汽车知识:仪表上剩余电量为什么有测量误差
来源 中车友 浏览 1670 发表时间:2022-05-06 09:26:34
很多纯电动汽车或插电式混合动力消费者都会关注续航问题,也经常会有一个疑问,为什么仪表上显示的剩余电量显示不准确,真实情况大多是实际续航里程与车辆系统估算的电池荷电状态SoC(State Of Charge 也称剩余电量)有一定出入。接下来我们就来聊一聊动力蓄电池为什么有测量误差。
一般在仪表盘上都会显示车辆的剩余续航里程,以方便车主及时的关注车辆的续航情况。燃油车的车主可以根据油箱剩余油量来估算实际的续航,而电动车的车主在使用过程中就会发现,剩余电量往往只能作为一个参考,并不能精确地表示汽车的续航里程。
一.动力蓄电池材料不同
当下市场有两种动力蓄电池,体现为三元锂和磷酸铁锂两种材料形式。三元锂电池是指正极材料以镍盐、钴盐、锰盐/铝酸锂三种材料、负极材料以石墨、电解质以六氟磷酸锂为主的锂盐电池。通常表现为镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂,化学表达式:LiNixCoyMnzO2,其中x+y+z=1。磷酸铁锂电池人如其名,是以磷酸铁锂LiFePO4作为正极材料的锂盐电池,负极材料和电解质同样以石墨和六氟磷酸锂为主。不同的正极材料导致二者的物理特性不同,其中最显著直观并且直接影响我们日常用车的就是放电曲线。
(三元锂电池与磷酸铁锂电池放电曲线对比示意图
上侧曲线为三元锂 下侧曲线为磷酸铁锂)
单体电芯对比放电曲线,三元锂电池能量密度优势明显,三元锂电池电压平台很高,这也就意味着在相同的体积或是重量下,三元锂离子电池的比能量、比功率更大;磷酸铁锂电池放电曲线更加平缓,这也是汽车领域普遍认为磷酸铁锂电池安全性更高的原因之一。就像我们上文所述,即使都为三元锂电池,正极材料也不尽相同,正极材料的多样化会导致电池荷电状态Soc计算有误差。
二.电池荷电状态(SoC)计算方法
对于电池荷电状态SoC多用采用安时积分法进行计算:
误差主要来自三方面,1.电流采样造成误差(采样精度、采样间隔);2.电池容量变化造成误差(温度变化,电池老化);3.SoC(初始SoC估算困难,最终SoC计算过程取舍误差)。
安时积分法只单纯从外部记录进出电池的电量,但忽略了电池内部状态的变化。同时电流测量不准,造成SoC计算误差会不断累积,需要定期不断校准。
三.影响续航里程(电池荷电状态)的因素
我们之前的文章向大家介绍过,在低温条件下单体电芯中的部分电解液进入不活跃状态,温度越低电解液的活跃状态越差,这就是冬季续航里程“藏”起来的原因。同样,驾驶环境、驾驶习惯、胎压、汽车风阻系数等等因素都会影响续航里程,这与燃油汽车百公里耗油量有类似之处。
多个单体电芯组成了模组,若干个模组又组成了动力蓄电池整体,在这成百上千个电芯中,如果有一块电芯充放电情况成为短板,电池管理系统BMS必然要考虑到其充放电情况进行调整。在动力蓄电池整个生命周期中,任何人都无法保证动力蓄电池中的每一块电芯都不会成为木桶的短板。
同时充电方式也会影响电池荷电状态SoC的计算,快充最大的优点就是充电时间大为缩短,劣势在于短时间内对电池的冲击较大,对电池要求较大。慢充虽然充电时间几倍于快充,但有利于形成赝电容,有利于保护电极微观结构。根据多位消费者的反馈情况,同样的车辆在同样的条件下快充和慢充的SoC存在差异,慢充充满后显示的SoC状态多高于快充充满的SoC。
小结
对动力蓄电池快充或者慢充都有可能对电池荷电状态SoC产生影响,同时消费者的驾驶习惯、当地的气温条件、行驶道路的路况都有可能影响纯电续航里程。我们在此建议广大厂家在宣传、销售纯电动汽车及插电式混合动力汽车等车型时,要向消费者说明清楚动力蓄电池受哪些因素影响,提醒消费者加以注意;消费者在使用纯电动车辆及插电式混合动力汽车时尽量根据当地气温条件及路况判断续航里程,不能对官方宣传里程盲听盲信。