【EV視界報道】話說您在開純電動汽車時,是否遇到這樣的情況:儀表顯示還剩40%電量,讓您信心地滿滿前往充電站,但不知為何,再看儀表時電量卻突然降至20%左右。這種突如其來的斷崖式掉電讓人猝不及防,難免對愛車產(chǎn)生"信任危機"。這種"電量蹦迪"的跳電現(xiàn)象,其責任常被歸咎于動力電池,尤其是磷酸鐵鋰電池,但事實果真如此嗎?
其實,這類問題恰巧對于一些依然崇尚“內(nèi)燃機”派的車主來說,成為它們不去選擇純電動車的“夢魘”。
確實,傳統(tǒng)燃油車的油量顯示好比精準的尺子,油箱每減少1升汽油,液面就下降固定高度。但電動車的電量顯示更像氣象臺的降雨概率預報,是基于多重參數(shù)推算的"估算值"。這個被稱為SOC(State of Charge)的估算系統(tǒng),本質上是個持續(xù)運轉的數(shù)學建模實驗室。
也就是說,電動汽車的電量都是算出來的,而對于磷酸鐵鋰電池,這算法是需要靠——電壓、電流、溫度來“猜”。
磷酸鐵鋰與“奶茶”效應
簡單來說,磷酸鐵鋰電池就像一個不透明的奶茶杯,你沒法直接看到里面還剩多少奶茶。原因在于,電池里儲存的是化學能,和汽油油箱能看到液面高度不同,電池內(nèi)部的化學反應會隨著溫度、使用次數(shù)等因素不停變化,因此無法像用量尺量奶茶那樣直接得知剩余電量。
而電壓就好比奶茶吸管的內(nèi)壁阻力。
當奶茶滿杯時,吸起來十分輕松,這相當于電池電壓處于高位;喝到一半時,吸管的阻力感受差不多,此時電壓變化不明顯;而當奶茶快見底時,就會突然吸不上來,這便是電壓驟降的現(xiàn)象。這種非線變化性,讓僅靠觀察電壓,根本無法準確判斷還剩多少奶茶,也就是電量了。
電流可以類比為喝奶茶的速度。從理論上講,通過記錄每小時喝了多少毫升,也就是采用安時積分法,就能計算出總量。不過,在實際應用中會存在諸多干擾因素,例如奶茶晃出來灑了,這代表自放電損耗;吸管可能漏氣,這象征著電池老化;冰塊融化改變總量,則對應著溫度影響。這樣一來,長期累積后誤差就會越來越大。
此外,溫度如同奶茶的加冰量,買冰奶茶時,電池處于低溫狀態(tài),吸管阻力增大,電壓虛高。此時看似奶茶充足,冰塊融化后才發(fā)現(xiàn)實際剩余量很少。
而喝熱奶茶時,電池處于高溫狀態(tài),珍珠變軟,實際容量也會改變。所以工程師的做法是:同時監(jiān)測吸管阻力(即電壓)、記錄吞咽次數(shù)(通過電流積分實現(xiàn))、感知杯子溫度(借助溫度傳感器),并參考喝奶茶的歷史數(shù)據(jù),運用一套智能算法進行綜合推算。這就好比經(jīng)驗豐富的奶茶店老板,僅需摸一摸杯子,便能大致知曉杯中還剩多少奶茶。
好了,說了磷酸鐵鋰電池的電量測量原理,那么開頭說的那個"電量蹦迪"的跳電現(xiàn)象,是怎么造成的?
