(来源:欧洲并购与投资)
亚琛工业大学研究发现:双向充电对电池寿命影响甚微
图片来源:The Mobility House亚琛工业大学分析证实:双向充电对电池寿命影响甚微。电动汽车电池的耐用性通常以充电循环次数来衡量。理论上,若双向充电增加额外的充电循环,可能会影响电池耐用性。Mobility House能源公司与亚琛工业大学针对充电循环的长期影响展开研究,重点关注双向充电,即车辆到电网(V2G)技术。
电池作为电动汽车中成本极高的部件,其寿命和健康状态(SoH)一直是热议话题。电池状态不仅影响电动汽车的使用,还会左右其残值。因此,众多研究和出版物都围绕这一主题展开,例如P3公司的白皮书。多数出版物的观点是,只要电池和热管理系统性能良好,电动汽车电池的使用寿命通常比预期更长,即便是频繁快充也不再是主要的损耗因素。但当电动汽车电池用于车辆到电网V2G技术,在日常行驶充电之外增加额外充电循环时,会出现什么情况?双向充电是否会影响电池寿命?智能电网友好型充电解决方案提供商Mobility House能源公司与亚琛工业大学联合开展研究,探讨了这些问题。
作为双向充电解决方案提供商,Mobility House能源公司自然希望双向充电能达到最佳性能。在这项研究中,Mobility House能源公司与亚琛工业大学ISEA研究所在实验室中,针对“具有代表性的汽车电芯样本”进行了三种不同充电场景的测试,包括圆柱形电芯、软包电芯和方形电芯,但未披露具体的电芯型号、化学组成及制造商信息。研究涵盖智能充电(研究中称为V1G)、双向充电(V2G)以及车辆/电池连接后的即时充电(Immediate Charging/IC)三种模式,所有充电过程均以11千瓦的功率进行。研究还借助经验老化模型,计算了十年期间的日历老化和进一步的循环老化情况。
与即时充电相比,智能充电(V1G)能“显著”减缓电池老化。十年后,其老化程度预计比即时充电低3.3至6.8个百分点。以容量略超50千瓦时的参考电池为例,这意味着可多保留1.8至3.6千瓦时的能量。换言之,即时充电会导致电池在十年内损失高达18%的能量,而智能充电的能量损失仅为12%。按WLTP标准推算,续航里程可达292公里,而即时充电下仅为274公里。
研究发现,V2G对电池老化无积极影响,但由于额外的充电循环,会产生轻微的负面影响。白皮书显示,V2G导致的额外老化为1.7至5.8个百分点,对应参考电池的能量损失为0.9至3.1千瓦时。这意味着,与即时充电18%的总容量损失相比,V2G下的总容量损失为21%;按WLTP标准,续航里程分别为264公里和274公里。也就是说,额外的充放电循环虽有可测量的影响,但影响程度相当小。Mobility House能源公司与亚琛工业大学未深入分析背后原因,这可能是因为V2G场景通常不涉及完整的充电循环,且智能可控的充电方式减缓了老化。
即时充电被描述为“最不理想的选择”,因为这种模式会导致电池老化加剧、电网负荷升高,且无法通过电池实现收益。而收益正是Mobility House能源公司的核心关注点:采用智能V1G充电,十年内的财务附加值估计为3000欧元,且电池老化程度最低;V2G模式下,电池老化程度最高,十年内续航损失最大,但可产生8000欧元的财务附加值。研究表明,即时充电不仅无收益,还会导致电池相对严重的衰减。专家们认为仍有改进空间,因为这项研究的明确目的是为未来更好地发挥V2G的优势提供参考。白皮书指出:“深入理解老化过程,有助于设计出对电池损耗尽可能小的V2G服务。当电池管理系统(BMS)与电力营销商协同工作时,V2G运行对电池的损耗会特别小。这能更好地传达电池的耐受极限,并在电力交易中加以考虑。”
尽管研究结果听起来颇具合理性,但仍有几个因素需要结合具体情境分析。例如,前文提到的P3公司关于电池健康状态的白皮书显示,某些情况下的老化率远低于12%至21%——不过这些数据来自实际行驶车辆的真实数据(通常包含对电池有损耗的快充),而非单个电芯的实验室测试。
关键在于:实验室电芯测试未考虑汽车制造商采用的电池管理系统,而正是该系统决定了电动汽车电池的实际耐用性,因为相关软件通常会对电池进行精心保护。此外,三种充电场景的具体实施方式仍不明确,而其设计可能对最终结果产生巨大影响。例如,即时充电若立即将电池充满,随后车辆长时间处于100%电量状态,会对电池造成最大损耗。但白皮书未说明,在计划于特定时间出发而进行的充电中,是否考虑了易于实现的功能(如将充电量限制在特定水平)。这种方式虽不属于智能充电范畴,但仅在计划出发前及时充电,确实能降低电网负荷和电池损耗。举例来说,若日常使用中仅即时充电至60%,那么十年后的老化程度可能略低于研究中提到的18%,当然这一点无法精确量化。但有一点很明确:无论充电至保守电量还是100%,即时充电都无法产生数千欧元的财务附加值。