蔚來為何要走三元+鐵鋰這條「彎路」?
蔚來三元鐵鋰標準續航電池包75 kWh在蔚來App上線后,使用者留言最關心兩個問題:為什麼多了5度電? 電池低溫衰減如何? 使用者們甚至因為這5度電在留言區battle了一番。
電池一旦沾了磷酸鐵鋰,自然大家就覺得成本降了。 事實上,從降低成本方面考慮,大多數企業會選擇直接上磷酸鐵鋰電池,比如特斯拉,用磷酸鐵鋰並增加續航降低售價,就一下子堵住了使用者的嘴。
但是蔚來卻選擇了一種更為複雜的方式。 三元+磷酸鐵鋰,外加5度電,價格不變,可是很多用戶還是覺得虧了。
對於5度電的質疑,主要來自於磷酸鐵鋰電池成本更低,性能不如三元鋰電池,所以很多用戶覺得,蔚來多送5度電是為了找補一下。
那就先說說三元鐵鋰標準續航電池包75 kWh的來歷。
三元鐵鋰標準續航電池包(75 kWh)
01 多送5度電背後的用戶思維
從9月23日14時開始,三元鐵鋰電池包(75 kWh)正式開放預定,蔚來新購車使用者可以選擇三元鐵鋰標準續航電池包(75 kWh)或者三元鋰長續航電池包(100kWh)。
如果按照預期,應該是一款68kWh磷酸鐵鋰電池包在一年前與100kWh三元鋰電池包一起發佈,但是生生被蔚來創始人、董事長、CEO李斌否決了。
68kWh磷酸鐵鋰電池包是典型的研發角度和成本角度出發,這太不使用者型企業了。 所以李斌提出了一個想法,「如果多送5度電呢? ”
多送使用者5kWh,加量不加價,這才符合用戶型企業蔚來的宗旨,所以,推翻重來,延遲一年,蔚來推出了三元鐵鋰標準續航電池包75kWh。 這樣,相比此前三元鋰70 kWh電池包,同一車型的標準續航還可以增加35公里。
其實,在今年Q1的財報會議上,對於是不是會採用磷酸鐵鋰電池的問題,李斌也回答過,磷酸鐵鋰電池的成本優勢很高,但在此之前,蔚來會先解決鐵鋰電池的用戶體驗,這將是核心基礎。
三元+磷酸鐵鋰這種混裝形式,蔚來是全球首家量產下線。 採用了部分磷酸鐵鋰看似降成本的方式,其實對於技術開發的難度大大提高了,從電芯分佈形式、雙體系電量估算,到新一代CTP(Cell to Pack)技術,都是全新的設計和技術,蔚來在搞定這個新電池包的過程中,同時獲得了十多項專利及專利申請。
並且由於生產製造過程的成本也有所提高,所以整個電池包的成本並沒有下降。
所以從最終結果來看,價格不變,續航里程增加,並且BaaS價格、換電權益、續航升級權益等與原三元鋰70 kWh電池包車型相同,所以用戶確實不虧。
負責研發三元鐵鋰電池包的曾士哲說,在實際研發中,所有的技術研發和設計都是基於用戶反饋的大數據進行的。 “甚至我們相信75kWh三元鐵鋰電池會比很多友商的三元鋰電池好很多。”
在研發和設計階段,蔚來就會每周根據用戶反饋,對三元鐵鋰電池包做相應的改變和閉環。
但是,對於這種新型混裝形式,實際表現究竟怎樣,終究還是有疑問的。
02 如何突破技術瓶頸
那就先說最關心的低溫衰減問題。
蔚來公佈的數字顯示,75kWh三元鐵鋰電池包採用了全方位保溫設計,低溫續航損失降低25%。 當然,這是相較於磷酸鐵鋰電池的低溫性能而言的。
解決低溫衰減問題,從靈活的電芯排布方式,演算法,到阻隔方式、主動熱補償等方式,蔚來都經過了全新的設計。
在電池包設計上,蔚來採用的是CTP封裝設計。 曾士哲說,這種設計上沒有模組概念,而是根據大數據分析確定三元電池的位置,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量不一樣的,前面兩個、後面四個。
獨創的雙體系演算法,根據三元和鐵鋰電池低溫特性進行模型化控制,經過多輪標定,有效提升了低溫下電池系統的能量使用效率。