追根溯源,磷酸鐵鋰電池有個獨特的 “小秘密”,那就是它的開路電壓 - 荷電狀態(tài)曲線(OCV-SOC)。
所謂開路電壓就是電池在不工作的時候(沒電流流過),電池兩極之間的電壓。就好比一個裝滿水的水池,開路電壓就是水池里水位的高低。
而荷電狀態(tài)(SOC)就是電池的剩余電量,相當于水池里還剩多少水。這個開路電壓和荷電狀態(tài)的關系,就像是水位和水量之間的關系。通常來說,水位高,水量就多;水位低,水量就少。
但是,在磷酸鐵鋰電池的放電過程中,開路電壓 - 荷電狀態(tài)的曲線在荷電狀態(tài) SOC 的 24% 到 98% 這個大區(qū)間里,其走勢相當?shù)钠秸喼本拖褚粭l筆直的 “小路”,平坦無比,而這則被稱為 “平臺區(qū)”。
在平臺區(qū)里,荷電狀態(tài) SOC 變化了 10%,電壓可能只微微挪動幾毫伏,這就像在電量的 “迷霧森林” 中,讓人難以分辨電量的真實位置。比如,某型號電池,當荷電狀態(tài) SOC 是 30% 和 60% 時,開路電壓 OCV 都是 3.3V,這就像兩個不同的電量 “站點”,卻有著相同的 “電壓標簽”,讓人傻傻分不清。
電池管理系統(tǒng) BMS 就像一個在迷霧中摸索的 “電量偵探”,它努力估算荷電狀態(tài) SOC,但難免會有誤差。當誤差太大時,BMS 就會 “出手糾正”,于是,用戶就看到電量顯示像被按了 “跳躍鍵”,出現(xiàn)了。
認清“電量蹦迪”,原來并不可怕?
那么問題來了,為何有的車輛其電量跳躍就很大,而有的會很少呢?
其實,車輛在出廠前,通常電池已經(jīng)經(jīng)過了嚴格的校準,確保了初始狀態(tài)下的電量顯示準確性。但針對磷酸鐵鋰電池,不同車企設計了不同的電池管理系統(tǒng) BMS 策略和顯示邏輯。反映到用車上,即不同品牌電動車的跳電表象差異。有的車電量掉得像 “勻速跑步”,有的卻像 “下陡坡”。
電池管理系統(tǒng) BMS 就是電池的 “小管家”,負責采集電壓、電流、溫度數(shù)據(jù),然后運用自己的 “小算盤”(荷電狀態(tài) SOC 估算算法)來估算電量。不同車企的電池管理系統(tǒng) BMS 算法各有各的 “門派”,在荷電狀態(tài) SOC 顯示上各有策略,影響你對跳電的感知:
比如平滑派 :有些車企的算法比較 “溫柔”,走的是平滑路線。就像給電量顯示裝了個 “減震器”,即使電池管理系統(tǒng) BMS 發(fā)現(xiàn)荷電狀態(tài) SOC 從 50% 跳到 45%,儀表盤也不會一下子全掉下來,而是慢慢地一點一點往下走(比如 1%、1% 地掉),讓你感覺電量變化很平穩(wěn),就像在走一條緩坡路。
不過,這種策略有點像把真實情況 “藏起來”,雖然用戶體驗好了,但存在后期續(xù)航突然變差的潛在風險。
而另一個則是透明派,它們的算法比較 “耿直”,直接把電池管理系統(tǒng) BMS 估算的荷電狀態(tài) SOC 值原原本本地顯示出來,哪怕是跳躍式的也不掩飾。就比如上汽大眾的 ID.3,它會 “實話實說” 電量狀態(tài),雖然這種 “誠實” 會讓車主覺得電量不穩(wěn)定,但做法更謹慎,避免了后期續(xù)航突然 “塌方”。
那么最終的問題來了,“電量蹦迪”的跳電現(xiàn)象著實讓不少車主頭疼,那究竟該如何解決這一問題呢?
