揭秘：特斯拉電動汽車續(xù)駛里程和電池衰減解析（1）

某機構(gòu)通過問卷調(diào)查的形式收集了來自世界各地Model S車主的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以在一定程度上用于分析Model S電池的衰減問題。這些數(shù)據(jù)都是收集自不同地區(qū)不同車主的車輛儀表顯示數(shù)據(jù)。

圖1是根據(jù)收集的數(shù)據(jù)得到的Model S的額定續(xù)駛里程rated range和里程表odometer讀數(shù)的關(guān)系曲線。圖中，Y軸rated range數(shù)據(jù)是直接從車上儀表讀到的：將車子完全充滿電之后，車子會顯示一個rated range數(shù)值，表示充滿電之后車子可以行使的里程數(shù)，這在美國和加拿大常用EPA里程來表示(在其他國家可能采用NEDC表示)。這里也沒有測量實際電池可以放出的容量，而是在完成充電后，用儀表顯示的rated range來等效電池容量進行分析(因為如果儀表上顯示的rated range降低，說明電池也有衰減了)。X軸是車子的里程表odometer顯示的數(shù)值，使車輛累積的總里程數(shù)。圖中的不同顏色表示不同Model S的車型，相同車型由于配置不同、駕駛路況/習(xí)慣等不同，即使在相同電池包容量下，range也會不一樣。例如，圖中配備85kWh電池的車型就有85、85P、P85D三種，對應(yīng)range也不一樣(有些在BMS里面通過軟件來限制電池可用能量)。圖中的散點是收集的不同Model S車輛不同年份的上述兩個數(shù)據(jù)(rated range vs. odometer)，實線是條趨勢線。需要注意的是：這些數(shù)據(jù)中的電池包有些是中途已經(jīng)更換過電池包或其他零部件的。另外這些數(shù)據(jù)點只反映了里程數(shù)據(jù)，并沒有反應(yīng)出使用時間。

圖1 Model S續(xù)駛里程和里程表讀數(shù)

這里我們看一下圖中里程表數(shù)值顯示最大的一輛車(vehicle ID 291#)，其odometer里程數(shù)為161591mile，換算成公里數(shù)為~26萬公里，這已經(jīng)超過了通常汽車要求的10year/150k mile的壽命要求。這里我們看一下實際這輛車子是什么情況：車主來自德國米內(nèi)爾斯塔特Münnerstadt，車型是2013 Model Year Model S Signature 85 Performance(P85D)。截止到2016年的里程表讀數(shù)~26萬公里(161591英里，三年開這么多公里數(shù)，車主是個重度汽車使用者了)，70%是highway，30%是freeway，rated range為245miles，三年期間可行使里程衰減大約為~3%(以253mile作為P85D的基準數(shù)據(jù))。但是需要注意的是，該車在三年內(nèi)換過一次電池包、一次車載充電機、四次傳動裝置drive unit，該車的質(zhì)量不太好。

另一輛vehicle ID為130#的2012 Model Year的Model S Signature 85 Performance，該車沒有更換過零部件，截止到2015年7月，3年多時間內(nèi)，里程表讀數(shù)為2.0902萬英里，大約3.34萬公里，65%為highway，45%為freeway，該車的rated range沒有看到衰減。

下面我們看一下另一個同樣2013 Model Year的Model S Signature 85 Performance車子(vehicle ID 249#)，截至2017年3月28日，里程表顯示14.2775萬英里，大約22.8萬公里(其中85%是highway，15%是freeway)，4年時間內(nèi)rated range大約衰減~6%。其間，電池包沒有更換過，但是drive unit更換過四次。

但是也有一些車主的數(shù)據(jù)顯示較大的衰減。例如，vehicle ID為339#的2013 Model Year Model S Signature 85 Performance車子，截止到2015年7月，里程表讀數(shù)為3.492萬英里，約5.6萬公里，rated range為228mile，highway里程占據(jù)10%，freeway里程占據(jù)了90%，其間沒有更換過零部件，兩年時間內(nèi)續(xù)駛里程衰減約為~10%。另一個Vehicle ID為505#的2014 Model Year， 截止到2016年7月的rated range為202mile，highway占據(jù)25%，freeway占據(jù)75%，其間還更換過一次充電機和一次drive unit，兩年時間左右rated range衰減約20%，這個衰減是比較嚴重的。

