流言终结: 细说混动车镍氢电池的那些事
十多年前的本田Insight和丰田普锐斯作为混合动力车两种混动形式的代表，相继进入汽车市场时，人们对于发动机与电动机混合驱动的概念真正转化为大批量生产的产品而震撼，同时也对其显著的节油性能感到吃惊。然而正如很多新事物所必须面对的一样，总会有人会根据自身有限的知识和常识去提出自己认为有道理的质疑，同时还不乏拥趸者。
关于混动车所使用的镍氢电池组寿命应该算是众多质疑中最难回答的，尽管有很多实验室测试报告为电池组寿命正名，但是只有由大量用户真实使用，用时间来证明才最有说服力。与此同时关于混动车电池组的流言版本也有很多，不少流言现在看起来相当的无知可笑和毫无根据，例如三年需要换电池，换一次电池需要8万元等等，然而这些荒诞的流言至今还困惑着不少人。
图1:2010年我刚买普锐斯的时候，不少朋友都问过电池寿命如何，换电池是不是很贵等等问题。现在三年多过去，一切如常，我还是不知道在多伦多给普锐斯换一次电池到底需要多少钱。
来自时间的证明：十年过去镍氢电池依然坚强
混动车上的镍氢电池组寿命究竟如何？十年过去是否已经如流言所预测的一样换过三次电池呢？美国《消费者报告》跟踪超过3.6万辆普锐斯车主的调查反馈得出的结论是：非常可靠，而且使用成本非常低。2011年2月期的《消费者报告》在等待十年后，用一场前后横跨十年的对比测试更为具体的回答了这一问题。
一辆使用10年行驶33万公里的第一代普锐斯和十年前《消费者报告》测试的仅行驶3200公里的第一代普锐斯新车进行相同标准测试的对比。其中油耗测试采用《消费者报告》自身制定的测试循环，性能测试环节则全面测试了各种情况下的加速性能，测试结果如下表。
表1：《消费者报告》第一代普锐斯十年后再测试的对比结果
图2：一辆使用10年行驶33万公里的第一代普锐斯和十年前《消费者报告》测试的仅行驶3200公里的第一代普锐斯新车进行相同标准测试的对比，无论是在油耗性能还是在动力性能都保持在同一水平。
通过左右两栏结果对比可以看出，使用了10年行驶33万公里的旧车与新车无论是在油耗性能还是在动力性能都保持在同一水平，说明混动系统和镍氢电池组仍然工作正常。而且即便使用十年/33万公里这辆第一代普锐斯，其镍氢电池组从未更换过，人们十年前所质疑因电池容量衰减将大幅影响油耗和动力性能的情况也没有出现。值得指出的是，这辆行驶33万公里的普锐斯不仅电池是原装的，发动机，变速器，甚至连减震器也同样是原装的。
可能有人仍然会说这是单车个案，的确在过去的十年里来自世界各地普锐斯出租车无需更换电池行驶几十万公里的报道层出不穷，例如，但是都被认为是个案。
不过，最近一期《Car&Driver》在文章中引用的一组来自POLK的统计数据着实让人大开眼界。POLK统计了十年前甚至更早在美国销售的第一代混动车型，即2001款-2003款第一代丰田普锐斯和2000款-2006款第一代本田Insight:总共有13889辆第一代本田Insight售出，至今仍在美国公路上行驶的Insight还有11848辆，占销量的85.3%。而第一代普锐斯至今仍然有44467辆在美国行驶，占销量的85.4%，尽管Insight和普锐斯在销量上的差距非常悬殊，但是两者作为第一代大批量生产的混动车，十多年时间过去仍然保持85%以上的上路率着实让人叹为观止。如果考虑因碰撞，自然因素损坏（如飓风，洪水等）而报废，以及美国较短的新车置换周期等客观因素。可以说，一款上市十多年的车型保持85%的上路率是很多常规动力车型都无法达到的水平。
图3：尽管Insight和普锐斯在销量上的差距非常悬殊，但是两者作为第一代大批量生产的混动车，十多年时间过去仍然保持85%以上的上路率着实让人叹为观止。
图4：在多伦多的确可以看到不少保养很好的第一代普锐斯，图为今年四月我在停车场拍到的第一代普锐斯，外观和内饰都很干净整齐，看不出有十多年留下的岁月痕迹，可见车主一定是位爱车之人。
镍氢电池长寿命的秘密：浅放电，多循环
也许即便第一代混动车用了十多年来证明镍氢电池组可以非常长寿，但是肯定还会有人表示不能理解。因为在日常生活中，我们见过太多短命的充电电池：手机电池用上一两年就变砖很正常；原来能用上4个小时的笔记本电池，用上一两年后能撑2个小时就算不错了。抛开这些电子产品使用的电池质量等级普遍较低的客观因素不说，回想一下使用环节中是不是常常会将电量用到低至自动关机才罢休，亦或者极低电量时才会去充电，而这恰恰是充电电池折寿的大忌。