方法其實并不復雜,定期將電池充滿電,使電量達到 100% 荷電狀態(tài)(SOC)就行。可別小瞧這看似簡單的操作,背后藏著三大奧秘。
充滿電能夠提供一個極為可靠的參照標準。可以把荷電狀態(tài)估算想象成在茫茫大海中航海,滿電狀態(tài)就如同那座穩(wěn)定且明亮的燈塔,為電量估算指引方向,讓估算更為精準。
充滿電有助于擺脫平臺區(qū)的困擾。在電池電量處于 24% - 98% 的平臺區(qū)時,荷電狀態(tài)估算容易出現(xiàn)偏差,而且誤差會不斷累積,就像滾雪球一樣越滾越大。而當電量超過 98%,進入高 SOC 區(qū)域,開路電壓(OCV)會有明顯變化,電池管理系統(tǒng)(BMS)就能依據(jù)這一變化對荷電狀態(tài)(SOC)進行精準校準,進而降低后續(xù)出現(xiàn)“跳電”的可能性。
充滿電相當于給電池做了一次全面“體檢”。在充電至滿電的過程中,會產(chǎn)生大量關于電壓、電流、溫度等方面的數(shù)據(jù),電池管理系統(tǒng)(BMS)可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)更新電池模型參數(shù),如內(nèi)阻、容量等,讓荷電狀態(tài)估算更符合電池實際情況,確保估算算法能跟上電池狀態(tài)的變化。
值得一提的是,行業(yè)內(nèi)對于定期充滿電這一做法有著廣泛的認同。很多車型對于磷酸鐵鋰電池都有類似建議,即每周讓電池滿充一次,以此來優(yōu)化荷電狀態(tài)估算。要是用戶長期不讓電池滿充,電池管理系統(tǒng)(BMS)就無法有效校準,誤差不斷累積,可能會導致跳電量增大。
那么,作為用戶,該如何應對電量顯示的“跳電”情況呢?
首先,要理解表顯電量背后的設計意圖。當電池實際電量較低,例如車載自動診斷系統(tǒng)(OBD)顯示剩余 15% 時,表顯電量通常會比實際電量低一些,可能顯示為 12%。這是出于安全考慮設置的低電量保守策略,增加了“安全冗余”,目的是提醒用戶提前充電,避免因電量估算誤差導致車輛電量不足。表顯電量與電池實際電量之間的差值就是“應急電量”,雖然它不能讓車輛繼續(xù)行駛,但在緊急情況下,能保證車鎖、車燈、鳴笛、空調等必要設備正常運行,確保車主安全。
其次,要為磷酸鐵鋰電池制定專屬的充電方式。每月設定一個“電池校準日”,使用慢充樁將電池充滿至 100%,并保持連接至少 2 小時,夜間充電是個不錯的選擇,既不影響日常用車,又能完成校準。
這里需要注意的是,校準的關鍵在于靜置而非單純充電。正確的操作是充電至 100% 后,繼續(xù)連接 10 分鐘,然后拔槍,讓車輛靜置 2 個小時以上,這樣才算完成校準。
同時,要避免一些常見的錯誤操作,比如預約充電完成后,電池管理系統(tǒng)(BMS)會因電池未靜置而放棄校準;充滿電后馬上用手機開空調,會導致靜置中斷,校準失敗;使用第三方充電樁滿充時,部分充電樁可能會提前斷電,達不到校準所需電壓。
最后,在技術與服務方面也有保障。如果用戶發(fā)現(xiàn)車輛出現(xiàn)“跳電”現(xiàn)象,可以先按照用戶手冊的要求每月進行滿充并靜置自查。要是還有疑問,可以聯(lián)系品牌授權經(jīng)銷商,他們可以使用專業(yè)設備檢測電池狀態(tài),比如檢查電池衰減情況等,從而確定車輛的具體狀況,為用戶提供更完善的解決方案。
總體而言,電池電量跳水,實則根源復雜。磷酸鐵鋰電池電量估算存在技術瓶頸,是這"跳水"現(xiàn)象的核心癥結。電池電量本質是基于電壓、電流、溫度等參數(shù)計算的SOC估算值,與燃油車油表的直觀油量顯示存在本質差異。磷酸鐵鋰電池的開路電壓-荷電狀態(tài)曲線在24%-98%區(qū)間呈現(xiàn)平臺特性,電量顯著波動時電壓仍保持穩(wěn)定,這使電池管理系統(tǒng)難以精準判斷。當累計誤差突破閾值,電量便會突發(fā)性驟降。
然而無需過度擔憂,通過深入理解其運行機理,針對性優(yōu)化校準算法與補償策略,完全可將負面影響降至最低。更值得關注的是,隨著BMS技術持續(xù)迭代升級,電池材料體系穩(wěn)步優(yōu)化,電動汽車的續(xù)航焦慮與電量估算難題,終將得到系統(tǒng)性解決。
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