蔚来为何要走三元+铁锂这条“弯路”?

品玩·2021-09-27
通过走弯路来创造捷径,是新造车品牌们成功的特性之一。

9月23日,蔚来三元铁锂标准续航电池包75 kWh在蔚来App上线后,用户留言最关心两个问题:

为什么多了5度电?电池低温衰减如何?

用户们甚至因为这5度电在留言区battle了一番。

电池一旦沾了磷酸铁锂,自然大家就觉得成本降了。事实上,从降低成本方面考虑,大多数企业会选择直接上磷酸铁锂电池,比如特斯拉,用磷酸铁锂并增加续航降低售价,就一下子堵住了用户的嘴。

但是蔚来却选择了一种更为复杂的方式。三元+磷酸铁锂,外加5度电,价格不变,可是很多用户还是觉得亏了。

对于5度电的质疑,主要来自于磷酸铁锂电池成本更低,性能不如三元锂电池,所以很多用户觉得,蔚来多送5度电是为了找补一下。

那就先说说三元铁锂标准续航电池包75 kWh的来历。

三元铁锂标准续航电池包(75 kWh)

多送5度电背后的用户思维

从9月23日14时开始,三元铁锂电池包(75 kWh)正式开放预定,蔚来新购车用户可以选择三元铁锂标准续航电池包(75 kWh)或者三元锂长续航电池包(100kWh)。

如果按照预期,应该是一款68kWh磷酸铁锂电池包在一年前与100kWh三元锂电池包一起发布,但是生生被蔚来创始人、董事长、CEO李斌否决了。

68kWh磷酸铁锂电池包是典型的研发角度和成本角度出发,这太不用户型企业了。所以李斌提出了一个想法,“如果多送5度电呢?”

多送用户5kWh,加量不加价,这才符合用户型企业蔚来的宗旨,所以,推翻重来,延迟一年,蔚来推出了三元铁锂标准续航电池包75kWh。这样,相比此前三元锂70 kWh电池包,同一车型的标准续航还可以增加35公里。

其实,在今年Q1的财报会议上,对于是不是会采用磷酸铁锂电池的问题,李斌也回答过,磷酸铁锂电池的成本优势很高,但在此之前,蔚来会先解决铁锂电池的用户体验,这将是核心基础。

三元+磷酸铁锂这种混装形式,蔚来是全球首家量产下线。采用了部分磷酸铁锂看似降成本的方式,其实对于技术开发的难度大大提高了,从电芯分布形式、双体系电量估算,到新一代CTP(Cell to Pack)技术,都是全新的设计和技术,蔚来在搞定这个新电池包的过程中,同时获得了十多项专利及专利申请。

并且由于生产制造过程的成本也有所提高,所以整个电池包的成本并没有下降。

所以从最终结果来看,价格不变,续航里程增加,并且BaaS价格、换电权益、续航升级权益等与原三元锂70 kWh电池包车型相同,所以用户确实不亏。

负责研发三元铁锂电池包的曾士哲说,在实际研发中,所有的技术研发和设计都是基于用户反馈的大数据进行的。“甚至我们相信75kWh三元铁锂电池会比很多友商的三元锂电池好很多。”

在研发和设计阶段,蔚来就会每周根据用户反馈,对三元铁锂电池包做相应的改变和闭环。

但是,对于这种新型混装形式,实际表现究竟怎样,终究还是有疑问的。

如何突破技术瓶颈

那就先说最关心的低温衰减问题。

蔚来公布的数字显示,75kWh三元铁锂电池包采用了全方位保温设计,低温续航损失降低25%。 当然,这是相较于磷酸铁锂电池的低温性能而言的。

解决低温衰减问题,从灵活的电芯排布方式,算法,到阻隔方式、主动热补偿等方式,蔚来都经过了全新的设计。

在电池包设计上,蔚来采用的是CTP封装设计。曾士哲说,这种设计上没有模组概念,而是根据大数据分析确定三元电池的位置,目的是把整个电池的温差降在三度以内,常用温和的工况可用做到1-2度以内,所以每个角落三元数量不一样的,前面两个、后面四个。

