新能源汽车:12V电池可靠性才是更应被关注的要点
你们很多人都担心电动汽车电池的长期可靠性。我知道这一点,因为你们总是问我这个问题。无论是持怀疑态度的人还是潜在买家,这都是首先会提到的问题之一:电池能用多久?然而,越来越多的数据表明,现代电动汽车的牵引电池并没有大量出现故障。你不必担心它们。真正会让你被困的,是那一块12伏电池。
开燃油车的人知道这种风险。传统汽车使用12伏电池(通常是笨重的铅酸电池)来启动车辆并为电子设备供电。你可能会认为,电动汽车有巨大的驱动电池,不需要这些老式电池。
然而,电动汽车依赖12伏电池的原因和传统汽车完全一样。电动汽车的12伏电池用于启动主电源系统,为信息娱乐系统等低压电子设备供电,并运行被动进入系统和蜂窝网络连接等后台任务。就像在一辆内燃机车中一样,如果12伏电池没电了,你可能就会被困在路上。你充满电的巨大主电池也帮不了你。
《消费者报告》(Consumer Reports)的高级汽车数据分析师史蒂文·埃莱克(Steven Elek)告诉InsideEVs网站:“我认为人们只是存在一些误解。大家会想,哦,这是一辆自带电池的车,我的电池永远不应该没电。但实际情况并非如此。”
埃莱克说,12伏电池的问题在《消费者报告》的可靠性数据中体现得很明显。虽然该机构无法确认12伏电池的问题在电动汽车中是否更常见,但有数据显示,对于现代汽车Ioniq 5、起亚EV6、Rivian R1S和Rivian R1T等电动汽车来说,12伏电池一直是问题频发的部位。这些品牌的相关论坛也证实了这一问题。
现代、起亚和捷尼赛思都曾因12伏电池充电系统的问题召回过电动汽车。就Rivian而言,它对第二代R1车型的12伏电池维护方式进行了彻底重新设计。
电动汽车12伏系统的工作原理
要理解这些问题,你必须了解电动汽车是如何给12伏电池充电并使用它们的。它们通常使用一种叫做直流-直流转换器的设备。该系统从主电池获取直流电(DC),并将其从电池组的电压(通常在300到900伏之间)降压到12伏电池的充电电压——令人困惑的是,这个电压是14伏。
对于如何管理这一过程,有两种基本策略。大多数公司采用一种简单的方法:当车辆启动时,高压(HV)系统为低压(LV)12伏电池充电。当车辆关闭时,电力需求非常小,所以即使车辆不启动,电池也应该能维持数周的电量。这就是内燃机车的工作原理。埃莱克指出,出于安全考虑,许多制造商在用户未选择启动车辆时,绝不希望启用高压电池。
其他设计在车辆关闭时会消耗更多电量,因此具有自动电源控制逻辑,当低压系统电量不足时,会自动启动高压电池为其充电。
电动汽车12伏电池为何会故障
Rivian在最初的R1S和R1T车型上使用的这种系统就臭名昭著,导致了用户所说的“吸血鬼式电量损耗”。汽车的联网功能及其安全功能“装备防护”(gear guard)常常会耗尽12伏电池的电量。当这种情况发生时,整个高压系统会启动为12伏电池供电,从而导致驱动电池电量消耗。
无数消费者在论坛上抱怨说,他们的Rivian汽车停在那里不动时,电量会大量流失。正如MotorSport Unplugged发布的这段视频所示,12伏电池的频繁充放电循环会导致12伏电池本身过早损坏。这比内燃机车的12伏电池故障更令人惊讶和不便,也是有原因的。
《消费者报告》的汽车工程师迈克尔·克罗森(Michael Crossen)告诉InsideEVs网站:“我认为还有一点是,作为车主和驾驶员,我们已经习惯了这样一个事实:当你听到内燃机车启动时缓慢的转动声,你立刻就会知道,哦,我的电池电量低了,我需要检查一下,我需要换一块新电池。你知道,现在是冬天,我不想被困在路上,所以你会去买一块电池。但在电动汽车上你永远不会有这样的提示。”
