寒冬下如何从电池容量的角度谈动力锂电池

据说很快就要进入21世纪以来，最冷的冬天了。各位亲爱的车主们，自从入冬之后，普遍感觉电池严重不经用、续航里程越来越短。也常常听到很多车主各种抱怨，神马里程短、电池容量达不到标称容量之类的声音。

之前，小编从暖风热源方面给大家分析过，冬天为何开暖风会大大影响续航里程，公布了目前大家冬季用车的情况。今天，小编就从电池容量专业的角度来跟大家聊聊的动力锂电池的那些事儿。

关于电动汽车而言，电池是非常关键的部件。注意，一下所说的电池指的都是作为驱动源的动力锂电池，不是前舱的电瓶。因为，前舱的电瓶不存在这个问题，在行驶时它基本都处于被充电过程，而且续航里程也跟这个小家伙一点儿关系都没有。电池的容量是与续航里程直接相关的指标，容量高，续航里程长，容量低，续航里程短。那么，什么是容量，根据国家标准GB/T31486-2015《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》文件中的含义，有个【初始容量】的概念：

新出厂的动力蓄电池，在室温下，完全充电后，以1I1（A）电流放电至公司规定的放电终止条件时所放出的容量（Ah）。

要求的测试环境规定为：温度为25℃±2℃，相对湿度为15%~90%，大气压力为86kpa~106kpa。据度娘说拉萨冬天气压是65kpa，国标就不考虑拉萨人民冬天用电动汽车的感受了？

测量仪器、仪表准确度要求：

---电压测量装置：不低于0.5级

---电流测量装置：不低于0.5级

---温度测量装置：±0.5℃

---时间测量装置：±0.1%

1I1（A）是个什么鬼？举个栗子，假如你的电池容量写着50Ah，1I1（A）就是50A，2I1（A）就是100A，以此类推。

以上的【初始容量】基本就是厂家通告中的标称容量，这个数值乘以电池包的总电压，就是标称电量。

说到电动汽车，有两家公司一直是焦点，米国的特斯拉和我国的比亚迪，他们用的电池各不相同，特斯拉用的是松下公司的电池，据网上的信息，是所谓的三元材料，也就是说电池的正极里含有3种金属材料；比亚迪用的自己生产的电池，他们内部叫铁电池，当时传出来各种铁电池的解释版本，现在众所周知，材料是磷酸铁锂。这两个材料有什么差别呢？小编给大家找了一些资料，让大家来了解一下。

当然，电池材料体系的选择与消费者关系不大，厂家往往根据市场趋势和自身条件做出他正确的选择，下图是两种材料的电压-容量曲线。

这是磷酸铁锂和三元电池在放电过程的电压变化情况，磷酸铁锂的电压大部分时间内基本不变，三元材料电压变化较大。使用的电压范围也不相同，磷酸铁锂大概3.3V~2.0V，三元材料4.2V~2.5V。

这里为何要给出这张图，因为后面说到的很多东西都围着这张图在变化，据电池工程师说，他们大部分时间的研究都以这张图为基础，怎么才能让图中的数据改变一下，改变了之后对动力锂电池的性能而言又说明了什么。关于消费者而言，这张图的变化也就是容量的变化。

汽车的安全问题是首要问题，燃油车的出事故的危害我们常常见到，电动汽车的安全如何保证？电器工程师们说，我们有很多监控、很多保护电路，很多级别的安全防护。电池工程师们说电器工程师不懂电池，我们电池也有很多的防护，都集成在电源管理系统里，也就是大家常常听到的BMS。所谓电源管理系统，就是专门管理电池的各项指标的系统，电池怎么工作听它指挥。

下面说一个概念，【安全冗余】：

就是说在前面国标所说的【初始容量】的基础上，保留一部分容量，这部分容量不能被使用。比如原来100，可能给你用的只有90甚至80。这部分保留容量是出于安全的目的，其次是为了保证电池的使用寿命。

电池既不能充的太满，要给充电控制系统留出一些调整的空间而防止过充电。过充电可能有些人不理解，但是生活中由于过充电而造成危害的示例很多，比如：由于使用各种杂牌充电器给手机充电，导致电池爆炸。相信这样的报道大家看过很多了吧？现在应该理解过充电的危害了。

同样电池也不能放的太空，考虑到车辆在没电以后还可能长期存放。为保证电池不被过放电而影响安全和性能，必须在消费者认为的0%以下还保留少量的电量。

另外，由于电池材料的特性，假如电池一直在使用电压范围内满充满放，相关于在充放电两端都保留一些容量的做法，其使用寿命会显著降低。月满则亏，水满则溢就是这个道理。

所以，就算是特斯拉，在动力锂电池的上端，就是SOC达到100%之后，保留10%的充电空间不能充电；电池底部，就是SOC减少至0%的时候，仍然保留了10%电量无法释放。国内车企在动力锂电池安全冗余的设置上也是相似的，以比亚迪为例，电芯材料为磷酸铁锂的动力锂电池，由于的安全性较高，使用寿命较长，所以在上端只保留了2~3%的冗余，底部保留比特斯拉要少，大约6~8%。

