纯电动汽车磷酸铁锂电池组soc的估算研究

1、磷酸铁锂电池的单体电压soc怎么算

可以这样来计算：设单体电池最低电压是2.5V，最高是3.5V，则其SOC计算公式如下：
SOC=(V1-2.5)/(3.5-2.5)*100,%
其中V1是电池的当前电压值V

2、为什么精准显示电量，对于新能源汽车而言那么难？

若数2020年春运最难过的汽车，非新能源汽车莫属；春运刚开始不久，新能源汽车就因为各种续航不足导致的趴窝现象，荣登各大头条。新能源汽车是未来汽车的发展趋势，这已是大众的共识；随着新能源汽车的普及，新能源汽车在我们生活中的能见度也越来越高。但当新能源汽车撞上中国人一年一度的春运时，结果却是诸多电量不足导致的抛锚现象。

新能源汽车在春运中的窘状其实不难理解，首当其冲的便是长距离出行的充电问题；尽管各大高速服务区都在普及充电基础设施，可一旦遇上春运这种出行高峰，别说服务区的配套充电桩数量充不充足，你能将车开进服务区就是一件令人头疼的事，何况还得在服务区一众的停车位里寻找到稀缺的充电车位。其次，造成新能源汽车在高速路上因电量不足趴窝现象的另一大原因在于无法精准显示电量；这直接影响驾驶员对路程的规划，难以判断当下车辆是继续行驶还是就近下高速进行充电。

新能源汽车与传统燃油车都设有表显的续航里程，可为什么新能源汽车的续航里程就那么不得人心呢？目前在售的大部分新能源汽车，NEDC续航里程动辄400km-600km，即便实际的续航里程打个8折，相较传统燃油车的续航里程，新能源汽车其实并不会太吃亏；新能源汽车真正吃亏的地方就在于无法准确显示电量，无法显示精准的续航里程。

在探讨为什么大部分新能源汽车无法精准显示电量前，我们先弄清楚传统的燃油车是如何显示剩余油量的。与新能源汽车的电池组不同，燃油车的燃料集中在油箱；而计算剩余油量的工作主要在于计算汽油的剩余容量。燃油车检测剩余油量的方式通常是利用浮标与油位传感器来测量油液的高度，这种方式得出的剩余油量其实并不精准，例如有些车加完油需要开一段油表指针才会改变；有些则是油表的后半部分油量降得特别快。

但如果相比新能源汽车的电量显示，传统燃油车油表采用的油位传感器由于测量的是油液高度的物理值，尽管仍不算完全精确，但相较之下已经具有相对高的精度。所以新能源汽车无法精准显示电量带来的不安全感，是基于传统燃油车油表相对精准显示剩余油量而言的，那么为什么新能源汽车那么难实现精准电量显示呢？

剩余油量指的剩余油液的容积或高度，这是一个形象的数据；而电量指的是物体所带电荷的数量，这是一个抽象的数据。即使在温差较大、工况复杂的环境下，汽油的容积也不会产生较大的变化，剩余油量依然是具备参考价值的；而电量在温差较大或者工况复杂的环境下，会出现电池的可用容量难以估算的情况，会造成新能源汽车电量难以精准显示的问题。检测剩余油量是寻找一份形象数据的过程，而检测电量，则是对抽象数据进行估算；因为当前的电池存在许多影响因素，所以导致了电量估算的精确性与传统燃油车检测剩余油量的精确性存在较大落差。

针对新能源汽车电量的估算方法，即我们常听的SOC估算，一般有安时积分法、开路电压法，这里我们可以不深入探讨不同SOC估算方法的区别，我们只需知道不同的SOC估算法都存在多个变量，这些变量大体反映了目前新能源汽车电池的几大特征。

电池材料的多样性可以通俗的理解为不同材质毛巾在吸水性上的差异，材料的多样化直接影响动力电池组的电量估算精度。例如磷酸铁锂电池（LiFePO4）、钴酸锂电池（LiCoO2）】三元素电池（NMC），不同的材料有着不同的放电特征；为了保证电池组不过度放电与充电，需要电池组保有一定比例的电量，但这个比例是因材质而不同的，所以同一套估算方法在不同材质的电池上，存在较大的误差。

