“锁电”背后:电池安全冗余的博弈-电动汽车观察家

“锁电”背后:电池安全冗余的博弈

广汽丰田iA5“锁电事件”已然是近期的热点话题。

据媒体报道,目前部分广汽丰田 iA5 车主向国家市场监管总局质量发展局发出举报维权。

消费者认为,7月18日至23日,厂家在未经消费者允许的情况下通过后台OTA对广汽丰田 iA5 车型升级电池管理系统(BMS),大幅降低电池的可用容量和输出功率,导致其购买的资产缩水,侵犯了消费者的权益,而且影响了行车安全。

消费者认为,这是厂家规避召回责任的行为。

值得一提的背景是,发生“锁电”事件之前,7月15日,一辆iA5充电自燃。

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业内所谓“锁电”、降功率的事件时有发生,例如2019年,特斯拉汽车在全球范围内接连发生了几次自燃事故。事后特斯拉称为了安全起见,通过OTA软件升级的方式,对车龄较大的车型采取了保护性升级,主要内容包含:控制可用电量(减少可用电量)、控制充电速度(降低充电速度)、增加隐藏电量(增加表显为0时的剩余电量)、加强驻车温控(耗电加快)等。

针对此,消费者也发起了维权。2021年5月份,特斯拉在挪威被判降低充电速度、减少可用电量罪名成立,被要求向该案件涉及的30名车主每人支付136000克朗(约合16000美元)。

广汽丰田“锁电”事件,在中国也不是第一起,相关的投诉、报道也时有发生。

这类事件背后的原因是什么?能否有解决方案?

对此,《电动汽车观察家》与电芯企业、电池系统供应商、车企中电池部门相关的专家和负责人进行了深入沟通。

在业内人士看来,广丰iA5锁电行为,很可能是因为事前安全冗余容量留存不足,在发生安全事故后,通过“锁电”方式降低安全隐患。

无论是车企在新能源汽车领域经验不足,还是觉得可以投机取巧,都带来了极为恶劣的影响:车企不仅丧失了良好的品牌形象,同时也丢掉了客户的信任,得不偿失。

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为什么“锁电”、降功率

媒体报道显示,广汽丰田iA5在对车辆进行OTA升级后,车辆原58.78kWh的电池容量少了近10KWh,实际续航里程少了近100公里。不仅电池容量少了,原本可以100%全力输出的电机,输出功率被强制锁定在60%以下。

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为什么要锁电量?

答案是为了安全和寿命。

在2016年,东风商用车有限公司技术中心的工程师们发表的《放电深度对电池使用寿命的影响》一文,就对不同SOC(剩余电量)下电池的状态进行了分析。

对锂离子电池的实验数据显示,当80%<SOC<95%时,电池交流内阻急剧升高,部分活跃的锂离子聚集而附着在电极附近形成金属锂或其他锂的化合物出现“锂枝晶”,造成副反应发生概率增加,促使电池内阻增加且造成电池部分容量损失。

试验数据得知,电池SOC>80%时电池交流内阻增加约40%,电池DOD(放电深度)>80%时内阻交流增加约35%,电池内阻恶化最严重。故DOD<80% 且20%<SOC<80%的区间使用电池,电池内阻影响较小,即电池恶化较小,有利于延长电池的使用寿命。

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资料来源:《放电深度对电池使用寿命的影响》

由此可见,降低充放电深度有利于电池安全和延长电池使用寿命的。

对此,某车企电池部门的负责人张女士对《电动汽车观察家》举了一个更通俗的例子:就像皮筋,多次拉伸越大,其弹性损失就会越大,没几次就断了;要是拉伸幅度小一些,皮筋的寿命就会长很多。

张女士表示,车企“锁电”行为,更准确的表述应该是,动态调整使用窗口,因为电池的存储能力还在。

张女士认为,单次续驶里程虽然短了,但是由于电池的使用更合理,全生命周期的续驶里程却被拉长了,整体来看对消费者来说还是有利的。

降低功率呢?

某电池系统生产企业相关负责人马先生表示,降低功率的目的是为了弥补电池电量降低,带来的续驶里程的缩短。

但是,功率降低带来的直接影响就是加速性能降低。“不事先通知,驾驶员就会对车辆性能产生误判。”马先生举了一个例子,一个十字路口左转,本来一脚踩下去2秒钟可以通过,这次4秒才通过,这确实会带来潜在的安全隐患。

iA5的车主涛哥对《电动汽车观察家》表达了他的愤慨:“我们买的时候就是奔着大电池、长续航买的,你也是这么宣传的,你又这么干(锁电)还不吭声,这不是摆明了欺负人吗?”

马先生非常能够理解消费者维权举动,“如果是燃油车,相当于我买了2.0T排量的发动机,使用成1.6的了,一个性能差距能有几万块。类似于买了一个B级车,你给我变成A级甚至A00级了,这个消费者当然补能接受。”

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电池安全容量预留不足?

