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特斯拉汽车续驶里程和电池衰减解析

2017-05-09 16:53
姚看江湖
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Plug-in America通过问卷调查的形式收集了来自世界各地Model S车主的数据,这些数据可以在一定程度上用于分析Model S电池的衰减问题。这些数据都是收集自不同地区不同车主的车辆仪表显示数据。

特斯拉汽车续驶里程和电池衰减解析

图1是根据收集的数据得到的Model S的额定续驶里程rated range和里程表odometer读数的关系曲线。图中,Y轴rated range数据是直接从车上仪表读到的:将车子完全充满电之后,车子会显示一个rated range数值,表示充满电之后车子可以行使的里程数,这在美国和加拿大常用EPA里程来表示(在其他国家可能采用NEDC表示)。这里也没有测量实际电池可以放出的容量,而是在完成充电后,用仪表显示的rated range来等效电池容量进行分析(因为如果仪表上显示的rated range降低,说明电池也有衰减了)。X轴是车子的里程表odometer显示的数值,使车辆累积的总里程数。图中的不同颜色表示不同Model S的车型,相同车型由于配置不同、驾驶路况/习惯等不同,即使在相同电池包容量下,range也会不一样。例如,图中配备85kWh电池的车型就有85、85P、P85D三种,对应range也不一样(有些在BMS里面通过软件来限制电池可用能量)。图中的散点是收集的不同Model S车辆不同年份的上述两个数据(rated range vs. odometer),实线是条趋势线。需要注意的是:这些数据中的电池包有些是中途已经更换过电池包或其他零部件的。另外这些数据点只反映了里程数据,并没有反应出使用时间。

特斯拉汽车续驶里程和电池衰减解析

图1 Model S续驶里程和里程表读数

这里我们看一下图中里程表数值显示最大的一辆车(vehicle ID 291#),其odometer里程数为161591mile,换算成公里数为~26万公里,这已经超过了通常汽车要求的10year/150k mile的寿命要求。这里我们看一下实际这辆车子是什么情况:车主来自德国米内尔斯塔特Münnerstadt,车型是2013 Model Year Model S Signature 85 Performance(P85D)。截止到2016年的里程表读数~26万公里(161591英里,三年开这么多公里数,车主是个重度汽车使用者了),70%是highway,30%是freeway,rated range为245miles,三年期间可行使里程衰减大约为~3%(以253mile作为P85D的基准数据)。但是需要注意的是,该车在三年内换过一次电池包、一次车载充电机、四次传动装置drive unit,该车的质量不太好。

另一辆vehicle ID为130#的2012 Model Year的Model S Signature 85 Performance,该车没有更换过零部件,截止到2015年7月,3年多时间内,里程表读数为2.0902万英里,大约3.34万公里,65%为highway,45%为freeway,该车的rated range没有看到衰减。

下面我们看一下另一个同样2013 Model Year的Model S Signature 85 Performance车子(vehicle ID 249#),截至2017年3月28日,里程表显示14.2775万英里,大约22.8万公里(其中85%是highway,15%是freeway),4年时间内rated range大约衰减~6%。其间,电池包没有更换过,但是drive unit更换过四次。

但是也有一些车主的数据显示较大的衰减。例如,vehicle ID为339#的2013 Model Year Model S Signature 85 Performance车子,截止到2015年7月,里程表读数为3.492万英里,约5.6万公里,rated range为228mile,highway里程占据10%,freeway里程占据了90%,其间没有更换过零部件,两年时间内续驶里程衰减约为~10%。另一个Vehicle ID为505#的2014 Model Year, 截止到2016年7月的rated range为202mile,highway占据25%,freeway占据75%,其间还更换过一次充电机和一次drive unit,两年时间左右rated range衰减约20%,这个衰减是比较严重的。

特斯拉汽车续驶里程和电池衰减解析

图2 Model S充电后的续驶里程数和总里程数关系

国外Dutch-Belgium Tesla论坛的Tesla车主们也作了类似的Model S数据收集(图2)。这里的Y轴是Remaining Range,X轴是Mileage。与Plug-in America的数据相比,虽然X/Y轴名称不一样,但是两者所表示的含义是一样的。这里X轴的Mileage也是车辆里程表读数(Plug-in America用odometer表示),Y轴remaining range也是在充满电之后显示预估行驶里程(Plug-in America用rated range表示)。如果仅仅看统计的趋势曲线,似乎可以看到Model S的续驶里程衰减很小的,累计行驶6万公里后,续驶里程衰减仅为5%, 10万公里衰减6%左右,20万公里衰减8%左右。这里我们只能看到续驶里程的变化数据,并看不到电池实际能量的变化以及这些参数对应的时间。下面我们具体看几组其它数据(表1),可以看到图2背后的其他一些信息。

表1 US和Asia Pacific/Europe Model S用户数据

特斯拉汽车续驶里程和电池衰减解析

例如,在US地区收集到数据中,截止目前为止,ID 124#的车主提供的里程表读数最大,为11.14万英里,大约17.8万公里,时间为2014年3月-2017年3月,整3年时间,车型为Model S 85。截止2017年3月,该车充满电之后的rated range为251.14mile,对应72.345kWh,跟新车相比,三年时间续驶里程衰减6.6%%,但是电池能量衰减大约15%(假设85kWh为基准)。之前Jason Hughes从Tesla的BMS破解中发现,85/P85/85D/P85D(http://www.d1ev.com/50258.html)车型的电池实际总能量为81.5kWh,BMS将能量限制在77.5kWh,如果这属实的话,那按照81.5kWh计算,能量衰减约为11%,按照77.5kWh计算,能量衰减为6.6%

ID 5#的车主提供的数据是2015年5月28日,该车是2015年5月7日生产的Model S P85D,是众多数据样本中时间最短的。在21天的时间内,该车的里程表读数增加到1061mile,5月28日充满电之后显示的里程数为253mile,对应电池能量读数76.593kWh,在21天时间内,续驶里程大约衰减1.2%,电池能量衰减~10%,以81.5kWh计算为6%,按照77.5kWh计算能量衰减为1%。

ID 128#的车主提供了Model S P85截止2017年4月14日的数据,里程表读数6.6万mile,充满电之后的行驶里程为247.09mile,对应显示得电池能量为71.192kWh。该车生产时间是2012年12月31日,在4.5-5年的时间内,该车可行驶里程衰减~8%,电池能量衰减大约16.2%,以81.5kWh计算为12.6%,以77.5kWh计算能量衰减为~8%

ID 51#的车主提供的是Model S 60截止到2015年10月的数据,里程表读数1.6217万mile,充满电后里程为176.2mile,对应电池能量49.555kWh,该车生产时间是2014年6月,在1年多时间内,行驶里程衰减~15%,按照60kWh计算,能量衰减17.4%,按照Jason Hughes破解发现的Model S 60 电池实际容量为61kWh计算的话,1年多能量衰减为19%,如果按照BMS限制的电池能量58.5kWh计算的话,1年多能量衰减为15%。

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