也因此，电池材料的多样性间接导致了新能源汽车电池内电荷量（电量）的计算和估算成为一种抽象的数据；在新能源汽车运行过程中，由于其内部的复杂工作状态，仅靠单一的测量难以准确判断电池的SOC，何况还在温差、使用环境等影响电池能效的因素存在。

“新能源汽车是需要冬眠的汽车”，这是消费者对新能源汽车动力电池受温差影响最直观的描述。以磷酸铁锂电池为例，在寒冷的环境下，电池内阻会升高，继而导致续航能力的下降；加上冬天离不开的车厢暖气供应，进一步加剧了电量的耗损。当然如今也衍生出了许多减缓寒冷对电池影响的方法，但若要做到完全没有影响，目前尚无法实现。

除了大温差，潮湿与车辆运转状况也对电池提出了更高的要求，潮湿这点不多赘述；高车速与低车速、暖气与冷气就是车辆不同运转状况对电池耗电量最具代表性的影响。如果加上动能回收、刹车、音响、娱乐等的影响，精准显示电量就更是难上加难了。

目前主流的关于新能源汽车电量的显示形式是百分比与剩余续航里程；由于目前新能源汽车电池材料多样性带来的充放电特性不同，百分比的显示方式很难以线性的方式表达，即可能出现电量低于多少突然“跳电”的情况，不利于驾驶员判断车辆充电的时机。如果采用剩余续航里程的显示方式，由于不同温度、车辆不同运转状况的耗电量不同，剩余续航里程与实际续航里程间会存在较大的误差，可能会出现明明表显剩余续航里程200km，实际却只开了150km。

就像传统燃油车拥有油量与续航里程两个表显信息一样，新能源汽车同样需要百分比的电量信息来直观表达目前车辆对于充电需求的紧迫性，以及目前车辆还能行驶的里程。燃油车的油量显示通常相对准确，续航里程在同一驾驶员的日常驾驶风格下相差也不大；但新能源汽车要做到这两点显然需要投注更多的黑科技，对于电量要精准显示，对于续航里程需要结合不单是结合驾驶习惯，还有导航路径、道路拥堵情况等云数据进行估算，提供有参考价值的续航里程。

（文章配图来源网络，侵删）

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

3、低温对新能源汽车的影响是什么

【太平洋汽车网】在低温环境中，动力电池系统的实际容量、放电倍率和电压平台会降低，影响着其在整车上的表现，例如续航里程减少、最大放电功率降低等。这些参数都影响着电池管理系统SOC的估算，以及过充过放等安全策略的定义。

纯电动汽车的发展主要依赖于动力电池技术的进步与发展，依照电池类型发展来看，经过了铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池3个时代。

由于锂离子电池具有长寿命、大倍率、高能量密度、无污染等优势，已经成为时代的主流，而镍钴锰三元锂电池和磷酸铁锂电池由于能量密度高、成本低而被广泛应用。但是锂离子电池的电化学性能与正极材料、负极材料、电解液、导电剂及黏结剂的性质有较大关系。

在低温环境下，正负极材料的活性、电解液通过性及黏结剂的性质均会降低，因此，随着温度下降，锂离子电池电化学性能急剧降低。

在低温环境中，动力电池系统的实际容量、放电倍率和电压平台会降低，影响着其在整车上的表现，例如续航里程减少、最大放电功率降低等。

这些参数都影响着电池管理系统SOC的估算，以及过充过放等安全策略的定义。

针对搭载磷酸铁锂动力电池系统的某轻型商用电动车，研究其在低温环境中动力电池系统的性能，为电池管理系统低温策略提供依据。

1低温对充电时效的影响由于在低温环境中磷酸铁锂动力电池的电化学性能降低，不能进行充放电或者充放电效率降低，为了解决这一问题，动力电池系统采用热管理系统，对电池包进行加热处理，使电芯在最佳的温度范围内工作。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

