流言終結(jié): 細(xì)說混動(dòng)車鎳氫電池的那些事

十多年前的本田Insight和豐田普銳斯作為混合動(dòng)力車兩種混動(dòng)形式的代表，相繼進(jìn)入汽車市場(chǎng)時(shí)，人們對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)混合驅(qū)動(dòng)的概念真正轉(zhuǎn)化為大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品而震撼，同時(shí)也對(duì)其顯著的節(jié)油性能感到吃驚。然而正如很多新事物所必須面對(duì)的一樣，總會(huì)有人會(huì)根據(jù)自身有限的知識(shí)和常識(shí)去提出自己認(rèn)為有道理的質(zhì)疑，同時(shí)還不乏擁躉者。

關(guān)于混動(dòng)車所使用的鎳氫電池組壽命應(yīng)該算是眾多質(zhì)疑中最難回答的，盡管有很多實(shí)驗(yàn)室測(cè)試報(bào)告為電池組壽命正名，但是只有由大量用戶真實(shí)使用，用時(shí)間來證明才最有說服力。與此同時(shí)關(guān)于混動(dòng)車電池組的流言版本也有很多，不少流言現(xiàn)在看起來相當(dāng)?shù)臒o知可笑和毫無根據(jù)，例如三年需要換電池，換一次電池需要8萬元等等，然而這些荒誕的流言至今還困惑著不少人。

圖1:2010年我剛買普銳斯的時(shí)候，不少朋友都問過電池壽命如何，換電池是不是很貴等等問題?，F(xiàn)在三年多過去，一切如常，我還是不知道在多倫多給普銳斯換一次電池到底需要多少錢。

來自時(shí)間的證明：十年過去鎳氫電池依然堅(jiān)強(qiáng)

混動(dòng)車上的鎳氫電池組壽命究竟如何？十年過去是否已經(jīng)如流言所預(yù)測(cè)的一樣換過三次電池呢？美國(guó)《消費(fèi)者報(bào)告》跟蹤超過3.6萬輛普銳斯車主的調(diào)查反饋得出的結(jié)論是：非?？煽浚沂褂贸杀痉浅５?。2011年2月期的《消費(fèi)者報(bào)告》在等待十年后，用一場(chǎng)前后橫跨十年的對(duì)比測(cè)試更為具體的回答了這一問題。

一輛使用10年行駛33萬公里的第一代普銳斯和十年前《消費(fèi)者報(bào)告》測(cè)試的僅行駛3200公里的第一代普銳斯新車進(jìn)行相同標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試的對(duì)比。其中油耗測(cè)試采用《消費(fèi)者報(bào)告》自身制定的測(cè)試循環(huán)，性能測(cè)試環(huán)節(jié)則全面測(cè)試了各種情況下的加速性能，測(cè)試結(jié)果如下表。

表1：《消費(fèi)者報(bào)告》第一代普銳斯十年后再測(cè)試的對(duì)比結(jié)果

圖2：一輛使用10年行駛33萬公里的第一代普銳斯和十年前《消費(fèi)者報(bào)告》測(cè)試的僅行駛3200公里的第一代普銳斯新車進(jìn)行相同標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試的對(duì)比，無論是在油耗性能還是在動(dòng)力性能都保持在同一水平。

通過左右兩欄結(jié)果對(duì)比可以看出，使用了10年行駛33萬公里的舊車與新車無論是在油耗性能還是在動(dòng)力性能都保持在同一水平，說明混動(dòng)系統(tǒng)和鎳氫電池組仍然工作正常。而且即便使用十年/33萬公里這輛第一代普銳斯，其鎳氫電池組從未更換過，人們十年前所質(zhì)疑因電池容量衰減將大幅影響油耗和動(dòng)力性能的情況也沒有出現(xiàn)。值得指出的是，這輛行駛33萬公里的普銳斯不僅電池是原裝的，發(fā)動(dòng)機(jī)，變速器，甚至連減震器也同樣是原裝的。

可能有人仍然會(huì)說這是單車個(gè)案，的確在過去的十年里來自世界各地普銳斯出租車無需更換電池行駛幾十萬公里的報(bào)道層出不窮，例如，但是都被認(rèn)為是個(gè)案。

