從整車出發(fā)在三個(gè)技術(shù)層面評(píng)價(jià)動(dòng)力電池性能

如何評(píng)價(jià)一款動(dòng)力電池？這是一個(gè)很大的話題，本文暫且拋開其他例如成本制造等因素去談，只就技術(shù)層面談?wù)勑阅茉u(píng)價(jià)這一個(gè)方面。首先我想先談?wù)剝蓚€(gè)誤區(qū)。

不要拋開整車的需求去單獨(dú)評(píng)價(jià)電池

首先我認(rèn)為第一個(gè)層面的認(rèn)知是沒有最好的動(dòng)力電池，只有最適合一款車的電池，拋開整車的需求去單獨(dú)評(píng)價(jià)一款動(dòng)力電池的好壞都是有失公允的。做評(píng)價(jià)的第一步就是弄清楚自己的需求，你弄不清楚自己需要維生素還是蛋白質(zhì)，你怎么知道自己吃蘋果好還是吃魚肉好呢。

在美國比較經(jīng)典的手冊(cè)《FreedomCAR》中有一個(gè)術(shù)語叫BSF（Battery Size Factor），解釋是“對(duì)于特定的電池或模組設(shè)計(jì)，是一個(gè)單體或模組能夠滿足所有FreedomCAR性能和壽命目標(biāo)的最小的整數(shù)”。其實(shí)可以這么簡單理解，就是一個(gè)將電池系統(tǒng)的整體要求分解成為一個(gè)單體或者模組要求的被除數(shù)，這個(gè)被除數(shù)是多少完全取決于你的系統(tǒng)要求和你的單體實(shí)際水平。

例如整車設(shè)計(jì)上要求電池系統(tǒng)在某工況下的脈沖功率要求能達(dá)到50kw，你在評(píng)價(jià)一個(gè)100串構(gòu)成的電池包時(shí)，這個(gè)被除數(shù)就應(yīng)該是100，而500W就應(yīng)該是對(duì)每一個(gè)單元該工況下脈沖能力的評(píng)價(jià)指標(biāo)，而這個(gè)被除數(shù)也應(yīng)該被同時(shí)去用來分解，并評(píng)價(jià)其他一系列的其他性能。這其實(shí)就告訴我們了做動(dòng)力電池評(píng)價(jià)的第一步就是分解整車的需求。這也是我們需要主要的第一個(gè)誤區(qū)。

不能僅就一個(gè)方面去談電池的整體性能

經(jīng)?？梢栽诰W(wǎng)上看到這樣的新聞，“XX公司最新研制的電池單體質(zhì)量比能量已達(dá)到500Wh/kg，續(xù)航XXX公里，完敗特斯拉”，“XX新型石墨烯電池循環(huán)壽命達(dá)3500次”“XX汽車電池系統(tǒng)只用充電5分鐘，能跑X百公里”，從而吹噓自己的電池技術(shù)獲得了突破，我認(rèn)為這些都是十分片面的，并不能公正的評(píng)價(jià)是否技術(shù)真的取得了突破，我舉一個(gè)例子給大家，請(qǐng)讀者們判斷下面幾個(gè)人誰做適合打籃球？

甲：一個(gè)跑步速度很快，但身高只有170cm的人；

乙：一個(gè)身高2米2，但是體質(zhì)瘦弱很容易受傷的人；

丙：一個(gè)體力充沛，跑4個(gè)小時(shí)都不會(huì)累，但身高速度都一般的人；

也許讀者很難做出判斷，其實(shí)甲就好比是LTO體系的電池，可以快充快放，但是電壓低決定了其比能量不高，乙呢就像是一個(gè)富鋰正極材料的電池，比能量可以做到很高，但是自身的體能和安全又難得到保證，丙呢就好比是個(gè)LFP體系的電池，中規(guī)中矩踏實(shí)耐用，但各項(xiàng)能力均不突出。所以在現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用中一般也會(huì)根據(jù)實(shí)際的使用場景來選擇合適的電池，就好比讓甲去打后衛(wèi)，讓乙去打中鋒；談到這里相信讀者朋友也不會(huì)再因?yàn)橹袊幸粋€(gè)人身高到了2米4的人就認(rèn)為中國籃球能爭霸全球了吧。

拋開以上的兩個(gè)誤區(qū)，我們?cè)倩氐絼?dòng)力電池的本質(zhì)，動(dòng)力電池的本質(zhì)其實(shí)就是一個(gè)車載的化學(xué)儲(chǔ)能裝置，我們知道化學(xué)儲(chǔ)能只是很多種儲(chǔ)能方式的一種，其他還包括物理儲(chǔ)能，電磁儲(chǔ)能。既然本質(zhì)是儲(chǔ)能裝置，那很容易理解，我們就應(yīng)該關(guān)注什么？第一能儲(chǔ)多少能，儲(chǔ)的能會(huì)不會(huì)“溜走”，也就是儲(chǔ)能的能力。第二既然儲(chǔ)了就要用，我們接著應(yīng)該關(guān)注他能量的釋放能力，能怎么用？最后我們更應(yīng)該關(guān)注的是這個(gè)儲(chǔ)能裝置對(duì)能量的控制能力，第一我們好控制它嘛？第二它自己在車載復(fù)雜環(huán)境中控制的了自己嘛？