4、要做电动汽车电池soc估计需要怎么开始

正确估计蓄电池的SOC，就能够在实现整车能量管理时，避免对电动汽车蓄电池造成损害，合理利用蓄电池提供的电能，提高电池的利用率，延长电池组的使用寿命。SOC估计有其特殊性，温度不同、倍率不同、SOC点不同，充放电效率也不同；电池放电倍率越大，放出电量越少；电池工作的温度过高或过低，可用容量降低；由于有老化和自放电因素的存在，SOC值需要不断修正。 1．放电实验法 放电实验法是最可靠的SOC估计方法，采用恒定电流进行连续放电，放电电流与时间的乘积即为剩余电量。放电实验法在实验室中经常使用，适用于所有电池。但它有两个显著缺点：一是需要大量时间；二是电池进行的工作要被迫中断。放电实验法不适合行驶中的电动汽车，可用于电动汽车电池的检修。 2．安时计量法 安时计量法是最常用的SOC估计方法。如果充放电起始状态为SOCO，那么当前状态的SOC为
（5-3） 式中，CN为额定容量；I为电池电流；η为充放电效率，不是常数。 安时计量法应用中的问题：电流测量不准，将造成SOC计算误差，长期积累，误差越来越大；要考虑电池充放电效率；在高温状态和电流波动剧烈的情况下，误差较大。电流测量可通过使用高性能电流传感器解决，但成本增加。解决电池充放电效率要通过事前大量实验，建立电池充放电效率经验公式。安时计量法可用于所有电动汽车电池，若电流测量准确，有足够的估计起始状态的数据．则它就是一种简单、可靠的SOC估计方法。 3．开路电压法 电池的开路电压在数值上接近电池电动势。电池电动势是电解液浓度的函数，电解液密度随电池放电成比例降低，用开路电压可估计SOC。镍氢电池和锂离子电池的开路电压与SOC关系的线性度不如铅蓄电池好，但根据其对应关系也可以估计SOC，尤其在充电初期和末期效果较好。 开路电压法的显著缺点是需要电池长时静置，以达到电压稳定。电池状态从工作恢复到稳定，需要几个小时甚至十几个小时，这给测量造成困难；静置时间如何确定也是一个问题，所以该方法单独使用只适于电动汽车驻车状态。开路电压法在充电初期和末期SOC估计效果好，常与安时计量法结合使用。 4．负载电压法 电池放电开始瞬间，电压迅速从开路电压状态进入负载电压状态，在电池负载电流保持不变时，负载电压随SOC变化的规律与开路电压随SOC的变化规律相似。 负载电压法的优点：能够实时估计电池组的SOC，尤其在恒流放电时，具有较好的效果。在实际应用中，剧烈波动的电池电压给负载电压法应用带来困难。解决该问题，要储存大量电压数据，建立动态负载电压和SOC的数学模型。负载电压法很少应用到实车上，但常用来作为电池充放电截止的判据。 5．内阻法 电池内阻有交流内阻（impedance，常称交流阻抗）和直流内阻(resistance)之分，它们都与SOC有密切关系。电池交流阻抗是电池电压与电流之间的传递函数，是一个复数变量，表示电池对交流电的反抗能力，要用交流阻抗仪来测量。电池交流阻抗受温度影响大，是在电池处于静置后的开路状态还是在电池充放电过程中进行交流阻抗测量，存在争议，所以很少用于实车上。直流内阻表示电池对直流电的反抗能力，等于在同一很短的时间段内，电池电压变化量与电流变化量的比值。在实际测量中，将电池从开路状态开始恒流充电或放电，相同时间内负载电压和开路电压的差值除以电流值就是直流内阻。铅蓄电池在放电后期，直流内阻明显增大，可用来估计电池SOC；镍氢电池和锂离子电池直流内阻变化规律与铅蓄电池不同，应用较少。直流内阻的大小受计算时间段影响，若时间段短于10ms，只有欧姆内阻能够检测到；若时间段较长，内阻将变得复杂。准确测量单体电池内阻比较困难，这是直流内阻法的缺点。内阻法适用于放电后期电动汽车电池SOC的估计，可与安时计量法组合使用。 6．线性模型法 C．Ehret等人提出用线性模型法估计电池SOC，该方法是根据SOC变化量、电流、电压和上一个时间点SOC值计算，建立的线性方程为 （5-4） （5-5） 式中，SOC(i)为当前时刻的SOC值；SOC（i-1）为当前一时刻的SOC值；△SOC(i)为SOC的变化量；U和I为当前时刻的电压与电流。β0、β1、β2、β3为根据参考数据，利用最小二乘法拟合得到的系数，没有具体的物理含义。上述模型适用于低电流、SOC缓变的情况，对测量误差和错误的初始条件，有很高的鲁棒性。线性模型理论上可应用于各种类型和在不同老化阶段的电池，目前只查到在铅蓄电池上的应用，在其他电池上的适用性及变电流情况的估计效果要进一步研究。 7．神经网络法 电池是高度非线性的系统，在它充放电过程中很难建立准确的数学模型。神经网络具有非线性的基本特性，具有并行结构和学习能力，对于外部激励，能给出相应的输出，能够模拟电池动态特性，来估计SOC。估计电池SOC常采用三层典型神经网络率：输入、输出层神经元个数由实际问题的需要来确定，一般为线性函数；中间层神经元个数取决于问题的复杂程度及分析精度。估计电动汽车电池SOC，常用的输入变量有电压、电流、累积放出电量、温度、内阻、环境温度等。神经网络输入变量的选择是否合适，变量数量是否恰当，直接影响模型的准确性和计算量。神经网络法适用于各种电池，缺点是需要大量的参考数据进行训练，估计误差受训练数据和训练方法的影响很大。 8．卡尔曼滤波法 卡尔曼滤波理论的核心思想，是对动力系统的状态做出最小方差意义上的最优估计。应用于电池SOC估计，电池被看成动力系统，SOC是系统的一个内部状态。估计SOC算法的核心，是一套包括SOC估计值和反映估计误差的、协方差矩阵的递归方程，协方差矩阵用来给出估计误差范围。该方法 适用于各种电池，与其他方法相比，尤SOC于电流波动比较剧烈的混合动力电动汽车电池SOC的估计，它不仅给出了SOC的估计值，还给出了SOC的估计误差。 对各种估算方法的优缺点、适用场合进行比较分析，比较分析结果见表5-5。