不過，最近一期《Car&Driver》在文章中引用的一組來自POLK的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)著實(shí)讓人大開眼界。POLK統(tǒng)計(jì)了十年前甚至更早在美國(guó)銷售的第一代混動(dòng)車型，即2001款-2003款第一代豐田普銳斯和2000款-2006款第一代本田Insight:總共有13889輛第一代本田Insight售出，至今仍在美國(guó)公路上行駛的Insight還有11848輛，占銷量的85.3%。而第一代普銳斯至今仍然有44467輛在美國(guó)行駛，占銷量的85.4%，盡管Insight和普銳斯在銷量上的差距非常懸殊，但是兩者作為第一代大批量生產(chǎn)的混動(dòng)車，十多年時(shí)間過去仍然保持85%以上的上路率著實(shí)讓人嘆為觀止。如果考慮因碰撞，自然因素?fù)p壞（如颶風(fēng)，洪水等）而報(bào)廢，以及美國(guó)較短的新車置換周期等客觀因素?？梢哉f，一款上市十多年的車型保持85%的上路率是很多常規(guī)動(dòng)力車型都無法達(dá)到的水平。

圖3：盡管Insight和普銳斯在銷量上的差距非常懸殊，但是兩者作為第一代大批量生產(chǎn)的混動(dòng)車，十多年時(shí)間過去仍然保持85%以上的上路率著實(shí)讓人嘆為觀止。

圖4：在多倫多的確可以看到不少保養(yǎng)很好的第一代普銳斯，圖為今年四月我在停車場(chǎng)拍到的第一代普銳斯，外觀和內(nèi)飾都很干凈整齊，看不出有十多年留下的歲月痕跡，可見車主一定是位愛車之人。

鎳氫電池長(zhǎng)壽命的秘密：淺放電，多循環(huán)

也許即便第一代混動(dòng)車用了十多年來證明鎳氫電池組可以非常長(zhǎng)壽，但是肯定還會(huì)有人表示不能理解。因?yàn)樵谌粘Ｉ钪?，我們見過太多短命的充電電池：手機(jī)電池用上一兩年就變磚很正常；原來能用上4個(gè)小時(shí)的筆記本電池，用上一兩年后能撐2個(gè)小時(shí)就算不錯(cuò)了。拋開這些電子產(chǎn)品使用的電池質(zhì)量等級(jí)普遍較低的客觀因素不說，回想一下使用環(huán)節(jié)中是不是常常會(huì)將電量用到低至自動(dòng)關(guān)機(jī)才罷休，亦或者極低電量時(shí)才會(huì)去充電，而這恰恰是充電電池折壽的大忌。

充電電池的壽命與放電深度緊密相關(guān)，鎳氫充電電池與放電深度的關(guān)系如下圖所示：

圖5：鎳氫電池與放電深度的關(guān)系，混動(dòng)車電池放電深度較電動(dòng)車和插電混動(dòng)更淺

□ 如果每次充滿電然后將其電量完全用盡，這種情況下你可能只能這樣使用700次，電池就報(bào)廢了（這也是電池廠商標(biāo)稱的完全循環(huán)充放電次數(shù)）。這也是大多數(shù)人使用五號(hào)鎳氫充電電池的習(xí)慣，所以現(xiàn)在你應(yīng)該知道這是最糟糕的使用方法。

□ 如果只使用60%電量就重新充電，鎳氫電池的循環(huán)次數(shù)將上升至10000次。

□ 如果只使用50%電量就重新充電，鎳氫電池的循環(huán)次數(shù)將上升至20000次。

這就是鎳氫充電電池淺放電，多循環(huán)，長(zhǎng)壽命的秘密，當(dāng)然這也是電池制造廠家不希望你知道的，因?yàn)槿绻巳艘粋€(gè)充電電池都用27年，誰還會(huì)去買干電池呢？這里插播一點(diǎn)我使用充電電池多年來的感言，現(xiàn)在裝在我敲字的無線鼠標(biāo)和無線鍵盤里的4節(jié)鎳氫充電電池就是我2007年購(gòu)買的，不是什么知名品牌，只是一家超市自有品牌而已。至今已經(jīng)正常使用快6年，充電次數(shù)我已經(jīng)記不清楚有多少次了，我的使用習(xí)慣就是讓他們“淺放電，多循環(huán)”，時(shí)不時(shí)就利用晚上睡覺的時(shí)間給它們充充電。盡管反復(fù)拆裝讓電池的塑料蒙皮已經(jīng)破損不堪，但是電池仍然相當(dāng)可靠。正是因?yàn)槭褂贸潆婋姵?，我不買一次性干電池已經(jīng)超過十年以上了。

