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蔚来副总裁曾士哲谈三元铁锂电池：方案难以被复制，最难是控制算法

时间:2021-09-29 11:10来源:36氪 作者:综合报道
点击: 次
 
       特斯拉、小鹏汽车之后，蔚来也加入到磷酸铁锂大军。 不过，蔚来没打算继续忍受磷酸铁锂电池的顽疾。
 
       日前，蔚来推出了75度（kW·h）三元铁锂混装电池包，用以对该公司的70度三元锂电池包进行升级，预计11月开始交付。
 
       70度电池包是蔚来投放的第一代电池包产品，在2017年12月的首届NIO Day上发布，于2018年6月交付，至今已经服役3年多，是蔚来汽车的基础款电池包，也是蔚来交付量最广的电池包。但这款电池显然难以匹配今天的用户需求，可用范围加上冬季低温，续航打折到200多公里的情况并不鲜见。
 
       而对这样的基础配置进行替代性升级，蔚来的动作既要快，又要十分谨慎。
 
       从命名上能看出，蔚来下了功夫。动力电池最常用的有两种技术方案，即三元锂和磷酸铁锂。三元铁锂则相对陌生。它的秘密是什么？
 
       如字面意思，三元铁锂电池正是将磷酸铁锂和三元锂电池进行混装搭配，抽取两种电池的优势，让磷酸铁锂电池的可用性，达到替代常规三元锂电池包的水平。
 
       磷酸铁锂电池是一个成熟的体系，最大优势是没有钴金属，成本上有明显优势，其次，磷酸铁锂电池内部结构稳定，可以耐高温和过充，因此，自燃起火的概率也相对较低。这也是为什么，小鹏汽车和特斯拉都在入门车型中，采用了磷酸铁锂电池。
 
       但磷酸铁锂电池的劣势也很明显，首先是SoC（剩余电量）的估算不准，难以提供给用户准确的用电参照，更大的问题是，低温环境下，电化学活性低，也就导致了冬天续航和充电效率缩水明显。特斯拉去年冬季收到的一个集中反馈，就是北方的磷酸铁锂车型续航缩水严重。小鹏汽车CEO何小鹏也坦言，“铁锂电池更适合温暖气候。”
 
        蔚来电池系统副总裁曾士哲向36氪在内的媒体直言，三元铁锂混装版电池包就是该公司所找到的、用以解决上述两大问题的方案。据介绍，蔚来的三元铁锂电池包总共有118颗电芯，其中，磷酸铁锂电芯104颗。三元锂电芯只有14颗，分布在电池包的四个角。
蔚来三元铁锂电池包结构示意，来自蔚来官方
 
       曾士哲说，磷酸铁锂电量估算不准，但三元锂电池则不存在这个问题，后者每天可以有100多次机会来评估电量，所以在就可以在磷酸铁锂电池包中，加入三元电池，作为标尺，来校准整个电池包的电量。
 
       “三元电池可以当做标尺，告诉我们实际电量是多少，等于在里面放了教练，教练会告诉我，现在SoC实际剩下多少。”曾士哲说，蔚来的混装铁锂电池，已经把行业公认的铁锂电量估算精度从10%降到3%之内。
 
       除了解决铁锂电池的SoC电量估算问题，蔚来还通过结构和材料改良，来解决铁锂电池的低温衰减问题，包括采用新的保温的材料、更换电池壳体，以及采用加热膜等技术。蔚来官方提供的信息显示，相比磷酸铁锂电池包，三元铁锂混装电池包低温续航损失降低25%。
 
       三元电池和铁锂电池混装的方案不是蔚来首创，而蔚来能将其工程落地，做到量产，则主要依靠其自研的控制算法。
 
       曾士哲也自信表示，蔚来的电池包设计难以被复制的，因为里面有一个复杂的算法，要结合两种电池最优的容量保持率、两种电池最优的功率特性推导出来，“我们开发了很复杂的双体系的加热算法，这个双体系加热算法除了在BMS端，在云端也做。”
 
