1. 标的:NIO-US
2. 分类:多
3. 分析:
降本增效是每个企业的努力目标,蔚来自然不例外。
在电动车中,电池占成本的大头,因此从电池包下手,是降成本最快速有感的手段。
1.研发进程
使用磷酸铁锂(LFP)是电动车企的现在进行式,蔚来早已研发出68度的
LFP电池包,不过LFP的SoC(State of Charge,电量状态)估算不准、低温续航血崩,
这些问题没解决,用户体验很不好,遭到李斌一票否决。
LFP的问题是材料特质决定,难以更改,怎么破局?
把LFP跟三元锂(NCM)电池混搭不就可以得到一个全方位电池?
LFP的优点是便宜跟安全性高,NCM的优点是能量密度高、低温表现较好,
小孩子才做选择,我全都要。
https://imgur.com/U12Kl0S
这么简单的方法,其他车企不做,自然是有难题需要克服。
两种不同材料的电芯,电化学体系不同,导致自放电率、充放电模式与
衰减幅度不同,要如何做到两者同步,才是问题所在。
蔚来是透过自身的BMS体系来解决问题。
宁德时代一开始给蔚来的方案电芯如同夹心饼干,NCM与LFP交错排列,
但如此做成本比单纯用NCM还贵,不但没省到还多亏钱,否决。
曾士哲某天灵机一动,用一个NCM模组当SoC估算的标尺不就好了?
有方向就好办了,说干就干。
忙了一阵子,SoC估算的问题已有解决方向,然而另一个低温血崩的问题,
依然横亘眼前,这道山不跨过去,李斌还是不会同意。
电池包的温度分布并不均衡,中间温度较高,四个角温度最低,
蔚来利用自己的BMS做了多种三元铁锂组合测试,才决定用现在的方式,
增加一些NCM尽可能保温。
https://imgur.com/iFwY5s1
最后的方案是LFP电芯104颗,NCM电芯14颗则分布在电池包的四个角落,
还有隔热材料与组装工艺的改良,相较于LFP的低温工况提升25%效率。
接下来是算法优化的工作。
2.双体系估算法
由于两者的电化学体系不同,因此需要对两者的SoC估算做匹配。
主要有以下几种情况:
(1)初始设定
NCM深度充放会对电芯造成不可逆伤害,因此满充满放皆以LFP为标准,
NCM则当做三元铁锂的SoC标尺并且留有余裕。
通过LFP满充满放验算SoC估算精度是否有所偏离。
https://imgur.com/YkaAGoJ
(2)主动均衡
由于LFP在前期电芯衰减的速度大于NCM,势必会使SoC估算失准,需要
重新移动标尺,以算出新的SoC。
之前NCM不是留有余裕吗?此时正是派上用场之时。
将充放两端移动到新的平衡点,依然会保持容量一致,不过会产生新的问题,
NCM电芯跟三元铁锂SoC的端点之间,可能会有空白,此段空白容易导致过度充放。
过充过放会对电芯造成不可逆的伤害,严重时甚至会引发热失控。
蔚来怎么解决?
设置一个大功率的DC/DC(高低压直流转换器)做电池主动均衡,取长补短,
做区间的动态调整。
此时就要靠BRMS,利用算法估算电芯间的SoC差距,结合两者的最优容量
保持率、最优功率特性,将电能补充到匮乏的位置,背后依靠的是BMS云端协同
的复杂算法体系支持。
https://imgur.com/clEsv6d
透过这套复杂的算法,三元铁锂电池包的SoC估算精度接近NCM的3%误差,
相较于LFP的10%误差,已经大幅改善估算精度。
如果依然无法解决三元铁锂的SoC估算问题,需要对电池包进行深度充放
重新估算,其他车企要回到4S店才能解决。
蔚来只要电池包进入换电体系,利用换电站在充电时对三元铁锂进行重新估算,
2代换电站有足够的冗余,有空间重新校准电池包的SoC。
4. 进退场机制:长期投资