独创的双体系算法,根据三元和铁锂电池低温特性进行模型化控制,经过多轮标定,有效提升了低温下电池系统的能量使用效率。

同时,根据电池低温下内阻升高的特性,开发电池的产热模型,结合整车的热管理,动态调整电池控制目标,达到能耗最小与驾驶体验的平衡。

电池包整包所有散热路径进行热量流通分析,根据大数据分析得出极冷天气下的热量损失来源,运用低导热材料及创新的结构设计,在所有路径上的关键结合点进行热量阻隔设计,有效提升驻车时电池的温度,避免电池温度低带来的能量损失。

在长时间极低温环境下,主动开启辐射加热系统,兼顾电池能耗和温度均匀性,保证电池快速达到最优工作温度。12小时极冷环境下,电池最低温度提升40%,温度均匀性提升60%。

同时,蔚来还要解决的一个问题就是SoC(车辆电池的荷电状态)估算问题。

SoC代表电池剩余可用电量占总容量的百分比,是电池管理系统中最为重要的状态之一,工程师可以根据 SoC的数据,来匹配BMS 算法,以达到准确显示电池系统剩余电量,缓解用户里程焦虑,SoC 估算精度越高,越能显示真实续航水平。

但是相比于三元锂电池,磷酸铁锂电池SoC的估算精度并不高。而对于两种电芯混装的新电池系统,如何进行新电池系统SoC估算是对算法的巨大考验。

这里蔚来采用的技术方案是将三元电池的SoC上限和下限映射到电池系统的SoC区间内,以建立一组三元电池的 SoC 的上限、下限与电池系统的SoC 区间之间的映射关系。

同时基于三元锂和磷酸铁锂的特性,如自放电的不同,首次开发大功率电池包内DCDC高低压转换系统,实现快速、实时、均衡的SoC校准。同时还具有降低静态功耗,延长电池寿命等多个特点 。

通过算法、硬件、双体系电芯的有机结合,做到SoC的精准估算,将传统铁锂SoC计算误差从10%降低到3%。

简单来说,即使你照搬蔚来三元铁锂电池的电芯排布方式和阻隔方式,没有算法,一切都是白搭。

还有一些用户关心的问题

关于电池重量、衰减问题、安全问题、换电涉及的标定问题,蔚来也都进行了详细的解答。

相比于三元锂70 kWh电池包,重量重15公斤。

关于电池衰减周期:在第一年的使用周期内,三元铁锂标准续航电池包的电池衰减,会略高于原三元锂(70kWh)电池包,从中长期使用来看,二者衰减程度持平,整体均优于传统磷酸铁锂电池。

关于安全:分布在四周的三元电池触发后的高温热会传播,测试上蔚来做了很多升级测试包括多点触发,所以即便一次把两个点同时触发,也不会有问题。

在碰撞安全方面,曾士哲说,现在市面上很多电池包为了方便组装会把保险丝盒放在前端。但是如果前向的碰撞发生,有可能导致的短路点绕过前面的保险,引发危险。75kWh三元铁锂电池包把保险是放在最后端就能避免这个问题。

这一设计是在宁德时代的帮助下共同实现的,同时还在前舱加了结构梁,当整个车大力碰撞完以后还有空间,所以整个在碰撞安全性都有升级。

关于换电标定问题:蔚来的BMS软件里已经兼容了多种电池的初始标定设置,而且每一个电池包有自己的唯一ID ,BMS会根据电池包的ID信息再进行识别对应,所以不需要重新设置,直接换上去之后,就可以自适应工作。

事实上,从用户角度出发,却并不能解决所有用户的问题。常常是一部分用户觉得很满意,一部分用户依然有诸多不满。

就如此次蔚来更换新电池包一样,用户依然分为两派。

蔚来舍弃磷酸铁锂电池,非要研发三元铁锂电池,不但给自己增加难度,还有点费力不讨好。

技术迭代的市场检验和用户认可总是需要一个过程,就如电动车的发展一样,没有技术迭代,电动车的使用体验就会始终停留在初级阶段,电动车市场也就不能经历飞速发展。电池技术作为提升电动车使用体验的一部分,也正在经历这一过程。

通过走弯路来创造捷径,本身也是新造车品牌们成功的特性之一。

所以,不妨给蔚来的三元铁锂电池一点时间。

本文来自微信公众号“品驾”(ID:Ping-Drive),作者:董楠,36氪经授权发布。

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