2024年10月18日卡車技術(shù)前線消息，世界上最大的車輛遠(yuǎn)程信息處理公司之一北美Geotab公司詳細(xì)介紹了其最新研究，表明電動汽車電池在5年后仍能保持91%的容量。（說實話這個結(jié)論也是超出前線的認(rèn)知）

Geotab的研究基于從其聯(lián)網(wǎng)車輛網(wǎng)絡(luò)收集的真實世界數(shù)據(jù)。通過監(jiān)測不同環(huán)境和條件下的電動汽車性能，該公司的分析提供了現(xiàn)代電池隨時間推移的性能快照。

Geotab的分析顯示，電池平均年退化率僅為1.8%，這增加了越來越多的證據(jù)，消除了電動汽車電池壽命不長的誤解。

2024年的更新顯示與前幾年相比有了顯著改善，更好的電池管理系統(tǒng)有助于減緩?fù)嘶俣取?

雖然早期的研究表明容量下降更快，但2024年的數(shù)據(jù)反映了電動汽車技術(shù)的進(jìn)步，使電池更具彈性。

然而，值得注意的是，這些數(shù)據(jù)代表了一個復(fù)雜謎題的一部分。使用模式、氣候和充電行為等因素仍然會影響電池性能。隨著技術(shù)的進(jìn)步，新的變量出現(xiàn)了，比如超高速充電器，這可能會以我們尚未完全理解的方式影響電池壽命。

/Geotab電池壽命研究/    

遠(yuǎn)程信息處理的數(shù)據(jù)洞察力可以為電動汽車應(yīng)用提供信心。

和所有電池一樣，電動汽車電池也會退化。然而，電動汽車電池的平均健康水平很高，新型電池的電池退化率也在提高。

Geotab電池壽命研究比較了不同車輛品牌和車型年份的平均電池退化情況（注：基于北美車輛數(shù)據(jù)）。

Geotab 2019年推出了電池退化工具，使用戶可以發(fā)現(xiàn)和比較各種電動汽車模型的退化率。

Geotab 2019 年分析電動汽車電池健康狀況時，電動汽車電池平均每年退化 2.3%。2024年，Geotab進(jìn)行了新的分析，結(jié)果表明電動汽車電池的性能有了顯著提高，平均每年下降1.8%，表現(xiàn)最好的模型每年僅下降1%或更低。

如果以每年 1.8% 的平均速率降解，則電池壽命可能達(dá)到 20 年或更長樣。

所分析的11款電動汽車的電池退化率

電池退化是一個自然過程，會永久性地減少電池可以儲存的能量或可以提供的電量。

電動汽車電池的狀況稱為SOH健康狀態(tài)（state of health）。電池在開始使用時具有100%的SOH，隨著時間的推移，它們會逐漸劣化。例如，一個60千瓦時的電池，如果其SOH為90%，那么它的性能將與一個54千瓦時的電池相當(dāng)。

█電動汽車電池的退化是線性的嗎？

一般來說，電動汽車電池壽命預(yù)計會呈非線性下降：初始下降，繼續(xù)下降，但速度要慢得多。在電池壽命即將結(jié)束時，駕駛員可能會看到電池健康狀況的最后一次顯著下降，如下圖所示。

電動汽車電池退化圖

圖2：預(yù)期電池退化曲線

█電動汽車電池需要多久更換一次？

根據(jù)數(shù)據(jù)，簡單的答案是，絕大多數(shù)電池的使用壽命將超過車輛的使用壽命，并且永遠(yuǎn)不需要更換。如果電動汽車電池的平均性能以每年1.8%的速度下降，那么在12年后，其健康狀態(tài)仍將超過80%，這一般超過車輛的通常壽命。

然而，電動汽車電池壽命呈非線性下降，隨著電池的老化，電池壽命可能會大幅下降。還沒有觀察到足夠的電池達(dá)到壽命終止下降來預(yù)測這種下降何時可能發(fā)生。

█電動汽車的續(xù)航里程會隨著時間的推移而減少嗎？    

是的，隨著電動汽車電池的退化，車輛的最大行駛里程會減少。例如，如果你今天購買了一輛續(xù)航里程為300英里的電動汽車，那么五年后，你將平均損失約21英里的續(xù)航里程，十年后將損失45英里的續(xù)航里程。

這是一個簡單的答復(fù)，但電動汽車電池的使用壽命問題很復(fù)雜，許多因素決定了電動汽車電池的使用壽命。（另外，其他因素也會影響電動汽車的日常行駛里程，尤其是行駛速度和溫度。）

