用数据说话 特斯拉电动汽车续驶里程和电池衰减解析

Plug-inAmerica通过问卷调查的形式收集了来自世界各地ModelS车主的数据，这些数据可以在一定程度上用于分析ModelS电池的衰减问题。这些数据都是收集自不同地区不同车主的车辆仪表显示数据。

图1是根据收集的数据得到的ModelS的额定续驶里程ratedrange和里程表odometer读数的关系曲线。图中，Y轴ratedrange数据是直接从车上仪表读到的：将车子完全充满电之后，车子会显示一个ratedrange数值，表示充满电之后车子可以行使的里程数，这在美国和加拿大常用EPA里程来表示(在其他国家可能采用NEDC表示)。这里也没有测量实际电池可以放出的容量，而是在完成充电后，用仪表显示的ratedrange来等效电池容量进行分析(因为如果仪表上显示的ratedrange降低，说明电池也有衰减了)。X轴是车子的里程表odometer显示的数值，使车辆累积的总里程数。图中的不同颜色表示不同ModelS的车型，相同车型由于配置不同、驾驶路况/习惯等不同，即使在相同电池包容量下，range也会不一样。例如，图中配备85kWh电池的车型就有85、85P、P85D三种，对应range也不一样(有些在BMS里面通过软件来限制电池可用能量)。图中的散点是收集的不同ModelS车辆不同年份的上述两个数据(ratedrangevs.odometer)，实线是条趋势线。需要注意的是：这些数据中的电池包有些是中途已经更换过电池包或其他零部件的。另外这些数据点只反映了里程数据，并没有反应出使用时间。

图1ModelS续驶里程和里程表读数

这里我们看一下图中里程表数值显示最大的一辆车(vehicleID291#)，其odometer里程数为161591mile，换算成公里数为~26万公里，这已经超过了通常汽车要求的10year/150kmile的寿命要求。这里我们看一下实际这辆车子是什么情况：车主来自德国米内尔斯塔特Münnerstadt，车型是2013ModelYearModelSSignature85Performance(P85D)。截止到2016年的里程表读数~26万公里(161591英里，三年开这么多公里数，车主是个重度汽车使用者了)，70%是highway，30%是freeway，ratedrange为245miles，三年期间可行使里程衰减大约为~3%(以253mile作为P85D的基准数据)。但是需要注意的是，该车在三年内换过一次电池包、一次车载充电机、四次传动装置driveunit，该车的质量不太好。

另一辆vehicleID为130#的2012ModelYear的ModelSSignature85Performance，该车没有更换过零部件，截止到2015年7月，3年多时间内，里程表读数为2.0902万英里，大约3.34万公里，65%为highway，45%为freeway，该车的ratedrange没有看到衰减。

下面我们看一下另一个同样2013ModelYear的ModelSSignature85Performance车子(vehicleID249#)，截至2017年3月28日，里程表显示14.2775万英里，大约22.8万公里(其中85%是highway，15%是freeway)，4年时间内ratedrange大约衰减~6%。其间，电池包没有更换过，但是driveunit更换过四次。

但是也有一些车主的数据显示较大的衰减。例如，vehicleID为339#的2013ModelYearModelSSignature85Performance车子，截止到2015年7月，里程表读数为3.492万英里，约5.6万公里，ratedrange为228mile，highway里程占据10%，freeway里程占据了90%，其间没有更换过零部件，两年时间内续驶里程衰减约为~10%。另一个VehicleID为505#的2014ModelYear，截止到2016年7月的ratedrange为202mile，highway占据25%，freeway占据75%，其间还更换过一次充电机和一次driveunit，两年时间左右ratedrange衰减约20%，这个衰减是比较严重的。