5、BMS系列——SOC的估算

先来看一下SOC的定义——SOC，全称是State of Charge，电池 荷电状态 ，也叫剩余电量，代表的是电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余可放电电量与其完全充电状态的电量的比值，常用百分数表示。其一般用一个字节也就是两位的十六进制表示（取值范围为0~100），含义是剩余电量为0%~100%，当SOC=0时表示电池放电完全，当SOC=100%时表示电池完全充满。SOC与我们的生活息息相关，如常见的手机电量，智能手表电量，电动车电量......。

1、电池开路电压(OCV)特性。电池开路电压指的是电池在静置状态下，正负电极之间的电位差。不同的电池其特性都不一样，要充分考虑具体的电池类型；

2、充放电倍率与端电压对应关系特性。电池动态情况下，我们测量到的电池电压，实际上电池的端电压。在定温度和恒流状态下它们的关系还是相对稳定的，但是电池只要工开始非恒流工作就会打乱对应关系；

3、温度状态。不同材料的电池都会受到温度的影响，特别是低温（所以系统会有加热功能）；反正温度对电池的各个参数都有影响；

4、电池寿命状态。电池在使用的过程中寿命将逐渐衰减，衰减机理主要在于正负极材料晶体的塌陷和电极的钝化导致了有效锂离子的损失。总电量也将从BOL（Beginning of Life）向EOL（End of Life）状态趋近。因此在计算SOC时需要考虑是采用BOL时刻的总容量，还是当前寿命下的实际总容量。

5、电池的串并结合。我们在实际使用中电芯肯定不是单个的，都是由于电芯的串并联组合的，这就使SOC的估算情况变得更加复杂。不同电芯间难免存在欧姆内阻、极化内阻、自放电率、初始容量等差别。

1、AH积分法 。经典的SOC估算一般采用安时积分法（也叫电流积分法或者库仑计数法）。安时积分法是在初始时刻 SOC0的基础上估算电池的 SOC。通过计算一定时间内充放电电流和对应时间的积分，从而计算变化电量的百分比，最终求出初始 SOC 和变化的 SOC 之间的差，即剩余电量。安时积分法将电池等效为封闭的系统，只研究电池的外特性，即在测试过程中只需要实时地监测进出电池的电量然后积累电量，所以可以获得电池任意时刻的剩余电量。

但是安时积分法，由于安时计量存在误差，随着使用时间的增加，累计误差会越来越大，所以单独采用该方法对电池的SOC进行估算并不能取得很好的效果。

2、开路电压法。 其原理是利用电池在长时间静置的条件下，开路电压与SOC存在相对固定的函数关系，从而根据开路电压来估算SOC。在电池静置足够长时间的情况下精度较高，但在实际工况下不适用，因此一般也将开路电压法与其他方法结合起来，共同进行 SOC 的预测。业界用得最多的方法为开路电压+安时积分法。