圖6：2007年購(gòu)買的鎳氫充電電池用于無線鼠標(biāo)，盡管反復(fù)拆裝讓電池的塑料蒙皮已經(jīng)破損不堪，但是電池仍然相當(dāng)可靠。

混動(dòng)鎳氫電池組的充放電策略保證長(zhǎng)壽命

正如前面所說，鎳氫電池的長(zhǎng)壽秘密在于淺放電，多循環(huán)，而折壽大忌是深度放電。因此在混動(dòng)車鎳氫電池組的電池管理系統(tǒng)也是秉承這一原則制定的充放電策略，更不會(huì)允許電池深度放電。以普銳斯為例，日常市區(qū)行駛時(shí)，充放電范圍只使用容量不到10%的電量，從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的淺放電，同時(shí)電池可以隨時(shí)通過發(fā)電機(jī)發(fā)電或者能量回收進(jìn)行充電，踩腳剎車都能充點(diǎn)電到電池里，因此充放電次數(shù)多不勝數(shù)。

圖7：普銳斯的鎳氫電池組由松下制造，重量為53.3公斤。使用168個(gè)電壓為1.2V車用級(jí)電芯串聯(lián)而成，電池組總電壓為201.6伏，電池容量1.3kWh。

只使用不到10%的電量？說到這里，可能不少普銳斯的車主會(huì)感到疑惑了，其實(shí)大家在儀表盤上看到的SOC電量指示并不是真實(shí)的電量百分比。首先需要指出的是，普銳斯的鎳氫電池組總?cè)萘繛?.3kWh，但是實(shí)際可用的電量范圍為40%-80%這40%的區(qū)間，即520wh的電量。換句話說，60%的電量是不會(huì)動(dòng)用的，這不僅是不會(huì)深度放電的保證，同時(shí)也是消除電池容量縮減影響的關(guān)鍵所在。因此儀表盤上看到的由八格電量顯示的電量表實(shí)際代表的是從40%-80%這40%區(qū)間的電量。其次，這八格電量顯示對(duì)應(yīng)的40%電量也不是一一對(duì)應(yīng)的，每一格都有屬于自己的電量范圍，并且各格的范圍都有所重疊，這樣設(shè)置的目的其實(shí)就是為了更好的體現(xiàn)出“淺放電，多循環(huán)”的特點(diǎn)。

圖8：儀表盤上看到的由八格電量顯示的電量表實(shí)際代表的是從40%-80%這40%區(qū)間的電量。

圖9：電量指示圖標(biāo)所示的八格電量顯示對(duì)應(yīng)的40%電量也不是一一對(duì)應(yīng)的，而是有各自的范圍。

如上圖所示，紅色范圍代表的兩格電量是比較常見的低電量狀態(tài)。當(dāng)電量剛剛下降至兩格時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)未必會(huì)立即介入發(fā)電（電量范圍重疊所致），然而當(dāng)電量低于40%時(shí)，此時(shí)的普銳斯相當(dāng)于是串聯(lián)式混動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)介入帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。當(dāng)將電量充至50%時(shí)（三格），發(fā)動(dòng)機(jī)退出。如果此時(shí)車輛是靜止的話，這也是車主們常說的“原地強(qiáng)充”狀態(tài)。

圖10：普銳斯的儀表盤并不會(huì)顯示具體電量值，因此需要通過DashCommand或者Torque來查看實(shí)時(shí)的行車參數(shù)。圖為我根據(jù)DashCommand默認(rèn)界面制作的普銳斯（同時(shí)兼容所有豐田混動(dòng)）專用界面，其中有鎳氫電池組的電量值顯示。