所以这个电量冗余一下就去掉了10%~20%的电量，这个才是车主拿到车后真正可使用的电量，而不是通告里的标称电量。

在实际的用车过程中，还有很多影响因素影响电池电量的发挥。

这还不算完，比亚迪迪车会里曾经见过一个口诀，是教车主们如何省电的，大概意思是要尽量用经济模式，少急加速急减速。这个道理在燃油车似乎可以理解，你排量就这么大，非得一脚地板油，也改变不了发动机只能转那么快的现实。虽然提速是快了一些，但是会提高油耗，说白了就是费油；而且，大量的燃油喷入燃烧室后，会有一部分油燃烧不充分，给雾霾做贡献了。但是更专业的解释是什么呢，，下面这张图展示了电池的功率特性。

这个是三元材料的不同电流倍率的放电图，这个1C就是前面提到的1I1（A），5C就是5I1（A），倍率越大，相同容量比率下的电压越低，在横轴上也越短，也就是容量越低。图里面最低的倍率1C和最高倍率25C之间，横轴上的容量比率差了10%以上。急加速急减速，也就意味着电机要转更快，要电池给它更多的电，结果有几个百分点的电就放不出来。

不过，这部分电也没有消失不见了，下次用比较平稳的方式开车，它依然还在。下面这张图给出了大电流放电后，再接着用小电流放电的数据。

所以看来，良好的开车习惯也是很重要的，能让电池的电量尽量的放出来。

除了大功率使用和小功率使用的差别之外，另外还有一大电池电量的杀手叫温度。2014年有个论坛，叫低温环境纯电动汽车发展与应用论坛，其中有专家提到，低温是电池杀手，并提到了低温对电池性能的影响。

表中展示了低温下放电的电量变化情况，从常温25度到-20度，放出的电量降低30%。低温下充电也有类似现象。

所以低温下，电池能充进去的电量会降低，放出的电量也会降低。同时，厂家为确保低温下安全充电，往往会降低充电电流，从而大大延长了充电时间。

此外，电动汽车冬季空调供暖有电池供应能源，一般空调功率2kw~3kw，差不多半小时就消耗一度电。

前面提到的电量冗余、不同驾驶习惯导致的电池功率输出的大小、温度的影响等，都在使用或者新车的状态下围绕电量在说事，那么用车1年后，3年后，又变为多少？这是消费者最为关心的问题，下面展示两张图。

上面这张图是美国电动汽车协会调研特斯拉Roadster的衰减数据。图表名称可以译为：平均最高温度与行驶里程对电池容量影响的关系；横轴是行驶里程，单位：英里；纵轴是平均最高温度，单位：℉（单位：华氏度，为了大家理解方便，小编换算了一下，纵轴表示的温度范围为15.6℃-34.7℃，这里的温度应该是环境温度）；图例中CapacityLost的意思是电池容量的损失。显而易见，此图标呈现了两个趋势，一是行驶里程越长，衰减越大；二是温度越高，衰减越大。行驶里程和温度是两个很重要的影响因素。

第二张图展示了电池或车辆正常存放时的衰减情况。图表的横轴为存放时间，单位：年；纵轴为电量保持率；图例分别为开始存放时，电池内所剩电量的SOC参数值。也说明了两个方面的信息，一是即使车辆不运行正常存放时，电池的电量也会逐渐衰减；二是正常存放时电池的电态越高，衰减的越快。存放时要注意的是，电池不能在完全放空电时存放，防止可能的过放电。

看到各种有关电量的数据、影响因素，相信各位都很想实际测一下自己爱车电池的电量。有些懂高压电的车主，甚至已经自己动手实测过了。但是，由于小编之前做过试验工作，关于数据的第一反应是要搞明白背后的测量系统是否可靠，是否测得准。看到国标里各种测试环境的条件，家用电表的精度是达不到了，相差一个数量级呢。

看来准确的电池电量数据还真不是那么容易得到的东西，不知何时有专业相关的公司能开发点便宜而靠谱的电表，电量多少，车主也就可以自己测试。

综上所述，通告里的标称电量，只是说明电池刚刚出厂时的电量，但它真实发挥的电量，估计只有标称电量的80%左右。而且，受驾驶习惯和环境温度影响也很大，再加上衰减一部分，用于行驶的电量自然越来越低。良好的驾驶习惯和存放方法（比如：在长时间不开电动汽车的情况下，不要让电池里存放太多的电量），都会对电池性能的发挥和使用寿命的延长有所帮助。动力锂电池说了这么多有关动力锂电池电量方面的事儿，希望能为大家在电池容量的理解和日常用车上供应一些帮助。