3、卡尔曼滤波法。 卡尔曼滤波已广泛应用于航天、通信、导航、控制、图像处理等领域。对于动力电池采用卡尔曼滤波进行SOC估算，是当前非常主流的一个方向。算法的核心是：对动态系统的状态做出最优估计，评判标准是协方差最小。应用到电池方面，首先得建立状态和观测方程，SOC便是状态分量，这里可以用 KF算法进行 SOC 估算，利用 KF 算法估算模型中的未知状态，其精度和鲁棒性相对较高。KF算法在经过多次更新后可以使估计结果很好的趋近真值，并且可以很好的修正容量初值，抗干扰能力强，利用这种方法理论上可以实现系统的动态估计，因此在研究领域，也被认为是可靠有效的方法之一。

4、BP神经网络法。 BP网络能学习和存贮大量的输入-输出模式映射关系，而无需事前揭示描述这种映射关系的数学方程。它的学习规则是使用最速下降法，通过反向传播来不断调整网络的权值和阈值，使网络的 误差平方和 最小。 BP神经网络 模型拓扑结构包括输入层（input）、隐层(hide layer)和输出层(output layer)。 在实际中，由于算法复杂度导致硬件要求极高，所以要想将该方法应用到嵌入式类的BMS产品中还是有一段距离的。

就目前来讲SOC的估算精度依然是世界级的难题，希望能早日突破。对与相关企业来讲，也是衡量一个企业技术水平的标准，当然了突破SOC的估算需要很强大的人力物力。（PS-了解了这么多，我还是老老实实的用基本方法去校准吧，差不多就行了⊙ω⊙）

        愿你出走半生，归来仍是少年…

6、电池荷电状态soc值的估算？

Soc，估算是反映过重点或过放电的主要依据，一定程度上把握着电之的健康信息，电动汽车电池soc的合理范围是百分之30到70%，这对保证电池寿命和整体的能量效率至关重要，动力电池内部的高度非线性以及电池内部的不宜，这些决定了soc值的估算难度，因此，准确的估算，电池的ac值是bmms的关键技术，常见的估算方式有开路电压法安时计量法，电阻检测法，放电实验法，卡尔曼滤波法，神经网络法

7、标题EV160的电动汽车的电池SOC是通过什么的测量计算出来的?

估算方法如下：
1、安时积分法：经典的SOC估算一般采用安时积分法（也叫电流积分法或者库仑计数法）。即电池充放电时，通过累积充进和放出的电量来估算SOC。
2、开路电压法：一般校准方法采用开路电压法。其原理是利用电池在长时间静置的条件下，开路电压与SOC存在相对固定的函数关系，从而根据开路电压来估算SOC。
3、卡曼滤波法：卡尔曼滤波已广泛应用于航天、通信、导航、控制、图像处理等领域。对于动力电池采用卡尔曼滤波进行SOC估算，是当前非常主流的一个方向。
4、神经网络：神经网络法是模拟人脑及神经元来处理非线性系统的新型算法。无需深入研究电池的内部结构，只需提前从电池中提取出符合工作特性的输入与输出样本，并将其输入到建立系统中，就能获得运行中的SOC 值。

8、蔚来发布75kWh新电池，可以消除电车的痛点吗？

关于蔚来的三元铁锂新电池，终于随着官方23号的推送尘埃落定。新电池采用的是三元锂与磷酸铁锂两种电芯混合排布的方式，技术上相当具有创新意义。更为通俗的讲，就是整个电池包仍以磷酸铁锂电芯为基础，同时在几个关键部位加入了三元锂的电芯，从而追求并达到两种电芯优点的融合。

之所以要以磷酸铁锂电芯为主，是因为它比三元锂可以使用更少的稀有元素，这样制作成本就会更低；其次，磷酸铁锂电池的安全性也相对较高。但是，磷酸铁锂的缺点也很明显：第一，低温性能差，这个在北方冬天开动车的人一定有所感受；第二，SoC估值不准，具体表现主要有“熄火—过夜—再点火”，明明车子没动，但所剩的续航里程却大大减小，还有一个就是当所剩电量不多时，车辆早早就不显示所剩的续航里程。

所以为了解决以上两个问题，蔚来决定在磷酸铁锂的电池里加入一部分三元锂的电芯。因为物理特性，三元锂电芯的保温性能要好很多，和磷酸铁锂比起来它可以充当一个小棉袄的作用，所以这也是为什么三元锂电芯要布局在整个电池包的四个角落。