藍(lán)色范圍所代表的三格至六格電量則是比較常見的中電量狀態(tài)，其中市區(qū)行駛時(shí)更多時(shí)間在兩格，三格至四格的范圍內(nèi)浮動(dòng)，高速巡航時(shí)則會(huì)經(jīng)?？吹斤@示在六格。我前面所說的，“日常市區(qū)行駛時(shí)，充放電范圍只使用容量不到10%的電量”就指得是三格和四格45%-54.5%的范圍。

圖11：高速巡航時(shí)，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)介入驅(qū)動(dòng)，同時(shí)還會(huì)通過發(fā)電機(jī)發(fā)電，因此會(huì)經(jīng)?？吹诫娏匡@示在六格左右。

圖12：市區(qū)行駛時(shí)，大多數(shù)時(shí)間在兩格，三格至四格的范圍內(nèi)浮動(dòng)，例如46.7%電量就對(duì)應(yīng)的是三格電量顯示。

綠色范圍所代表的七格至八格電量則是比較少見的高電量狀態(tài)，往往需要在有長(zhǎng)下坡的路段上行駛，通過能量回收才可以達(dá)到，因此電量表顯示不滿是很正常的現(xiàn)象。

小結(jié)：在了解混動(dòng)車鎳氫電池組的充放電策略和電量顯示后，對(duì)于電池在混動(dòng)車上用途的理解應(yīng)該會(huì)更為清晰：混動(dòng)車上的電池組相當(dāng)于是用來削峰填谷的小蓄水池，充放頻繁，因此容量可以不需要很大，但是要可靠耐用。

與手機(jī)，筆記本，甚至是純電動(dòng)車上的電池本質(zhì)不同的是，電子產(chǎn)品和電動(dòng)車將電池作為儲(chǔ)能單元使用，要最大化使用電池電量以保證更長(zhǎng)的工作時(shí)間，因此放電深度往往在80%以上，電子產(chǎn)品的電池甚至更高，然而這必然會(huì)以犧牲一定的電池壽命為代價(jià)。

流言與事實(shí)

流言#1：豐田混動(dòng)車用三年就需要換電池。

事實(shí)：十多年的時(shí)間和原廠對(duì)于混動(dòng)車的電池質(zhì)保已經(jīng)證明這條流言是無稽之談。持這種觀點(diǎn)的人，顯然是將對(duì)于電子產(chǎn)品，甚至是電動(dòng)自行車使用的低等級(jí)且放電深度高的短命電池的印象聯(lián)想到混動(dòng)車上，雖然都是電池，但是差別卻是天差地別的。

圖13：在混動(dòng)車上是不會(huì)出現(xiàn)這種情況，所以不要將電子產(chǎn)品的電池經(jīng)驗(yàn)聯(lián)想到混動(dòng)車上，兩者有本質(zhì)的不同

事實(shí)上，正是由于看到豐田混動(dòng)的經(jīng)久耐用和極低使用成本，國(guó)外不少有環(huán)保意識(shí)（或者說環(huán)保作秀）的出租車公司和出租車司機(jī)一直是忠實(shí)用戶，并從運(yùn)營(yíng)中得到了實(shí)惠。例如，全世界第一輛普銳斯出租車的司機(jī)在加拿大溫哥華，名叫Andrew Grant。他的經(jīng)歷可以用傳奇來形容。他購(gòu)買的是2001款第一代普銳斯作為出租車，只用了25個(gè)月就跑出了當(dāng)時(shí)（2003年）的普銳斯最長(zhǎng)行駛里程記錄（33.2萬公里）。2003年，豐田用2003款普銳斯為他置換了新的出租車，并且把老車運(yùn)回日本拆解分析。置換之前，這輛出租車不僅沒有更換過電池，前剎車片在14.7萬公里才更換，后剎車片直到31萬公里時(shí)更換。后來他把置換的2003款普銳斯作為自己的私家車，然后又買了2004款第二代普銳斯繼續(xù)跑出租。2012年，這輛2004款普銳斯退休之前的總里程是150萬公里，而此時(shí)的油價(jià)已經(jīng)可以讓他只需要不到兩年時(shí)間就可以僅通過低油耗和保養(yǎng)成本，相對(duì)其他品牌的出租車，節(jié)省出一輛全新普銳斯的車價(jià)。