圖2 Model S充電后的續(xù)駛里程數(shù)和總里程數(shù)關(guān)系

國外Dutch-Belgium Tesla論壇的Tesla車主們也作了類似的Model S數(shù)據(jù)收集(圖2)。這里的Y軸是Remaining Range，X軸是Mileage。與該機構(gòu)的數(shù)據(jù)相比，雖然X/Y軸名稱不一樣，但是兩者所表示的含義是一樣的。這里X軸的Mileage也是車輛里程表讀數(shù)(該機構(gòu)用odometer表示)，Y軸remaining range也是在充滿電之后顯示預(yù)估行駛里程(該機構(gòu)用rated range表示)。如果僅僅看統(tǒng)計的趨勢曲線，似乎可以看到Model S的續(xù)駛里程衰減很小的，累計行駛6萬公里后，續(xù)駛里程衰減僅為5%，10萬公里衰減6%左右，20萬公里衰減8%左右。這里我們只能看到續(xù)駛里程的變化數(shù)據(jù)，并看不到電池實際能量的變化以及這些參數(shù)對應(yīng)的時間。下面我們具體看幾組其它數(shù)據(jù)(表1)，可以看到圖2背后的其他一些信息。

表1 US和Asia Pacific/Europe Model S用戶數(shù)據(jù)

例如，在US地區(qū)收集到數(shù)據(jù)中，截止目前為止，ID 124#的車主提供的里程表讀數(shù)最大，為11.14萬英里，大約17.8萬公里，時間為2014年3月-2017年3月，整3年時間，車型為Model S 85。截止2017年3月，該車充滿電之后的rated range為251.14mile，對應(yīng)72.345kWh，跟新車相比，三年時間續(xù)駛里程衰減6.6%%，但是電池能量衰減大約15%(假設(shè)85kWh為基準)。之前Jason Hughes從Tesla的BMS破解中發(fā)現(xiàn)，85/P85/85D/P85D車型的電池實際總能量為81.5kWh，BMS將能量限制在77.5kWh，如果這屬實的話，那按照81.5kWh計算，能量衰減約為11%，按照77.5kWh計算，能量衰減為6.6%

ID 5#的車主提供的數(shù)據(jù)是2015年5月28日，該車是2015年5月7日生產(chǎn)的Model S P85D，是眾多數(shù)據(jù)樣本中時間最短的。在21天的時間內(nèi)，該車的里程表讀數(shù)增加到1061mile，5月28日充滿電之后顯示的里程數(shù)為253mile，對應(yīng)電池能量讀數(shù)76.593kWh，在21天時間內(nèi)，續(xù)駛里程大約衰減1.2%，電池能量衰減~10%，以81.5kWh計算為6%，按照77.5kWh計算能量衰減為1%。

ID 128#的車主提供了Model S P85截止2017年4月14日的數(shù)據(jù)，里程表讀數(shù)6.6萬mile，充滿電之后的行駛里程為247.09mile，對應(yīng)顯示得電池能量為71.192kWh。該車生產(chǎn)時間是2012年12月31日，在4.5-5年的時間內(nèi)，該車可行駛里程衰減~8%，電池能量衰減大約16.2%，以81.5kWh計算為12.6%，以77.5kWh計算能量衰減為~8%

ID 51#的車主提供的是Model S 60截止到2015年10月的數(shù)據(jù)，里程表讀數(shù)1.6217萬mile，充滿電后里程為176.2mile，對應(yīng)電池能量49.555kWh，該車生產(chǎn)時間是2014年6月，在1年多時間內(nèi)，行駛里程衰減~15%，按照60kWh計算，能量衰減17.4%，按照Jason Hughes破解發(fā)現(xiàn)的Model S 60 電池實際容量為61kWh計算的話，1年多能量衰減為19%，如果按照BMS限制的電池能量58.5kWh計算的話，1年多能量衰減為15%

來自亞歐區(qū)的Model S P85車主提供了一份里程表讀數(shù)最大的數(shù)據(jù)，為235k英里，時間是從2013年9月10日到2017年3月23日，充滿電后的里程為366.68kmile，對應(yīng)電池能量71.029kWh。大約3.5年時間左右，充電后的續(xù)駛里程衰減大約為8.3%，電池能量衰減16.4%(按照85kWh計算)，按照77.5kWh計算能量衰減為8.3%。

從這面這些數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)：充滿電之后的續(xù)駛里程衰減量并沒有與宣稱的電池能量(label nominal energy)衰減量一致，而是與之前Jason Hughes破解BMS發(fā)現(xiàn)的受軟件限制的電池能量(BMS_ restrained energy)衰減量保持一致的。

表2 每天充電深度對續(xù)駛里程的影響

表2是統(tǒng)計的269位Model S用戶每天采用的不同充電深度(充滿50%-100%)對續(xù)駛里程的影響。大多數(shù)用戶選擇了充電充到80%或90%，對應(yīng)充電后的續(xù)駛里程數(shù)據(jù)將近50% 左右分布在圖2趨勢線之上，說明80%或90% 的充電深度對續(xù)駛里程的衰減影響并不大。相似的結(jié)果也同樣在使用超級充電樁的頻率上顯示出來(表3)：使用超級充電樁充電對續(xù)駛里程衰減沒有明顯的影響。

表3 使用超級充電樁對續(xù)駛里程衰減的影響