我们也看到过一些设计,它们会持续从高压电池向低压系统供电。这些设计也存在问题。当Out Of Spec的VinFast VF8在停车场“变砖”(无法启动)时,驾驶员们尝试了IT部门常用的方法,即反复启动和关闭车辆。断开12伏电池通常是强制汽车进行完全硬重置的最简单方法。然而,VinFast汽车继续使用高压电池供电,这意味着他们在大半天的时间里都无法重置系统。
然而,更简单的方法也并非没有缺陷。现代、起亚和捷尼赛思的电动汽车没有Rivian汽车那样的电源管理问题,但它们存在一个更严重的硬件问题。这些车辆中为12伏电池充电的集成充电控制单元(ICCU)是一个关键的故障点。该单元内的一个晶体管可能会因过电压而损坏,使其无法为车辆的12伏电池充电。当这种情况发生时,在你耗尽所有12伏电源之前,就像倒计时一样。这将导致驱动功率逐渐下降,召回通知指出,这可能会增加撞车的风险。实际上,已经发布了多份召回通知。
现代汽车多年来一直在试图解决这个问题,并多次召回车辆。即使在那些之前已经对ICCU进行过召回维修的车辆中,我们仍然能看到有关问题的报道。它们并不是唯一有问题的品牌。大众汽车的ID.3车型(在美国未销售)的12伏电池也存在问题。雪佛兰的Bolt车型的12伏系统也有初期问题。甚至丰田——可靠性的典范——第一次尝试也没有把事情做好。一辆bZ4X汽车就因为12伏电池没电,让Out Of Spec的凯尔·康纳(Kyle Conner)被困在路上。
这会是电动汽车的一个长期问题吗?
时间能治愈一切,在这个问题上也是如此。虽然较老款的特斯拉和通用汽车的电动汽车偶尔会出现12伏电池的问题,但较新的车型完全没有问题。Rivian更新的R1车型似乎已经通过一种涓流充电的方法解决了这个问题,不再需要为了给12伏电池充电而启动整个车辆的系统。
在这里,我们再次看到了电动汽车可靠性方面一个更大趋势的表现:问题不在于电动汽车本身,而在于新的设计。直流-直流充电系统本身并没有什么本质上的问题。然而,那些拥有数十年发电机制造经验的汽车制造商现在必须使用一种新系统。就像任何全新设计的复杂部件一样,有可能存在设计缺陷。
这些问题与汽车行业的一个更大趋势相呼应。简单的、已经使用了几十年的12伏电池被要求承担越来越多的任务。现代汽车有更多的屏幕、传感器、天线和灯光需要供电。而且,当车辆关闭时,这些系统中的更多部分也必须至少部分保持可用状态。你的汽车如果可以通过应用程序远程启动,就需要不断为其蜂窝调制解调器供电。实现无钥匙解锁的接近钥匙传感器也是如此。感应式照明也意味着,如果你路过你的汽车去遛狗,你可能会触发它的前大灯。我的Blazer EV就经常出现这种情况。
这些问题并非电动汽车所特有,启动电池问题不断增加的趋势也并非电动汽车独有。
J.D. Power汽车基准测试高级总监弗兰克·汉利(Frank Hanley)告诉InsideEVs网站:“实际上,我的意思是,启动电池对消费者来说一直是整个行业的一个问题。这个问题在电动汽车上更为突出,但总体而言,这在整个行业中都是一个日益严重的问题。”
好消息是,情况正在好转。汽车制造商不仅在电动汽车技术方面积累了更多经验,而且在管理12伏电池的工作负荷方面也更加熟练。一些制造商已经转向双电池设置,或者像特斯拉的赛博卡车(Cybertruck)那样,采用以48伏为主的系统。
汽车制造商在选择更适合电动汽车的低压电池方面也更加用心。许多制造商正在转向深循环电池,这种电池在处理启动内燃机车所需的高电流需求方面表现较差,但更适合更频繁地放电。慢慢地,汽车制造商正在吸取这些惨痛的教训。
汉利说:“这是一个学习的过程。我的意思是,每当你引入新技术和新功能时,都需要一段时间才能把它做好。这是我们在电动汽车上看到的一个成长中的痛点。”