当然光靠三元锂电芯保温还不够，更丰富的隔温材料以及辐射式的电池主动热补偿，进一步提升了整个电池包的低温性能。根据官方数据称，相比纯粹的磷酸铁锂电池，新的三元铁锂电池在低温续航损失上降低了 25%。

低温性能差的问题解决后，就是SoC估算的问题。SoC值就是电池所剩电量值，反馈到使用层面就是续航还剩多少。举个例子，磷酸铁锂就是学校里追求“60分保平安，多一分浪费”的那种学生，考试的时候简单的题都会，稍微难一点的就不会。反馈到用车上就是前一秒它还能算出所剩电量能跑60km，但跑了1km之后它就突然不显示具体续航了，只剩下“低续航”三个字，你说车主慌不慌？

那如果是三元锂电池呢，它就有更强的SoC估算能力，例如还是刚才情况，它就可以一直显示具体的续航里程，所剩30km、所剩20km、都能具体地告知驾驶者。所以再做个比喻，三元锂电池在SoC估算可以看作是一个标尺，相当于班里的学习委员，一切向他看齐准没错。

好了，磷酸铁锂的两大问题解决了，那么蔚来不怕别的车企抄作业吗？答案是当然不怕，因为没有软件和算法，其实也是白搭。蔚来为此还特地研发了大功率电池包内的DCDC高低压转换系统和双体系SoC算法，基于三元锂和磷酸铁锂的特性，做出了快速、实时、均衡的SoC校准。

在蔚来最新的三元铁锂电池上，最终的 SoC 的估算精度官方表示可以做到和三元锂电池一致，误差可从10%（磷酸铁锂）降低到3%。同时75kWh的三元铁锂电池包制造装配简化10%，体积利用率提升5%，能量密度提升14%，达到了142 Wh/kg。

和现在蔚来标准续航的70kWh相比，75kWh的三元铁锂电池在续航方面会增加30-35 km，你可能会问加了5kWh的容量续航才增加这么一点？这其实也要考虑到三元铁锂电池的重量更重，以及官方保守预估的现实情况。不过有一点，搭载75kWh电池包的车型在售价、BaaS价格等与原三元锂70kWh电池包的车型相同。

也就是说，加量不加价。

同时蔚来也说了，在蔚来的换电体系内，75kWh的电池包与70kWh电池包将被视为同一级别电池包，在换电体系内均显示为“标准续航电池包（70/75kWh）”，不作区分。这意味着，选择原三元锂70kWh电池包的用户，通过换电体系，同样有机会能够使用到三元铁锂标准续航电池包（75kWh）。

或许人们没想到磷酸铁锂居然在三元锂的加持下可以焕发第二春，但可以肯定的是，蔚来在技术上的研发态度和对车主的关怀上已经达到了一个很高的地步。这样的蔚来，对得起车主们对它的信赖。

9、蔚来推出75kWh混搭电池包 磷酸铁锂的春天要来了吗？

众所周知，目前新能源汽车的电池包成本占到了整车成本的40%左右，新能源汽车价格居高不下的大部分原因也是因为电池包的成本太高。新能源汽车厂家想要提高自己的竞争力就必然要提高整车性能的同时降低成本，这时占整车最大成本的电池包，成为了其首要目标。

在今年上半年，由于主要搭载磷酸铁锂电池的新能源微型汽车宏光MINI EV等车型的火爆和许多主流厂商都推出了换装磷酸铁锂电池包的车型，导致了磷酸铁锂电池的相比于以前有了大幅度的增长。今年8月，磷酸铁锂电池的装车量达到了7214.5MWh，是三元锂电池装车量的1.4倍，磷酸铁锂电池的春天已来。

小鹏G3的磷酸铁锂版车型在今年第二季度已经开始交付，小鹏P7也推出了换装磷酸铁锂电池包的车型。

同样的，特斯拉Model 3、Model Y也都推出了搭载磷酸铁锂电池包的车型。同时特斯拉计划将搭载磷酸铁锂电池包的车辆数量提高到整体产量的三分之二。

最后，比亚迪也宣布放弃使用三元锂电池，将使用磷酸铁锂刀片电池作为新生产车辆的电池包。

可见使用磷酸铁锂电池降低成本的做法已经成为了业内共识。但是磷酸铁锂电池低温性能差，SOC估算误差大的问题一直未能很好解决。使得搭载磷酸铁锂电池包的车辆用户体验一直不如搭载三元锂电池包的车型。对此，蔚来汽车选择兼顾三元锂电池和磷酸铁锂电池的优点，通过混搭的方案解决解决磷酸铁锂电池的两个问题，推出了75kWh三元铁锂电池包。 

