,光靠寫好《用戶手冊》是造不好智能汽車的。當(dāng)前,已經(jīng)有一些智能化的手段能彌補(bǔ)電池先天的弊端。
首先,從車端通過“低功耗模式”或者“睡眠模式”,以減緩電池放電。比如,特斯拉在顯示的電量降至約 0%時,車輛會自動進(jìn)入低功耗模式。在此模式下,電池將不再支持車載電子裝置和輔助低壓電池。
同樣的,理想汽車在長時間不用車的時候,車輛也會自動進(jìn)入低功耗模式。進(jìn)入低功耗模式后,中控屏進(jìn)入深度睡眠狀態(tài)(例如:5G模塊連接關(guān)閉、安卓系統(tǒng)待機(jī)關(guān)閉等)。
其次,從云端通過預(yù)警機(jī)制,來提醒用戶充電。一位理想汽車工程師告訴虎嗅:“我們這邊有一個團(tuán)隊(duì),專門負(fù)責(zé)預(yù)警類的信息。當(dāng)觸發(fā)電池電量低的預(yù)警后,售后技術(shù)支持在進(jìn)行分析之后就會和用戶打電話,提醒用戶及時充電。一直不補(bǔ)電,可能就會一直打電話。”同樣的,蔚來在觸發(fā)條件后也會通過后臺及時提醒用戶補(bǔ)電。甚至于,蔚來連胎壓報(bào)警時都可能會打電話給車主,提醒其補(bǔ)胎。
一旦發(fā)現(xiàn)車輛沒電了,蔚來車主還可以叫一鍵加電服務(wù),遠(yuǎn)程對車輛進(jìn)行補(bǔ)電。別說出差三個月了,就是用半年的時間去環(huán)游世界,也不用擔(dān)心回來以后“電動爹”要重金換“心臟”。
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