圖14：全世界第一輛普銳斯出租車的司機(jī)是加拿大溫哥華的Andrew Grant。2001年購(gòu)買第一代普銳斯作為出租車，當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)貓?bào)紙以“開混動(dòng)出租車收入比開22-24小時(shí)普通出租車還賺得多”為題報(bào)道他的故事，25個(gè)月行駛當(dāng)時(shí)第一代普銳斯最長(zhǎng)行駛里程記錄33.2萬公里，2004年他購(gòu)買第二代普銳斯繼續(xù)做出租車，2012年這輛車退休的時(shí)候行駛里程達(dá)到150萬公里。

流言#2：豐田混動(dòng)車用鎳氫電池更換一次需8萬元

事實(shí)：這條流言往往是配合第一條流言一起出現(xiàn)的，以達(dá)到危言聳聽的效果。那么，如果沒有Andrew Grant那么好的運(yùn)氣，真的不幸電池出現(xiàn)問題需要更換的成本是多少呢？美國(guó)更換普銳斯的全新鎳氫電池的成本是2200-2600美元（折合人民幣1.4萬左右）。另外，還可以選擇更換事故車上的拆解電池，價(jià)格僅為500美元（3200元人民幣左右）?；氐介_頭朋友問我的問題，加拿大更換普銳斯鎳氫電池組的價(jià)格是多少，這個(gè)我還真不知道，因?yàn)檫€有5年/12萬公里的電池質(zhì)保沒到期呢。

流言#3：豐田混動(dòng)車鎳氫電池后期保養(yǎng)費(fèi)用高

事實(shí)：很顯然這是一條憑空捏造的流言。手機(jī)電池尚不需要保養(yǎng)，混動(dòng)車電池如何保養(yǎng)？從普銳斯的中文說明書中，可以看到豐田混動(dòng)系統(tǒng)中的電機(jī)，逆變器，鎳氫電池組都不需要檢查或者保養(yǎng)，何談保養(yǎng)費(fèi)用高？反倒是12V鉛酸電池，需要跟普通車型一樣，每1萬公里/1年檢查電壓狀態(tài)。

圖15：如果查看普銳斯的中文說明書保養(yǎng)相關(guān)部分，混動(dòng)系統(tǒng)和鎳氫電池保養(yǎng)費(fèi)用高，這種空穴來風(fēng)的流言不攻自破。

流言#4：廢棄的鎳氫電池組會(huì)造成環(huán)境污染

事實(shí)：顯然這又是一條將生活經(jīng)驗(yàn)聯(lián)想到混動(dòng)車上制造的流言。將5號(hào)干電池甚至是5號(hào)充電電池，手機(jī)電池隨手扔到垃圾箱，跟生活垃圾一起填埋，相信在國(guó)內(nèi)還是很普遍的現(xiàn)象。沒有分類回收習(xí)慣，回收對(duì)自己沒有任何經(jīng)濟(jì)利益是造成這種亂象的根源。然而，從混動(dòng)車上更換下來的鎳氫電池組，甚至是報(bào)廢車的拆解電池會(huì)直接填埋嗎？事實(shí)上，這些價(jià)值上萬的鎳氫電池組比回收易拉罐的經(jīng)濟(jì)利益大多了。

圖16：車用電池由于回收經(jīng)濟(jì)利益大（無論是混動(dòng)的鎳氫電池，還是普通車用鉛酸電池），因此回收非常規(guī)范有序，反倒是消耗量最大的干電池和電子產(chǎn)品電池回收仍然處于無人問津，純需自覺卻回收無門的狀態(tài)。

對(duì)于不能繼續(xù)使用的鎳氫電池可以通過鎳煉制工序，篩選并提取鎳，實(shí)現(xiàn)鎳氫電池再次還原成鎳氫電池，即電池到電池的循環(huán)再利用。另外，還可以將含有鎳的碎屑循環(huán)再利用為不銹鋼原料。僅測(cè)試認(rèn)定仍可繼續(xù)使用的鎳氫電池作為二手認(rèn)證替換電池以廉價(jià)的價(jià)格再次銷售，不僅可以重新回到混動(dòng)車，還可以在住宅和公用設(shè)施上繼續(xù)充當(dāng)固定電池，作為太陽能發(fā)電的儲(chǔ)能電池。