既然知道放电深度对电池的影响,一般车厂都会要求预留一定的容量,不参与平时的充放电。

但是预留多少,却是一场博弈。

某电池企业的相关负责人甄先生表示,电池企业和车企一直在博弈。电池企业为了安全和长寿命,都希望多留一点。车企为了参数更好看,总想尽量少留一点,“反正电池有问题是电池厂的事。除非有起火风险,否则车厂一般都不愿意多留。”

在甄先生看来,车企对成本和性能的压榨,加上电池企业间的恶性竞争,不排除有些企业将安全余量留得过低。

某电芯企业的技术负责人也表达了类似观点:“电池容量都是算钱的,车企当然不愿意藏很多电。”

《电动汽车观察家》从汽车之家随机选了几款500公里左右的轿车进行对比发现,500公里的车辆电池容量大概都在60度电左右,广汽丰田iA5不到60度电的容量,就能够有510公里的续驶里程。

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资料来源:汽车之家

这是否留足了安全容量,恐怕只有车企心知肚明了。

那业内对电池的安全容量多大,是否有统一要求呢?

甄先生坦言,这无法统一,这与电池的一致性、内在质量和稳定性、SOH(电池健康度),尤其是电池温度都密切相关。

安全容量虽然无法统一,但是放电深度业内也是有一些惯常做法的。

马先生表示,一般略保守的企业,会将放电深度控制在85%左右,但是有些车企的车型就是为了冲续驶里程,但受限于车内空间,他们就会将放电深度放在95%。这是极端情况。

甄先生也表示,确实有企业仅留出5-6%的安全冗余。

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充电运营商的无奈

既然电池的安全与充放电深度有关,那么充电阶段能不能进行一些调节?

对此,《电动汽车观察家》咨询了特来电的首席科学家鞠强。

鞠强坦言,在整个充电的过程中,充电桩这一侧实际上是被动型的。根据国标要求,车辆BMS发出充电指令,充电桩根据指令要求提供对应的电流和电压。

但根据国家监管平台的统计,电池自燃事故往往发生在充电阶段和充电结束后的静置阶段,也就是大部分事故是发生在充电站内的。

即使事故是电池自燃引起,跟充电桩没有关系,事故依然对于充电运营商造成很大的损失和困扰,比如:场站封闭、场站拆除、事故行政处罚、车损连带赔偿、舆论影响等等。所以,特来电现在也开始从充电侧对车辆动力电池进行安全监控,发现异常立即停止充电,以期控制电池热失控的发生。

当然,作为一道屏障,充电运营商也会跟踪车辆的BMS数据,这需要这辆车长期来他们运营的场站充电,“最低要30天内充电5次,才能根据数据反馈对电池进行监测,如果有隐患,运营商会调整充电策略,例如不会给他充满这样的操作。”也是一种类似于“锁电”的解决方案。

鞠强表示,他们的策略也是分级分层的,例如,对高危车辆是限制充满的,这也是对场站及其它车辆的保护策略;再例如,分城市策略调整,有些城市比较敏感,相关部门会要求运营商会将充电深度调整到95%或90%。

鞠强说,他们的策略有很多,通过车型、用户等多维度来组合设计相关策略。

不过也有很多无奈,“例如,充电运营商如果要标定每辆车,需要车辆给出的信息中包含车架号,早期也会有车企故意给出错误的车架号,使其不能标定车辆;再例如,某国外品牌,其车辆BMS给出的电池温度就是一个固定值在28-29℃,这对运营商和车主来说都是不公平的。”鞠强表示,对于这样的企业,他们已经发函通知了。

“这相当于打预防针,如果不传真实的数据,我们充电站就不会给它充满了,会限制SOC以降低风险。”

除了特来电,星星充电也开始从充电侧对充电车辆电池进行安全监控和预警。充电侧安全防护预警逐步得到行业认可,俨然已经成为了动力电池安全监控的另一种趋势。

由此可见,充电运营商能做的也相对有限。

源头解决只能在车辆设计阶段。

甄先生表示,他曾经想车企提出过解决方案:充电时根据充电方式(电流)、环境、健康状态(SOH)等因素,综合计算出一个安全预留容量,每次正常充电只充到此就停止;当用户有特殊需要,比如要跑长途或做里程测试时,可以通过一通比较繁杂的操作,让电池这一次完全充满,取消冗余。

“但是当时车企不愿接受我的意见,觉得会影响他们的用户体验。”甄先生说。

不过就广丰iA5的情况来看,大概率是设计之初,就没有给电池预留出足够的安全容量。出厂前没做到的,只能在出厂后弥补,但是也没做到事前通知、事后补偿,企图蒙混过关的态度激怒了消费者。

就目前的情况看,消费者维权的决心非常大,得不到合理的解释和补偿,恐怕不会善罢甘休。

此次事件,无论是车企在新能源汽车领域经验不足,还是觉得可以投机取巧,都带来了极为恶劣的影响:车企不仅丧失了良好的品牌形象,同时也丢掉了客户的信任,得不偿失。

最后,甄先生也呼吁,消费者在日常使用电动汽车时,尽量少充满,充满后尽快使用、低温下尽量别快充,这样才能提高汽车电池的安全性和寿命。

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