电动汽车的电量去哪了？三分钟教你看懂什么是电池电量

据说很快就要进入21世纪以来，最冷的冬天了。各位亲爱的车主们，自从入冬之后，普遍感觉电池严重不经用、续航里程越来越短。也常常听到很多车主各种抱怨，神马里程短、电池容量达不到标称容量之类的声音。 
之前，小编从暖风热源方面给大家分析过，冬天为何开暖风会大大影响续航里程，公布了目前大家冬季用车的情况。今天，小编就从电池容量专业的角度来跟大家聊聊的动力电池的那些事儿。 
对于电动车而言，电池是非常关键的部件。注意，一下所说的电池指的都是作为驱动源的动力电池，不是前舱的电瓶。因为，前舱的电瓶不存在这个问题，在行驶时它基本都处于被充电过程，而且续航里程也跟这个小家伙一点儿关系都没有。电池的容量是与续航里程直接相关的指标，容量高，续航里程长，容量低，续航里程短。那么，什么是容量，根据国家标准GB/T31486-2015《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》文件中的定义，有个【初始容量】的概念： 
新出厂的动力蓄电池，在室温下，完全充电后，以1I1(A)电流放电至企业规定的放电终止条件时所放出的容量(Ah)。 
要求的测试环境规定为：温度为25℃±2℃，相对湿度为15%~90%，大气压力为86kPa~106kPa。据度娘说拉萨冬天气压是65kPa，国标就不考虑拉萨人民冬天用电动车的感受了？ 
测量仪器、仪表准确度要求： 
---电压测量装置：不低于0.5级 
---电流测量装置：不低于0.5级 
---温度测量装置：±0.5℃ 
---时间测量装置：±0.1% 
1I1(A)是个什么鬼？举个栗子，如果你的电池容量写着50Ah，1I1(A)就是50A，2I1(A)就是100A，以此类推。 
以上的【初始容量】基本就是厂家公告中的标称容量，这个数值乘以电池包的总电压，就是标称电量。 
说到电动车，有两家公司一直是焦点，米国的特斯拉和我国的比亚迪，他们用的电池各不相同，特斯拉用的是松下公司的电池，据网上的信息，是所谓的三元材料，也就是说电池的正极里含有3种金属材料；比亚迪用的自己生产的电池，他们内部叫铁电池，当时传出来各种铁电池的解释版本，现在众所周知，材料是磷酸铁锂。这两个材料有什么区别呢？小编给大家找了一些资料，让大家来了解一下。 
当然，电池材料体系的选择与消费者关系不大，厂家往往根据市场趋势和自身条件做出他正确的选择，下图是两种材料的电压-容量曲线。 

这是磷酸铁锂和三元电池在放电过程的电压变化情况，磷酸铁锂的电压大部分时间内基本不变，三元材料电压变化较大。使用的电压范围也不一样，磷酸铁锂大概3.3V~2.0V，三元材料4.2V~2.5V。 
这里为什么要给出这张图，因为后面说到的很多东西都围着这张图在变化，据电池工程师说，他们大部分时间的研究都以这张图为基础，怎么才能让图中的数据改变一下，改变了之后对动力电池的性能而言又说明了什么。对于消费者而言，这张图的变化也就是容量的变化。 
汽车的安全问题是首要问题，燃油车的出事故的危害我们常常见到，电动车的安全如何保证？电器工程师们说，我们有很多监控、很多保护电路，很多级别的安全防护。电池工程师们说电器工程师不懂电池，我们电池也有很多的防护，都集成在电源管理系统里，也就是大家常常听到的BMS。所谓电源管理系统，就是专门管理电池的各项指标的系统，电池怎么工作听它指挥。 
下面说一个概念，【安全冗余】： 
就是说在前面国标所说的【初始容量】的基础上，保留一部分容量，这部分容量不能被使用。比如原来100，可能给你用的只有90甚至80。这部分保留容量是出于安全的目的，其次是为了保证电池的使用寿命。 
电池既不能充的太满，需要给充电控制系统留出一些调整的空间而防止过充电。过充电可能有些人不理解，但是生活中由于过充电而造成危害的示例很多，比如：由于使用各种杂牌充电器给手机充电，导致电池爆炸。相信这样的报道大家看过很多了吧？现在应该理解过充电的危害了。 
同样电池也不能放的太空，考虑到车辆在没电以后还可能长期存放。为保证电池不被过放电而影响安全和性能，必须在消费者认为的0%以下还保留少量的电量。 
另外，由于电池材料的特性，如果电池一直在使用电压范围内满充满放，相对于在充放电两端都保留一些容量的做法，其使用寿命会显著降低。月满则亏，水满则溢就是这个道理。 
所以，就算是特斯拉，在动力电池的上端，就是SOC达到100%之后，保留10%的充电空间不能充电；电池底部，就是SOC减少至0%的时候，仍然保留了10%电量无法释放。国内车企在动力电池安全冗余的设置上也是相似的，以比亚迪为例，电芯材料为磷酸铁锂的动力电池，由于的安全性较高，使用寿命较长，所以在上端只保留了2~3%的冗余，底部保留比特斯拉要少，大约6~8%。 
所以这个电量冗余一下就去掉了10%~20%的电量，这个才是车主拿到车后真正可使用的电量，而不是公告里的标称电量。 
在实际的用车过程中，还有很多影响因素影响电池电量的发挥。 
这还不算完，比亚迪迪车会里曾经见过一个口诀，是教车主们如何省电的，大概意思是要尽量用经济模式，少急加速急减速。这个道理在燃油车似乎可以理解，你排量就这么大，非得一脚地板油，也改变不了发动机只能转那么快的现实。虽然提速是快了一些，但是会提高油耗，说白了就是费油；而且，大量的燃油喷入燃烧室后，会有一部分油燃烧不充分，给雾霾做贡献了。但是更专业的解释是什么呢，，下面这张图展示了电池的功率特性。 