       三元铁锂混装电池包，是蔚来在企业成本和用户体验之间，努力找到的一个平衡点，如果这一方案通过市场检验，将不仅是蔚来的工程和研发能力的体现，也会加速铁锂电池的普及。
 
       以下是36氪等媒体与蔚来电池系统副总裁曾士哲对话，略经摘编：
 
       问：蔚来电池研发团队有多少人，通过混装CTP技术，蔚来积累大量的研发和工程经验，未来有没有设计电芯，走代工生产的计划？
 
       曾士哲：目前大约电池研发有一百多人，对于电芯部分，目前还没有相关规划。
 
       问：从做100度电CTP，到这次混装的 CTP技术，蔚来都是行业较早应用，想问一下在生产制造这一块，有没有积累到一些体系化的经验？
 
       曾士哲：另外想说一下，这次我们的供应商管理跟以前不一样，加了很多质量人员，因为车用电池包是个比较专业的、增速很快的业务，所以现在很多公司可以依赖这个产业为生，我们也是在这样时代背景下面开发了很多更优质的供应商。无论是这种像焊接的工艺，像品质的质量的控制，其实都比以前好的特别多。
 
       以前在100度电的时候，我们其实人手也比较有限，我们甚至为了把质量提升请了很多这种外包公司的质量人员驻场，然后这一次是我们完全的扩大了我们的质量团队，在各个供应商一级、二级，都有安排驻厂。
 
       问：关于三元跟铁锂的电芯分布，三元在电池包边缘是吗？是单个电芯还是有自己的三元模组？
 
       曾士哲：我们采用的是CTP的设计，设计上是没有模组概念的，我们是根据大数据分析确定三元位置的，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。
 
       问：我想问三元锂和磷酸铁锂放电平台、电压不一样，这两种串联下来对电池寿命是否有影响？
 
       曾士哲：有影响，不同电流、不同平台对电池寿命确实有影响，常规来说磷酸铁锂的寿命相对长，这也是为什么要在我们在三元电池上做了容量的冗余，同时结合大功率DCDC，我们还做了动态调节。当有影响的时候，可利用大功率DCDC做区间上的动态调整，就会解决这问题，但是算法上会很比较复杂，团队也花了很对精力在解决这个问题上。
 
       问：听您说这种标定方式跟普通三元锂的标定方式不一样，那么普通三元锂的用户想换电池包，是重新标定？还是怎么样？
 
       曾士哲：我们的BMS软件里面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的ID （身份证），BMS会更具电池包的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。而且现在把云端平台打通了， 可用针对性的更新标定设置，提升用户体验。
 
       问：有人建议行业将针刺再次回归国家常规标准，如何看待这个问题？
 
       曾士哲：电芯的针刺解决方案之前就有，就测试方案来说，是直接在大面的中心刺进去、但是实际真正发生意外可能不是这样的情况，从不同角度发生刺入电芯的可能都存在，所以我们一直认为安全还是要用从真实的环境去考虑，不是为针刺而搞针刺，为了过而过，我们的思考如果整个把电芯的放热峰稳定下来、反而可以解决这个问题。
 
       问：还有没有讲充电装置问题，因为现在友商换了电池后充电曲线发生变化、导致充电速度下降，这个有没有解决？
 
       曾士哲：有些友商在切换后，由于电传导路径相对变长，导致充电速度受影响。可是我们不一样，我们设计的时候就考虑了这个问题，现在其实充电比以前更快，我们实测数据大概提升了十分钟，当然到用户端可能会不一样，这和实际的充电场景相关，比如充电桩的最大功率，但是实际上是提升的。功率最高到1.8C，其实这个一开始设计时就考虑到了与时俱进。
 
       问：想问一下咱们新的技术为什么没有应用在100度电池上面？
 
       曾士哲：其实有的新的技术像DCDC是有规划应用到100kWh上的，但是现在从整体密度来说，100度电池布置难度会比较大。我们觉得各有所长，100度有100度的好处，100度再往上走还有增长空间，当然也需要其它的解决方案，我们也在研究。当有一天这个东西更加成熟、铁锂再次提升，我们还会往上走。
 
(责任编辑：子蕊)
文章标签： 蔚来 曾士哲 三元铁锂电池
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