图2ModelS充电后的续驶里程数和总里程数关系

国外Dutch-BelgiumTesla论坛的Tesla车主们也作了类似的ModelS数据收集(图2)。这里的Y轴是RemainingRange，X轴是Mileage。与Plug-inAmerica的数据相比，虽然X/Y轴名称不一样，但是两者所表示的含义是一样的。这里X轴的Mileage也是车辆里程表读数(Plug-inAmerica用odometer表示)，Y轴remainingrange也是在充满电之后显示预估行驶里程(Plug-inAmerica用ratedrange表示)。如果仅仅看统计的趋势曲线，似乎可以看到ModelS的续驶里程衰减很小的，累计行驶6万公里后，续驶里程衰减仅为5%，10万公里衰减6%左右，20万公里衰减8%左右。这里我们只能看到续驶里程的变化数据，并看不到电池实际能量的变化以及这些参数对应的时间。下面我们具体看几组其它数据(表1)，可以看到图2背后的其他一些信息。

表1 US和AsiaPacific/EuropeModelS用户数据

例如，在US地区收集到数据中，截止目前为止，ID124#的车主提供的里程表读数最大，为11.14万英里，大约17.8万公里，时间为2014年3月-2017年3月，整3年时间，车型为ModelS85。截止2017年3月，该车充满电之后的ratedrange为251.14mile，对应72.345kWh，跟新车相比，三年时间续驶里程衰减6.6%%，但是电池能量衰减大约15%(假设85kWh为基准)。之前JasonHughes从Tesla的BMS破解中发现，85/P85/85D/P85D(http://www.d1ev.com/50258.html)车型的电池实际总能量为81.5kWh，BMS将能量限制在77.5kWh，如果这属实的话，那按照81.5kWh计算，能量衰减约为11%，按照77.5kWh计算，能量衰减为6.6%

ID5#的车主提供的数据是2015年5月28日，该车是2015年5月7日生产的ModelSP85D，是众多数据样本中时间最短的。在21天的时间内，该车的里程表读数增加到1061mile，5月28日充满电之后显示的里程数为253mile，对应电池能量读数76.593kWh，在21天时间内，续驶里程大约衰减1.2%，电池能量衰减~10%，以81.5kWh计算为6%，按照77.5kWh计算能量衰减为1%。

ID128#的车主提供了ModelSP85截止2017年4月14日的数据，里程表读数6.6万mile，充满电之后的行驶里程为247.09mile，对应显示得电池能量为71.192kWh。该车生产时间是2012年12月31日，在4.5-5年的时间内，该车可行驶里程衰减~8%，电池能量衰减大约16.2%，以81.5kWh计算为12.6%，以77.5kWh计算能量衰减为~8%

ID51#的车主提供的是ModelS60截止到2015年10月的数据，里程表读数1.6217万mile，充满电后里程为176.2mile，对应电池能量49.555kWh，该车生产时间是2014年6月，在1年多时间内，行驶里程衰减~15%，按照60kWh计算，能量衰减17.4%，按照JasonHughes破解发现的ModelS60电池实际容量为61kWh计算的话，1年多能量衰减为19%，如果按照BMS限制的电池能量58.5kWh计算的话，1年多能量衰减为15%

来自亚欧区的ModelSP85车主提供了一份里程表读数最大的数据，为235k英里，时间是从2013年9月10日到2017年3月23日，充满电后的里程为366.68kmile，对应电池能量71.029kWh。大约3.5年时间左右，充电后的续驶里程衰减大约为8.3%，电池能量衰减16.4%(按照85kWh计算)，按照77.5kWh计算能量衰减为8.3%。

从这面这些数据可以发现：充满电之后的续驶里程衰减量并没有与宣称的电池能量(labelnominalenergy)衰减量一致，而是与之前JasonHughes破解BMS发现的受软件限制的电池能量(BMS_restrainedenergy)衰减量保持一致的。

表2每天充电深度对续驶里程的影响

表2是统计的269位ModelS用户每天采用的不同充电深度(充满50%-100%)对续驶里程的影响。大多数用户选择了充电充到80%或90%，对应充电后的续驶里程数据将近50%左右分布在图2趋势线之上，说明80%或90%的充电深度对续驶里程的衰减影响并不大。相似的结果也同样在使用超级充电桩的频率上显示出来(表3)：使用超级充电桩充电对续驶里程衰减没有明显的影响。

表3使用超级充电桩对续驶里程衰减的影响