这个是三元材料的不同电流倍率的放电图，这个1C就是前面提到的1I1(A)，5C就是5I1(A)，倍率越大，相同容量比率下的电压越低，在横轴上也越短，也就是容量越低。图里面最低的倍率1C和最高倍率25C之间，横轴上的容量比率差了10%以上。急加速急减速，也就意味着电机要转更快，需要电池给它更多的电，结果有几个百分点的电就放不出来。 
不过，这部分电也没有消失不见了，下次用比较平稳的方式开车，它依然还在。下面这张图给出了大电流放电后，再接着用小电流放电的数据。 

所以看来，良好的开车习惯也是很重要的，能让电池的电量尽量的放出来。 
除了大功率使用和小功率使用的区别之外，另外还有一大电池电量的杀手叫温度。2014年有个论坛，叫“低温环境纯电动汽车发展与应用论坛”，其中有专家提到，低温是电池杀手，并提到了低温对电池性能的影响。 

表中展示了低温下放电的电量变化情况，从常温25度到-20度，放出的电量降低30%。低温下充电也有类似现象。 

所以低温下，电池能充进去的电量会降低，放出的电量也会降低。同时，厂家为确保低温下安全充电，往往会降低充电电流，从而大大延长了充电时间。 
此外，电动车冬季空调供暖有电池提供能源，一般空调功率2kw~3kw，差不多半小时就消耗一度电。 
前面提到的电量冗余、不同驾驶习惯导致的电池功率输出的大小、温度的影响等，都在使用或者新车的状态下围绕电量在说事，那么用车1年后，3年后，又变为多少？这是消费者最为关心的问题，下面展示两张图。 

上面这张图是美国电动汽车协会调研特斯拉Roadster的衰减数据。图表名称可以译为：平均最高温度与行驶里程对电池容量影响的关系；横轴是行驶里程，单位：英里；纵轴是平均最高温度，单位：℉(单位：华氏度，为了大家理解方便，小编换算了一下，纵轴表示的温度范围为15.6℃-34.7℃，这里的温度应该是环境温度)；图例中Capacity Lost的意思是电池容量的损失。显而易见，此图标呈现了两个趋势，一是行驶里程越长，衰减越大；二是温度越高，衰减越大。行驶里程和温度是两个很重要的影响因素。 

第二张图展示了电池或车辆正常存放时的衰减情况。图表的横轴为存放时间，单位：年；纵轴为电量保持率；图例分别为开始存放时，电池内所剩电量的SOC参数值。也说明了两个方面的信息，一是即使车辆不运行正常存放时，电池的电量也会逐渐衰减；二是正常存放时电池的电态越高，衰减的越快。存放时要注意的是，电池不能在完全放空电时存放，避免可能的过放电。 
看到各种关于电量的数据、影响因素，相信各位都很想实际测一下自己爱车电池的电量。有些懂高压电的车主，甚至已经自己动手实测过了。但是，由于小编之前做过试验工作，对于数据的第一反应是要搞明白背后的测量系统是否可靠，是否测得准。看到国标里各种测试环境的条件，家用电表的精度是达不到了，相差一个数量级呢。 

看来准确的电池电量数据还真不是那么容易得到的东西，不知何时有专业相关的企业能开发点便宜而靠谱的电表，电量多少，车主也就可以自己测试。 
综上所述，公告里的标称电量，只是说明电池刚刚出厂时的电量，但它真实发挥的电量，估计只有标称电量的80%左右。而且，受驾驶习惯和环境温度影响也很大，再加上衰减一部分，用于行驶的电量自然越来越低。良好的驾驶习惯和存放方法（比如：在长时间不开电动车的情况下，不要让电池里存放太多的电量），都会对电池性能的发挥和使用寿命的延长有所帮助。动力电池说了这么多关于动力电池电量方面的事儿，希望能为大家在电池容量的理解和日常用车上提供一些帮助。