汽車市場(chǎng)籠罩在缺芯的陰影之下，但新能源車市場(chǎng)增長(zhǎng)的步伐卻沒(méi)有停下。2021年8月，新能源車市場(chǎng)新車上險(xiǎn)數(shù)達(dá)到220,649輛，同比增長(zhǎng)145.58%，占乘用車銷量比例達(dá)到了歷史最高的14.41%。
隨著消費(fèi)者對(duì)于電動(dòng)汽車的接納程度越來(lái)越高，對(duì)于電池的需求和技術(shù)要求也會(huì)逐漸增高。在目前電動(dòng)汽車市場(chǎng)上，主流的電池種類分為三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池，兩者在能量密度、低溫性能、制造成本上都各有優(yōu)劣。由于磷酸鐵鋰電池在制造成本上有優(yōu)勢(shì)，化學(xué)性質(zhì)也更加穩(wěn)定，在電池能量密度已經(jīng)接近現(xiàn)有材料體系的上限時(shí)，越來(lái)越多的廠商開始重新使用磷酸鐵鋰電池包。
不過(guò)，磷酸鐵鋰電池的劣勢(shì)也非常突出，低溫性能，尤其是低溫下SoC的估算不準(zhǔn)問(wèn)題，讓磷酸鐵鋰電池在冬季的使用，并不那么友好。
于是，如何充分發(fā)揮磷酸鐵鋰電池在成本、穩(wěn)定性上的優(yōu)勢(shì)，規(guī)避其低溫性能的劣勢(shì)，就成了今天眾多新能源車企的一大課題。這其中，也包括蔚來(lái)。
蔚來(lái)早期也有使用磷酸鐵鋰電池的計(jì)劃，曾經(jīng)還嘗試研發(fā)過(guò)68kWh的磷酸鐵鋰電池包。但用戶使用體驗(yàn)方面的差距，讓蔚來(lái)最終沒(méi)有量產(chǎn)此電池包。但是，蔚來(lái)對(duì)于磷酸鐵鋰電池的探索并沒(méi)有因此而停止，歷時(shí)一年多的研發(fā)后，蔚來(lái)量產(chǎn)了全球首個(gè)三元鋰+磷酸鐵鋰的混合電池。而這也成為磷酸鐵鋰電池“揚(yáng)長(zhǎng)避短”的又一全新思路。
上文我們有提及，磷酸鐵鋰電池的優(yōu)點(diǎn)是稀有金屬的使用減少，因此制造成本比較低，而缺點(diǎn)就是低溫性能差、SoC估算不準(zhǔn)。而蔚來(lái)研發(fā)的三元鐵鋰電池，就是將三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池混合配制在一起，借三元鋰電池之手，擁有了低溫下更加精準(zhǔn)的SoC估算能力。那么，兩種電池的巧妙組合，是如何能規(guī)避降低磷酸鐵鋰電池的缺點(diǎn)對(duì)用戶使用體驗(yàn)造成的影響呢？
低溫續(xù)航損失降低25%
對(duì)于磷酸鐵鋰電池低溫性能差的問(wèn)題，究其源頭是電池的工作溫度太低，因此最直接的解決辦法就是做好保溫。
蔚來(lái)針對(duì)三元鐵鋰電池包，設(shè)計(jì)了完整的熱管理軟硬件體系，使該電池包相比磷酸鐵鋰電池包低溫續(xù)航損失降低25%。主要方式包括如下四點(diǎn)：
其一，全散熱路徑物理阻隔。對(duì)于電池包整體所有散熱路徑進(jìn)行了熱量流通分析，根據(jù)大數(shù)據(jù)分析得出極冷環(huán)境下的熱量損失來(lái)源，運(yùn)用了低導(dǎo)熱材料及創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在所有路徑上的關(guān)鍵結(jié)合點(diǎn)進(jìn)行熱量阻隔設(shè)計(jì)，因此能夠提升駐車時(shí)電池包的溫度，避免了電池溫度低帶來(lái)的能量損失，有效提升被動(dòng)保溫性能。
其二，耦合電池產(chǎn)熱智能熱管理。根據(jù)電池低溫下內(nèi)阻升高的特性，開發(fā)出了電池的產(chǎn)熱模型，結(jié)合整車的熱管理和電池產(chǎn)熱動(dòng)態(tài)調(diào)整熱控制目標(biāo)，以此來(lái)達(dá)到駕駛體驗(yàn)和能耗的完美平衡，提升低溫性能。