同時,根據電池低溫下內阻升高的特性,開發電池的產熱模型,結合整車的熱管理,動態調整電池控制目標,達到能耗最小與駕駛體驗的平衡。
電池包整包所有散熱路徑進行熱量流通分析,根據大數據分析得出極冷天氣下的熱量損失來源,運用低導熱材料及創新的結構設計,在所有路徑上的關鍵結合點進行熱量阻隔設計,有效提升駐車時電池的溫度,避免電池溫度低帶來的能量損失。
在長時間極低溫環境下,主動開啟輻射加熱系統,兼顧電池能耗和溫度均勻性,保證電池快速達到最優工作溫度。 12小時極冷環境下,電池最低溫度提升40%,溫度均勻性提升60%。
同時,蔚來還要解決的一個問題就是SoC(車輛電池的荷電狀態)估算問題。
SoC代表電池剩餘可用電量佔總容量的百分比,是電池管理系統中最為重要的狀態之一,工程師可以根據SoC的數據,來匹配BMS演算法,以達到準確顯示電池系統剩餘電量,緩解使用者里程焦慮,SoC估算精度越高,越能顯示真實續航水準。
但是相比於三元鋰電池,磷酸鐵鋰電池SoC的估算精度並不高。 而對於兩種電芯混裝的新電池系統,如何進行新電池系統SoC估算是對演算法的巨大考驗。
這裡蔚來採用的技術方案是將三元電池的SoC上限和下限映射到電池系統的SoC區間內,以建立一組三元電池的SoC的上限、下限與電池系統的SoC區間之間的映射關係。
同時基於三元鋰和磷酸鐵鋰的特性,如自放電的不同,首次開發大功率電池包內DCDC高低壓轉換系統,實現快速、即時、均衡的SoC校準。 同時還具有降低靜態功耗,延長電池壽命等多個特點。
通過演算法、硬體、雙體系電芯的有機結合,做到SoC的精準估算,將傳統鐵鋰SoC計算誤差從10%降低到3%。
簡單來說,即使你照搬蔚來三元鐵鋰電池的電芯排布方式和阻隔方式,沒有演算法,一切都是白搭。
03 還有一些使用者關心的問題
關於電池重量、衰減問題、安全問題、換電涉及的標定問題,蔚來也都進行了詳細的解答。
相比於三元鋰70 kWh電池包,重量重15公斤。
關於電池衰減週期:在第一年的使用週期內,三元鐵鋰標準續航電池包的電池衰減,會略高於原三元鋰(70kWh)電池包,從中長期使用來看,二者衰減程度持平,整體均優於傳統磷酸鐵鋰電池。
關於安全:分佈在四周的三元電池觸發后的高溫熱會傳播,測試上蔚來做了很多升級測試包括多點觸發,所以即便一次把兩個點同時觸發,也不會有問題。
在碰撞安全方面,曾士哲說,現在市面上很多電池包為了方便組裝會把保險絲盒放在前端。 但是如果前向的碰撞發生,有可能導致的短路點繞過前面的保險,引發危險。 75kWh三元鐵鋰電池包把保險是放在最後端就能避免這個問題。
這一設計是在寧德時代的説明下共同實現的,同時還在前艙加了結構樑,當整個車大力碰撞完以後還有空間,所以整個在碰撞安全性都有升級。
關於換電標定問題:蔚來的BMS軟體里已經相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ID ,BMS會根據電池包的ID資訊再進行識別對應,所以不需要重新設置,直接換上去之後,就可以自適應工作。
事實上,從使用者角度出發,卻並不能解決所有用戶的問題。 常常是一部分用戶覺得很滿意,一部分使用者依然有諸多不滿。
就如此次蔚來更換新電池包一樣,使用者依然分為兩派。
蔚來捨棄磷酸鐵鋰電池,非要研發三元鐵鋰電池,不但給自己增加難度,還有點費力不討好。
技術反覆運算的市場檢驗和使用者認可總是需要一個過程,就如電動車的發展一樣,沒有技術反覆運算,電動車的使用體驗就會始終停留在初級階段,電動車市場也就不能經歷飛速發展。 電池技術作為提升電動車使用體驗的一部分,也正在經歷這一過程。
通過走彎路來創造捷徑,本身也是新造車品牌們成功的特性之一。
所以,不妨給蔚來的三元鐵鋰電池一點時間。