能量的儲(chǔ)存能力

怎樣評(píng)價(jià)一款動(dòng)力電池的能量儲(chǔ)存能力？我認(rèn)為主要在于兩個(gè)方面，第一在能儲(chǔ)多少能；第二在儲(chǔ)能的穩(wěn)定性；

第一能儲(chǔ)多少能？其實(shí)直觀的看其實(shí)就是一個(gè)電池的容量，但是這個(gè)電池的容量并不是一個(gè)電池本身的容量大小，而考核的是電池整個(gè)全生命周期能釋放的能量，其實(shí)這么看就已經(jīng)把Fresh的電池和壽命末期的電池全部考慮在內(nèi)了。但是儲(chǔ)能能釋放多少的本身，其實(shí)在于你怎么去用這個(gè)電池，如果還在用1C滿充滿放去考察一個(gè)電池能循環(huán)多少次的話，我覺得這早就totally out了，首先這種方式的考察并沒有任何實(shí)際意義，除了可以橫向?qū)Ρ葞讉€(gè)不同配方的電池外我認(rèn)為并沒有其他任何的參考價(jià)值。因?yàn)檎缭u(píng)價(jià)電池需要首先分解整車需求一樣，考察電池的壽命也應(yīng)該是模擬整車的工況，整車是很難出現(xiàn)100%DOD1C持續(xù)循環(huán)的情況的，就好比你沒看見過誰開著電動(dòng)車一直勻速往前開，不剎車，開沒電了充滿電繼續(xù)開，開10年。考察電池的壽命或者也就是說全生命周期的儲(chǔ)能能力，一定要是與整車的工況相結(jié)合的考察才有意義，你車上實(shí)際怎么用？在什么SOC的區(qū)間？是CD還是CS？電用完了是怎么充電，快充還是慢充，全部結(jié)合起來的考察才是有實(shí)際意義的。

第二在于儲(chǔ)能的穩(wěn)定性，其實(shí)就是考察你不怎么用的時(shí)候，放在那能量會(huì)不會(huì)有損耗，這也就是所謂的日歷壽命所考察的，當(dāng)然日歷壽命也不是放在那完全不動(dòng)，也是需要你用一定的簡單工況，同時(shí)也應(yīng)該針對(duì)不同的車型的實(shí)際工況在不同的溫度下進(jìn)行，并伴隨著對(duì)電池本身狀態(tài)的跟蹤，最終建立起對(duì)這個(gè)電池日歷狀態(tài)的認(rèn)識(shí)。

能量的釋放能力

能力的釋放能力我覺得一句話概括就是考察，在各種工況條件下，你能怎樣釋放你的能力。

這就包含了兩個(gè)層面的意識(shí)，第一是在各種工況，例如不同的溫度，不同的SOC，不同的生命周期，第二是能怎么放，能放多久，能放多少。把兩個(gè)層面的意思咱們?cè)谧鰝€(gè)正交，其實(shí)你就能大致明白你評(píng)價(jià)的這款電池到底是一個(gè)什么樣的能量釋放能力了。

能量的控制能力

最后一個(gè)就是能量的控制能力，我覺得仍然是兩個(gè)方面的意思，第一我們?cè)趺慈タ刂扑?；第二它自己受到打擊?huì)不會(huì)不能控制自己。

第一其實(shí)談的就是BMS，而好不好控制其實(shí)就是這個(gè)電池好不好標(biāo)定，怎么去標(biāo)定這個(gè)電池的SOC，其實(shí)這一直是個(gè)難題，而好不好控制它其實(shí)就首先建立在標(biāo)定好的基礎(chǔ)上的，不同體系的電池其實(shí)標(biāo)定的難度也是不同的。就比如SOC-OCV曲線，這其實(shí)只是一條基線，我們?cè)诰€計(jì)算時(shí)往往需要在他上面做修正，而這個(gè)擴(kuò)散電壓的計(jì)算和RC模型的建立，其實(shí)往往又跟電池的不同體系，或者功率和能量型的設(shè)計(jì)有關(guān)，體系不同模型的復(fù)雜程度也不同，更有甚者即使就是不同溫度的變化對(duì)電池靜態(tài)時(shí)電壓的影響也是不同的，當(dāng)然控制的難度也會(huì)不同，所以我認(rèn)為電池本身好不好控制其實(shí)本身也成為了評(píng)價(jià)一款動(dòng)力電池的標(biāo)準(zhǔn)之一；

第二其實(shí)就是電池本身的設(shè)計(jì)讓它能不能管好自己。除了整車的正常使用，我們還需要考慮各種極端情況，比如針刺，擠壓，浸水，火燒等等在這些特殊的極端工況下，電池能不能“把持”住自己從而不發(fā)生連鎖的熱失控，當(dāng)然這方面對(duì)電池整個(gè)系統(tǒng)的驗(yàn)證遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，這里不做贅述，但這也是我們考慮的一個(gè)重點(diǎn)。