其三，輻射式主動(dòng)熱補(bǔ)償。如果車輛長(zhǎng)時(shí)間處在低溫環(huán)境下，電池包會(huì)主動(dòng)開啟輻射加熱系統(tǒng)，均勻加熱電芯，確保電池包快速到底最優(yōu)的工作溫度，同時(shí)兼顧能耗。根據(jù)測(cè)試，12小時(shí)極冷環(huán)境下，電池的最低溫度能夠提升40%，溫度均勻性可以提升60%。
其四，雙體系控制算法。由于三元鋰電池?fù)碛懈玫牡蜏匦阅?，因此蔚?lái)獨(dú)創(chuàng)了一套雙體系算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)三元鋰和磷酸鐵鋰電芯低溫性能的精準(zhǔn)控制，提高了電池系統(tǒng)低溫能量效率，保證了整包的低溫性能。
電量估算精度與三元鋰電池一致
在廣泛認(rèn)知中，磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池在不同區(qū)間的SoC估算精度是不同的，那么有了三元鋰電池的加入，就可以利用三元鋰電池作為一把標(biāo)尺，來(lái)實(shí)時(shí)校準(zhǔn)磷酸鐵鋰電池在平臺(tái)段的SoC，而在高低段就可以利用磷酸鐵鋰的優(yōu)勢(shì)，校準(zhǔn)三元鋰電池的SoC。為此蔚來(lái)自主研發(fā)了雙體系SoC算法，充分利用三元鐵鋰雙體系的優(yōu)勢(shì)。
與此同時(shí)，三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池各自特性也有不同，比如自放電的不同。為此，蔚來(lái)在電池包內(nèi)放入了自主開發(fā)的大功率DC-DC高低壓轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，以此實(shí)現(xiàn)快速、實(shí)時(shí)、均衡的SoC校準(zhǔn)，甚至還可以幫助電池降低靜態(tài)功耗且延長(zhǎng)電池壽命。
蔚來(lái)的這套自主研發(fā)的三元鐵鋰電池包電量估算體系，結(jié)合了軟件算法與硬件應(yīng)用的創(chuàng)新，將電量估算誤差降低至3%以內(nèi)，與三元鋰電池水平相當(dāng)。
除了解決電池低溫性能和SoC估算問(wèn)題，使用磷酸鐵鋰材料后，電池能量密度也是必須要面對(duì)的問(wèn)題。與眾多使用磷酸鐵鋰電池的車企思路一致，蔚來(lái)也在全新的三元鐵鋰電池包中應(yīng)用了CTP技術(shù)，即電芯不經(jīng)過(guò)模組直接整合成為電池包，以此提升電池包的體積能量密度。
相比之前70kWh的三元電池包，蔚來(lái)的三元鐵鋰電池包，在應(yīng)用CTP技術(shù)后，能量達(dá)到了75kWh，制造裝配簡(jiǎn)化10% ，體積利用率提升5%，能量密度提升14%，可達(dá)142Wh/kg。
寫在最后
蔚來(lái)的目標(biāo)，是成為汽車行業(yè)內(nèi)第一家用戶型企業(yè)，用戶體驗(yàn)一直都是蔚來(lái)最為看重的。所以新的三元鐵鋰電池包，不僅是蔚來(lái)需要攻克的技術(shù)壁壘，更重要的是它需要給用戶帶去與三元鋰電池同樣甚至更好的使用體驗(yàn)。蔚來(lái)給出的答案，是更長(zhǎng)的續(xù)航、同樣的價(jià)格、不必焦慮的冬季性能。
有了這組全新的三元鐵鋰電池包，蔚來(lái)的電池包體系也將更新?lián)Q代，全新的75kWh三元鐵鋰電池將會(huì)取代之前的70kWh三元鋰電池，蔚來(lái)新購(gòu)車用戶可以選擇三元鐵鋰標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航電池包（75kWh）或三元鋰長(zhǎng)續(xù)航電池包（100kWh）。從10月份正式開始，所有交付的標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航版本車型，搭載的都將是全新的三元鐵鋰電池包，而其售價(jià)、BaaS價(jià)格等與原三元鋰70kWh電池包相同。