蔚来新推出的75kWh电池包是为了代替现有的70kWh电池包，即日起蔚来新购车用户可以选择三元铁锂标准续航电池包（75kWh）或三元锂长续航电池包（100kWh）。70kWh的电池包将不再供应，三元铁锂标准续航电池包（75kWh）车型，其售价、BaaS价格等与原三元锂70kWh电池包车型相同，用蔚来的话是“加量不加价”，那么蔚来是如何实现的，我们往下看。

混搭电池包是将磷酸铁锂电芯和三元锂电芯用串联连接的方式集成在一个电池包内，也就是说该电池包不是传统意义上的单一电芯电池包，而是拥有了两个电芯体系的电池包。在不同的设计要求下，磷酸铁锂电芯和三元锂电芯的比例可以为5:1、3:1 或者 1:1 以及其他比例，目前这个75kWh的电池包主要是以磷酸铁锂电芯为主。

与磷酸铁锂电池包相比，该混搭电池包的低温续航损失降低25%，SOC的估算精度与三元锂一致，误差在3%以内。

与现有的70kWh电池包相比，由于使用了新一代CTP技术，能量密度提升了14%，达到了142Wh/kg，容量增加了5kWh，使车辆拥有更长的续航里程。

1电芯的巧妙布局

由于采用了CTP技术，该电池没有实际上的模组了，我们可以看到蔚来将三元锂电芯布置在了电池包的四角，电池包的中心位置全部放置磷酸铁锂电芯。为什么要这样布置呢？

这是因为，电池包的热量损失最多部位为电池包四角，在低温环境下，电池包四角的温度将明显低于电池包中心温度，所以蔚来将受低温影响不大的三元锂电芯布置在了四角，将“怕冷”的磷酸铁锂电芯布置在了温度变化没有这么明显的电池包中位置。

除此之外，蔚来还在各个电芯的周围加入了低导热的隔热材料，相当于给一个个电芯盖上了“小被子”，进一步降低了热量的损失。

这样的设计，不只是降低散热，电池包也可以自己产热。蔚来在电池包的三个外壳边缘，还布置了PTC加热片，在极冷的环境下开启主动加热，利用辐射式主动热补偿，提高电池包的工作温度，降低低温环境对电池包的不良影响，进而减少车辆在冬季的续航损失。 

2 SOC精确估计

“SOC”这词可能看着比较陌生，大家可以理解为电池包还有多少电量。磷酸铁锂电池的“怕冷”问题已经解决了，但是磷酸铁锂电池还有一个恼人的问题：无法精确的估计SOC。手机突然掉电无法开机的情景可能有不少人遇到过，上一秒还有20%的电量，结果一接电话就直接关机了。其实类似的情况电动车上也存在，车主在驾驶电动车时除了有时会出现续航焦虑、补能焦虑外，一个更烦人的问题是剩余里程显示不准确，之前电动车显示剩余里程还有100km，结果走了没多远突然少了不少续航里程了，这种体验确实是挺糟糕。归根结底是电池包的SOC估算误差大，而磷酸铁锂电池天生的SOC估算误差就比三元锂电池SOC估算误差偏大。

这里蔚来通过软件算法与硬件应用的创新，将电量估算误差降低至3%以内，达到三元锂电池的水平。具体实现方案就是，由于三元锂电池电压和SOC的对应关系相比于磷酸铁锂电池电压和SOC的对应关系更加明显和准确，蔚来选择使用搭载的三元锂电芯的电压斜率最优段来校正整个磷酸铁锂电芯的的全部区间，使整体电池包的SOC估算误差降低到三元锂电池水平，使车辆的剩余里程显示更准确，提高用户使用体验。