█影響電動汽車電池壽命的常見因素

有幾個關(guān)鍵因素決定了鋰動力汽車電池的續(xù)航時間以及里程下降的速度。這些措施包括：

·電池年齡

·溫度

·充電操作狀態(tài)

·交流電與直流電充電

·使用（能量循環(huán)）

·電池化學(xué)

·電池系統(tǒng)和熱管理組件

█溫度如何影響電動汽車電池壽命？

暴露在炎熱天氣下的電池比溫帶氣候下的電池退化得更快。

溫度對電動汽車電池的影響有多大？根據(jù)以下氣候條件對車輛進(jìn)行了分組：

·溫帶：每年少于五天超過27℃或低于-5℃

·熱：每年有超過五天，超過27℃

如下圖所示，在炎熱氣候下行駛的車輛比在溫和氣候下行駛的車輛表現(xiàn)出更快的下降速度。    

電池退化圖：炎熱氣候?qū)Ρ群錃夂?

暴露在炎熱天氣下的電池比溫帶氣候下的電池退化得更快。

█為什么有些車型的平均退化速度比其他車型快？

兩個潛在的貢獻(xiàn)因素是電池化學(xué)和電池組的熱管理。

雖然目前的電動汽車大多使用鋰離子電池，但鋰離子化學(xué)物質(zhì)有許多不同的變化，這將影響它對壓力的反應(yīng)。

除了電池化學(xué)，不同車型的溫度控制技術(shù)也不同。一個主要的區(qū)別是電池組是通過空氣還是液體冷卻和/或加熱的。

█液體冷卻與空氣冷卻：哪種方法對延長電動汽車電池壽命更好？

比較一下配備液體冷卻系統(tǒng)的車輛和配備被動空氣冷卻系統(tǒng)的車輛：分別是2015年特斯拉Model S和2015年日產(chǎn)Leaf。Leaf的平均退化率為4.2%，而Model S為2.3%?；谶@種比較，良好的熱管理可以更好地防止電池退化。

電動汽車電池的液體冷卻與空氣冷卻    

2015年特斯拉Model S（液冷）與2015年日產(chǎn)Leaf（被動空冷）的電池退化比較

█電動汽車的高使用率并不等于電池的更高退化

研究有一個令人興奮的發(fā)現(xiàn)，即高使用率的電動汽車并沒有表現(xiàn)出比其他電動汽車更高的電池退化率。

不要害怕讓你的電動汽車處于高使用率的工作周期。只要在每天的行駛里程范圍內(nèi)，它們的電池壽命就不會受到負(fù)面影響。一個警告：如果高使用率需要常規(guī)直流快速充電，請閱讀下面關(guān)于充電類型影響的部分。

不同使用水平下（2萬公里VS.8000公里）電池健康狀態(tài)隨時間的變化

使用量對平均退化率的影響很?。?8個月內(nèi)約0.25%）    

█充電方式如何影響電池健康？

分析顯示，在控制直流充電使用的情況下，高使用率和低使用率車輛之間的退化率沒有顯著差異。然而，在暴露于不同氣候和充電功率的高使用情況下分析同一車型時，發(fā)現(xiàn)高溫氣候、高功率充電頻率和電池衰減之間存在很強(qiáng)的相關(guān)性。

北美電動汽車充電站分為三種常見類型：

·交流電1級（120伏）——北美常見的家用電源插座

·交流電2級（240伏）——通常用于家庭或車隊充電

·直流快速充電 (DCFC) – 用于更快的加電

與使用級別1的汽車相比，常規(guī)充電級別2的汽車在電池健康方面存在可觀察到的差異，但這種差異在統(tǒng)計上并不顯著。

不同充電水平下電池健康狀況隨時間的變化

與2級充電相比，主要在1級充電的車輛的電池退化情況。

另一方面，使用DCFC設(shè)備似乎確實對電池的退化速度產(chǎn)生了顯著影響?？焖俪潆娨馕吨唠娏?，導(dǎo)致高溫，這兩種情況都會使電池疲勞。事實上，許多汽車制造商建議司機(jī)和車隊經(jīng)理限制直流快速充電的使用，以延長電動汽車的電池壽命。

