1. 標的:NIO-US
2. 分類:多
3. 分析:
降本增效是每個企業的努力目標,蔚來自然不例外。
在電動車中,電池占成本的大頭,因此從電池包下手,是降成本最快速有感的手段。
1.研發進程
使用磷酸鐵鋰(LFP)是電動車企的現在進行式,蔚來早已研發出68度的
LFP電池包,不過LFP的SoC(State of Charge,電量狀態)估算不準、低溫續航血崩,
這些問題沒解決,用戶體驗很不好,遭到李斌一票否決。
LFP的問題是材料特質決定,難以更改,怎麼破局?
把LFP跟三元鋰(NCM)電池混搭不就可以得到一個全方位電池?
LFP的優點是便宜跟安全性高,NCM的優點是能量密度高、低溫表現較好,
小孩子才做選擇,我全都要。
這麼簡單的方法,其他車企不做,自然是有難題需要克服。
兩種不同材料的電芯,電化學體系不同,導致自放電率、充放電模式與
衰減幅度不同,要如何做到兩者同步,才是問題所在。
蔚來是透過自身的BMS體系來解決問題。
寧德時代一開始給蔚來的方案電芯如同夾心餅乾,NCM與LFP交錯排列,
但如此做成本比單純用NCM還貴,不但沒省到還多虧錢,否決。
曾士哲某天靈機一動,用一個NCM模組當SoC估算的標尺不就好了?
有方向就好辦了,說幹就幹。
忙了一陣子,SoC估算的問題已有解決方向,然而另一個低溫血崩的問題,
依然橫亙眼前,這道山不跨過去,李斌還是不會同意。
電池包的溫度分布並不均衡,中間溫度較高,四個角溫度最低,
蔚來利用自己的BMS做了多種三元鐵鋰組合測試,才決定用現在的方式,
增加一些NCM盡可能保溫。
最後的方案是LFP電芯104顆,NCM電芯14顆則分布在電池包的四個角落,
還有隔熱材料與組裝工藝的改良,相較於LFP的低溫工況提升25%效率。
接下來是算法優化的工作。
2.雙體系估算法
由於兩者的電化學體系不同,因此需要對兩者的SoC估算做匹配。
主要有以下幾種情況:
(1)初始設定
NCM深度充放會對電芯造成不可逆傷害,因此滿充滿放皆以LFP為標準,
NCM則當做三元鐵鋰的SoC標尺並且留有餘裕。
通過LFP滿充滿放驗算SoC估算精度是否有所偏離。
(2)主動均衡
由於LFP在前期電芯衰減的速度大於NCM,勢必會使SoC估算失準,需要
重新移動標尺,以算出新的SoC。
之前NCM不是留有餘裕嗎?此時正是派上用場之時。
將充放兩端移動到新的平衡點,依然會保持容量一致,不過會產生新的問題,
NCM電芯跟三元鐵鋰SoC的端點之間,可能會有空白,此段空白容易導致過度充放。
過充過放會對電芯造成不可逆的傷害,嚴重時甚至會引發熱失控。
蔚來怎麼解決?
設置一個大功率的DC/DC(高低壓直流轉換器)做電池主動均衡,取長補短,
做區間的動態調整。
此時就要靠BRMS,利用算法估算電芯間的SoC差距,結合兩者的最優容量
保持率、最優功率特性,將電能補充到匱乏的位置,背後依靠的是BMS雲端協同
的複雜算法體系支持。
透過這套複雜的算法,三元鐵鋰電池包的SoC估算精度接近NCM的3%誤差,
相較於LFP的10%誤差,已經大幅改善估算精度。
如果依然無法解決三元鐵鋰的SoC估算問題,需要對電池包進行深度充放
重新估算,其他車企要回到4S店才能解決。
蔚來只要電池包進入換電體系,利用換電站在充電時對三元鐵鋰進行重新估算,
2代換電站有足夠的冗餘,有空間重新校準電池包的SoC。
4. 進退場機制:長期投資