撰文：王祖堯

早在今年一月蔚来汽车的创始人李斌就蔚来会不会使用磷酸铁锂电池作出回应，“磷酸铁锂电池有成本优势，低温下性能表现不好，对用户影响很大，如果低温下磷酸铁锂的低温表现可以解决，那这是我们使用的前提。”

就此可见，用户体验对于蔚来来说是最重要的一件事，只有满足了用户体验，才会在其他方面作出权衡，而在今年四月网上就公布了蔚来最新申请的一个专利——《一种电池系统用于其SOC估算方法以及计算机装置和介质》。

理想中的换电方案

简而言之，此专利就是发明了一种三元铁锂电池，结合三元锂电池和磷酸铁锂电池的优点，其构成方式即将三元电芯和铁锂电芯按照特定的方式排列，通过串联结构放在同一个电池包内。

进而吸收了三元锂电池能量密度高、低温性能好、充放电密度高、电量估算精准的优点，和磷酸铁锂电池成本低、安全的优点，组合出一种介于二者之间的、性能更均匀的第三种电池。

看似很美好的结果，但操作上却是有巨大的困难，而蔚来这次公布的专利也基本是从BMS电池管理系统对于SOC(荷电状态)估算的角度展示了他们的新技术。

丰满的理想和骨感的现实

SOC也可以理解为电池的容量，电池剩余电流并没有传感器，所以不能直接测量，只能进行估算，而估算通常是以OCV-SOC曲线作为参考，通过OCV（Open Circuit Voltage电池的开路电压），长时间静置的电池电压，开路电压和电池的剩余电量SOC之间有一一对应的关系，来估算电池剩余电流。就比如水银没办测量实际的温度，但是通过计算水银密度随温度变化的规律后，可以制作水银温度计，从而达到查看温度目的。

问题在于三元电池和磷酸锂电池的OCV-SOC曲线相差甚远，三元电池斜率比较大，而磷酸铁锂电池在30%~99%SOC之间的OCV-SOC斜率都是非常小的。斜率越大，估算越容易，所以磷酸铁锂电池的测量，一旦有测量误差数据就会发生非常大的偏移，需要通过很多别的复杂的方法来弥补。简单来说就是两者都可以通过热胀冷缩来表达温度的变化，但“磷酸铁锂”到达一定温度后热胀冷缩的程度就很小了，只能通过别的方法来测量。

同时两种电芯的电化学体系不同，生产工艺不同，自放电率、充放电边界、生产下线时的电芯状态也不一样，所以两者并不存在着绝对对应的关系。

前期磷酸铁锂的电池衰减是大于三元锂电池，而且铁锂电池害怕冬天，低温性能比三元差，对铁锂电池的保温同样是一个难题。

对问题的答卷

关于“三元铁锂”的SOC估算，蔚来提出的方案是把磷酸铁锂电芯100%作为电池包的充满点，三元电池的0%作为电池包的放空点，这样电池包的可用容量在三元锂电池的0%和磷酸锂电池的100%之间循环。

此时即可通过三元电池的OCV判断电池包的SOC状态，同时通过磷酸铁锂100%满充电压验证SOC是否正确，保证安全性和估算精度。即0%~99%的电量时，观察三元电池的”热涨“程度，100%时通过磷酸铁锂的“热涨”程度来验证电量是否正确。使两种电池的优点都得到了表达。

并且运用包内大功率DC/DC在整车休眠之后，为BMS电池管理系统供电，实现了实时监测自放电的情况，对电芯进行均衡，同时也一定程度上解决了两种电芯之间的差异问题。

针对电池衰减问题，蔚来则通过下探磷酸铁锂放电下限使得磷酸铁锂100%充满点还能和三元锂电池SOC上截至点保持一致，并且通过电池均衡来保持稳定。

对于保温问题则是将三元锂电池放置在四个角上，充分利用其较好的抗寒性能。除了使用正常的电池加热系统之外又增加了一套访问系统，直接在电池包边框上增加PTC（全散热物理阻隔),这套PTC不直接和电芯接触只作为一个温度的屏障，对电池进行隔绝保暖，将温度维持在零下五度之上，PTC的能源则是来源于包内大功率DC/DC。