这种三元磷酸铁锂混搭的方案，最大的优点就是利用了磷酸铁锂电芯比三元锂电芯更加优秀的温度稳定性降低了电池包的热失控隔离成本，比全部使用磷酸铁锂电芯容量能更大，但是需要两套BMS来管理电芯，所需的技术就更加复杂。蔚来如果单纯为了降低成本直接可以直接使用磷酸铁锂电芯，就像本文开头提到的小鹏、特斯拉、比亚迪那样，直接推出搭载磷酸铁锂电池包的车型。但是蔚来并没有这么做，我的分析如下：

1.  在目前蔚来特有的换电政策下，现有的电池包体积是不能改变的，虽然蔚来70kWh的三元锂电池包并没有使用CTP技术，但是在三元锂电芯的高能量密度优势下，即使磷酸铁锂电芯使用CTP技术，也无法达到70kWh的容量，用户是不会接受一个新出的电池包容量比老电池包更低的。

2.  还是因为蔚来的换电政策，不能出现新出的电池包体验与老电池包体验差距太大，那么老电池用户就不会去使用换电服务了，那么蔚来的换电政策就无法持续。所以磷酸铁锂电池包的低温性能和能准确估计剩余里程的体验是蔚来用户和<a class="hidden" href="https://car.yiche.com/weilaiqiche/" title=

10、电动汽车锂离子电池的研究

上图为锂离子电池的工作原理图。其主要通过离子的迁移来实现化学能与电能之间的转换，从而实现储能和放电。锂离子电池的单体电压为镍氢电池的3倍，并且
具有比能量密度相对较大、无记忆效应、充放电效率高、自放电率低、循环寿命长和无污染性等优点，因此，锂离子电池成为了目前在纯电动汽车上应用最广泛的动
力电池。其中，以磷酸铁锂三元材料为代表的锂离子电池，因其能量密度可达到130Wh/kg-140Wh/kg，且充放电平台稳定、安全性能良好、低温性
能和循环寿命较好2015年10月11日，在合肥中国新能源汽车动力电池材料高峰论坛上，华中科技大学材料学材料与工程学院院长黄云辉也表示，磷酸铁锂电
池通过纳米技术和富锂技术等手段而应用，其实际能量密度将会大幅度提升，并且磷酸铁锂电池实现2元/瓦时以下的成本没有问题。因此，以磷酸锂铁为代表的三
元材料电池，现在是目前纯电动汽车主要的动力电源。

虽然锂离子电池经过发展能量密度及其他性能都得到了很大的提高，但是按照现在车辆油箱的位置大小，且电池重量符合车辆承载能力和轴荷分配要求，动力电
池比能量应达到
500-700Wh/kg。而目前的锂离子电池的能量密度远远低于该值。因此目前提高动力电池能量密度是制约锂离子电池发展的一个瓶颈问题。

目前，为了突破能量密度低这个电池的瓶颈问题，国内外学者主要做了以下几个方面的研究。

在材料方面，而以硅基和锡基合金作为锂离子电池的负极材料。通过这种材料的改进的锂离子电池其理论的容量可分别高达4200Wh/kg和990Wh
/kg，完全能满足纯动力汽车动力电池能量的要求，但是硅基锂离子电池由于充放电过程产生巨大材料体积膨胀效应，以及锂在硅膜中扩散系数相对较小、电化学
性能显著恶化；锡基合金负极材料电池理需解决首次不可逆容量高，充放电循环性能差的问题，目前未能在纯电动汽车动力电池领域得到产业化。

另外一方面，主要是从制备技术和成组技术上进行突破。从电池的制备技术综合考虑，采用纳米技术制备来提高电池的性能，开发新型的纳米材料。从成组技术
上考虑，可合理设计动力电池系统模块化结构，减少由电池单体组成的电池组产生的性能衰减，减小电池组中电池单体一致性的影响；并且通过对实车上电池系统进
行能量管理，实现能量的进一步合理分配利用。目前主要集中在对电池组的能量管理、充放电均衡、以及SOC估算等方面。在电池组能量管理研究方面，针对混合
动力电动汽车能量分配，国内外学者对电池组能量管理分配策略做了大量的研究，总结出了功率跟随控制策略、开关式控制策略、固定因子功率分配控制策略、模糊
控制策略等一系列能量管理控制策略。

综合以上分析，目前纯电动汽车动力电池，主要采用的是锂离子电池。其提高性能的主要的技术瓶颈在于进一步提高纯电动汽车单体电池的性能水平，以及提升纯电动汽车动力电池系统的管理等方面。