电动车的电池有其寿命,且更换费用昂贵。这是否成为消费者的顾虑呢?
当你买了一部新手机回家,你会因为它终于不用一天多充了而高兴。但是两年后,你又遇到了和上一部手机一样的问题:还没到晚饭,手机就没电了。
这个问题改变了人们对锂离子电池使用寿命的看法,也让刚刚接触电动汽车的消费者产生了顾虑。如果手机中的锂离子电池都支撑不了太久,那用在汽车上会怎么样呢?
其实,锂离子电池非常适用于电动汽车,原因与它适用于手机和笔记本电脑等便携式电子产品一样。这种电池具有能量密度大、(相对)质轻和体积小的优点,支持汽车的高行驶里程。虽然所有电池的基本化学反应原理相同,但电池放电和充电方式会导致寿命有很大的差异。
充电周期
因为手机尺寸的因素,其电池会比较小。为了最大限度地向手机供应电量,必须要充分利用电池内的能量,即电量从100%到0%的过程中,手机均能使用。当手机因电量不足而关机时,电池内部也的确没有任何能量了。
从0%(或接近0%)一直充电到100%是锂离子电池的使用常态。据Cadex电子公司的创始人、《电池大学》一书作者Isidor Buchmann说,锂离子电池在严重衰退之前,可以循环充放电约500次。
对于希望你每年都买一部新手机的苹果和三星等公司,在报废前循环充电500次完全满足使用需求,按照每天充电一次的频率计算,大约可以使用2年。但2年的使用年限对汽车来说根本不够,大多用户都希望电动车电池能有超过10年的使用年限。
值得庆幸的是,电动汽车的电池不会真的达到两年就报废。电池经过精心设计,在适当的保护措施下可以防止它们过早故障或报废。
电池“安全冗余”
几乎所有厂商都会为其电池设置“安全冗余”。这一设置会让用户无法使用汽车电池组中存储的全部电力。当汽车显示剩余电量为0%时,实际上电池中仍然存有部分电量作为“安全冗余”,以防止将电量完全用光造成彻底充放电循环,加速电池的衰退。
虽然并非所有制造商都公布了其汽车的可用电池容量,但雪佛兰却公布了插电式混合动力车的电池容量,其拥有18.4 kWh的超大电池组,可用电量仅为14 kWh,约占电池实际容量的75%。这意味着汽车从0%至100%的充电过程其实更接近于从15%充电至90%,电池组的实际使用量要小得多。但是,这样可以保证电池循环次数从几百次增加至上千次。
此外,锂离子电池需要注意的事项之一是:当电量降至0%时,千万不要扔在一边不进行充电,这会对电池造成不可逆的损坏。但是总有粗心的用户会这样做,因此这种“安全冗余”也保护了汽车电池,因为车辆所显示的0%并不代表电池实际电量是0%。
图片来源:Current Automotive
这些保护措施是从最初特斯拉Roadster吸取的教训。当时Roadster里没有“安全冗余”之类的设计,电池真的会完全耗尽到0%。如果Roadster一直不充电,最终电池容量会受到影响,并且可能只有更换新电池才能保证汽车再次正常工作。
谈到特斯拉,它的保护技术不同于其他制造商。特斯拉坦言他们的电动车默认只能充电到90%。不过车主可以根据个人喜好,将每天的驾驶缓冲量设置在50%~90%之间。
而且,特斯拉还允许用户在需要的时候充电到100%。例如,这一天内你驱车去更远的地方,或者要去自驾游,就需要额外的里程。这种方法允许用户在需要时充分利用汽车和电池。同时,特斯拉还能保护电池以免过早衰退。
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温控系统
另一种用于控制电池退化的保护技术是热管理。锂离子电池最适宜的温度与人类相似,是70华氏度(相当于21℃)。
虽然低温会暂时降低续航里程和性能,但低温不会像高温那样威胁到电池寿命,高温运行却可以加速电池劣化的速度。
为了保护汽车免受早期续航能力恶化的影响,许多(尽管不是全部)电动汽车都配备了复杂的热管理系统,通过液体冷却保持电池处于安全温度。这对于在特别炎热气候下运行的电动汽车来说意义非凡。
虽然特斯拉等使用液冷电池的汽车在这些炎热地区表现不错,但是早期的日产聆风(Nissan leaf)由于没有冷却系统,其电池出现了严重的退化。这家日本汽车制造商当时因为这一败笔而面临集体诉讼,最终不得不更换新一批具有抗过热、抗退化功能的电池组。
电池质保
现如今,几乎所有的电动车电池都被设计成可以使用至少8年,行使15万公里。大多数制造商在该时间范围内都保证一定的电池寿命。8年15万公里的保修期对汽车而言是很长的一段时间。实际上,大多数新车主对车的使用时间不会那么长。
图片来源:Current Automotive
这些较长的保修期旨在提高车主对车辆使用寿命的信心。如果汽车制造商认为他们的硬件不能持续那么长时间,那他们就不会提供如此长的保修期,毕竟他们也不想为更换电池付费!
众所周知,电动汽车电池的更换费用高昂,通常高达数万元。虽然锂离子电池可能是较新的汽车技术,但汽车总是带有一些成本高昂的东西,一旦发生故障就花费一大笔钱,如内燃机。尽管发动机的保修期通常为5年左右,但发动机的使用寿命预计就是汽车的使用寿命。
电动汽车技术仍然相对较新,所以人们的担忧也是可以理解的,但特斯拉Model S在2012年已经上市,Teslas Roadster早在2008年就上市了。Teslas有许多行驶了高里程且只遭受了极少退化的实例。
最终的结论是,现如今的汽车电池至少可以使用八年,甚至更长时间,对于我们的日常使用无需过度关注。而如果你想把一辆车开超过10年,那你最好将电池视为决定电动汽车使用寿命的重要部件。这就好比燃油车的发动机,如果发动机报废了,那么这辆车也可以“寿终正寝”了。