下面根據(jù)使用DCFC的頻率（從不、偶爾（每月0-3次）或頻繁（每月3次以上）），查看在炎熱氣候條件下運(yùn)行的所有電池電動汽車。    

不同直流快速充電（DCFC）使用頻次下的電池健康狀態(tài)隨時間的變化

在季節(jié)性或炎熱氣候條件下，電池退化似乎與車輛使用DCFC密切相關(guān)。

為了研究充電功率與氣候之間的關(guān)系，檢查了一個型號的所有車輛，并根據(jù)它們暴露在不同氣候和DCFC充電頻率下，將它們分為四組。發(fā)現(xiàn)在較高溫度下運(yùn)行且頻繁使用直流快速充電的車輛，電池退化率更高，是平均水平的三倍多。（注意，這種特殊型號的直流充電功率能力高于平均水平，因此不一定代表所有電動汽車。）

█荷電狀態(tài)、充電緩沖及其對電動汽車電池壽命的影響？

荷電狀態(tài)（SOC）是指電動汽車電池當(dāng)前所含能量與其容量的比值。簡單地說，充滿電的電池的SOC為100%；放電電池具有0%的SOC；以及電量為50%的半充電電池。然而，“可用”電荷低于“絕對”電荷不同。

什么是電動汽車電池充電緩沖？

由于在接近絕對滿或空的狀態(tài)下運(yùn)行電池會對電池健康產(chǎn)生負(fù)面影響，汽車制造商增加了緩沖（也就是留有余量），以防止車輛達(dá)到極高的充電水平和極低的充電水平。緩沖通過制造商軟件設(shè)置人為限制車輛的充電容量。    

因此，用于控制車輛充電狀態(tài)的方法是制造商之間電動汽車電池壽命不同的另一個原因。

電動汽車電池荷電狀態(tài)（SOC）和緩沖效應(yīng)

電池保護(hù)緩沖器控制電動汽車的可用充電狀態(tài)窗口

通過OTA無線軟件更新，制造商可以在需要時更改緩沖的大小。

一些汽車制造商有可調(diào)節(jié)的充電上限，因此用戶可以設(shè)置自己的最大充電量（例如，他們可以告訴車輛在75%而不是100%時停止充電）。這個所有者自由決定的區(qū)域（上圖中的B）與非自由決定的緩沖區(qū)（A）相結(jié)合，以限制電池在退化程度較高的區(qū)域運(yùn)行。

雖然更大的緩沖意味著更少的驅(qū)動能量，但它導(dǎo)致電池組更持久?？紤]到更大的SOC緩沖區(qū)、液體熱管理和動態(tài)（減?。┚彌_區(qū)大小，雪佛蘭Volt用戶可以預(yù)期比平均退化率更慢，數(shù)據(jù)也證明了這一點(diǎn)。

雪佛蘭Volt與其他研究電動汽車的電池退化    

雪佛蘭Volt與所有車輛的電池隨時間退化情況

█如何延長電動汽車電池壽命？

雖然有些事情不在控制范圍內(nèi)，但駕駛員可以遵循最佳實踐來延長電動汽車電池的壽命，進(jìn)而延長電動汽車的壽命。

把溫度調(diào)低

關(guān)于溫度如何影響電池壽命的數(shù)據(jù)告訴我們，暴露在高溫下可能會使電池更快地退化，在溫和的氣候條件下行駛對電池的健康最有利。在中等溫度下，電池甚至可能比平均水平更慢地退化。

如果您正在決定購買哪種車輛，請考慮使用液體冷卻電池的車型。目前，Geotab的研究似乎表明，液體冷卻比空氣冷卻更能保護(hù)電動汽車電池。

注意充電情況

在電動汽車電池充電的最佳實踐方面，建議盡量減少直流快速充電。一些高使用頻率的工作周期需要更快的充電，但如果你的車輛過夜，2級充電應(yīng)該足以滿足你的大部分充電需求。    

避免讓車輛保持滿電或空電狀態(tài)也是一個好主意。理想情況下，將車輛的充電狀態(tài)保持在20%-80%之間，尤其是在長時間不使用的情況下。

研究發(fā)現(xiàn)電動汽車電池壽命并不受高使用率的影響，然而，對于高使用率的車輛，直流充電可能會導(dǎo)致電動汽車電池的退化速度比平均水平快，尤其是在車輛高溫運(yùn)行的情況下。

注意你的電動汽車電池數(shù)據(jù)

通過全面的遠(yuǎn)程信息處理數(shù)據(jù)獲得的準(zhǔn)確電池健康狀態(tài)信息是幫助充分利用電動汽車的關(guān)鍵。

Geotab研究最初發(fā)表于2019年12月13日。更新于2024年8月29日。