充电电池的寿命与放电深度紧密相关，镍氢充电电池与放电深度的关系如下图所示：
图5：镍氢电池与放电深度的关系，混动车电池放电深度较电动车和插电混动更浅
□ 如果每次充满电然后将其电量完全用尽，这种情况下你可能只能这样使用700次，电池就报废了（这也是电池厂商标称的完全循环充放电次数）。这也是大多数人使用五号镍氢充电电池的习惯，所以现在你应该知道这是最糟糕的使用方法。
□ 如果只使用60%电量就重新充电，镍氢电池的循环次数将上升至10000次。
□ 如果只使用50%电量就重新充电，镍氢电池的循环次数将上升至20000次。
这就是镍氢充电电池浅放电，多循环，长寿命的秘密，当然这也是电池制造厂家不希望你知道的，因为如果人人一个充电电池都用27年，谁还会去买干电池呢？这里插播一点我使用充电电池多年来的感言，现在装在我敲字的无线鼠标和无线键盘里的4节镍氢充电电池就是我2007年购买的，不是什么知名品牌，只是一家超市自有品牌而已。至今已经正常使用快6年，充电次数我已经记不清楚有多少次了，我的使用习惯就是让他们“浅放电，多循环”，时不时就利用晚上睡觉的时间给它们充充电。尽管反复拆装让电池的塑料蒙皮已经破损不堪，但是电池仍然相当可靠。正是因为使用充电电池，我不买一次性干电池已经超过十年以上了。
图6：2007年购买的镍氢充电电池用于无线鼠标，尽管反复拆装让电池的塑料蒙皮已经破损不堪，但是电池仍然相当可靠。
混动镍氢电池组的充放电策略保证长寿命
正如前面所说，镍氢电池的长寿秘密在于浅放电，多循环，而折寿大忌是深度放电。因此在混动车镍氢电池组的电池管理系统也是秉承这一原则制定的充放电策略，更不会允许电池深度放电。以普锐斯为例，日常市区行驶时，充放电范围只使用容量不到10%的电量，从而实现真正意义上的浅放电，同时电池可以随时通过发电机发电或者能量回收进行充电，踩脚刹车都能充点电到电池里，因此充放电次数多不胜数。
图7：普锐斯的镍氢电池组由松下制造，重量为53.3公斤。使用168个电压为1.2V车用级电芯串联而成，电池组总电压为201.6伏，电池容量1.3kWh。
只使用不到10%的电量？说到这里，可能不少普锐斯的车主会感到疑惑了，其实大家在仪表盘上看到的SOC电量指示并不是真实的电量百分比。首先需要指出的是，普锐斯的镍氢电池组总容量为1.3kWh，但是实际可用的电量范围为40%-80%这40%的区间，即520wh的电量。换句话说，60%的电量是不会动用的，这不仅是不会深度放电的保证，同时也是消除电池容量缩减影响的关键所在。因此仪表盘上看到的由八格电量显示的电量表实际代表的是从40%-80%这40%区间的电量。其次，这八格电量显示对应的40%电量也不是一一对应的，每一格都有属于自己的电量范围，并且各格的范围都有所重叠，这样设置的目的其实就是为了更好的体现出“浅放电，多循环”的特点。
图8：仪表盘上看到的由八格电量显示的电量表实际代表的是从40%-80%这40%区间的电量。
图9：电量指示图标所示的八格电量显示对应的40%电量也不是一一对应的，而是有各自的范围。
如上图所示，红色范围代表的两格电量是比较常见的低电量状态。当电量刚刚下降至两格时，发动机未必会立即介入发电（电量范围重叠所致），然而当电量低于40%时，此时的普锐斯相当于是串联式混动，发动机会介入带动发电机发电。当将电量充至50%时（三格），发动机退出。如果此时车辆是静止的话，这也是车主们常说的“原地强充”状态。
图10：普锐斯的仪表盘并不会显示具体电量值，因此需要通过DashCommand或者Torque来查看实时的行车参数。图为我根据DashCommand默认界面制作的普锐斯（同时兼容所有丰田混动）专用界面，其中有镍氢电池组的电量值显示。
蓝色范围所代表的三格至六格电量则是比较常见的中电量状态，其中市区行驶时更多时间在两格，三格至四格的范围内浮动，高速巡航时则会经常看到显示在六格。我前面所说的，“日常市区行驶时，充放电范围只使用容量不到10%的电量”就指得是三格和四格45%-54.5%的范围。
图11：高速巡航时，因为发动机介入驱动，同时还会通过发电机发电，因此会经常看到电量显示在六格左右。
图12：市区行驶时，大多数时间在两格，三格至四格的范围内浮动，例如46.7%电量就对应的是三格电量显示。
绿色范围所代表的七格至八格电量则是比较少见的高电量状态，往往需要在有长下坡的路段上行驶，通过能量回收才可以达到，因此电量表显示不满是很正常的现象。
小结：在了解混动车镍氢电池组的充放电策略和电量显示后，对于电池在混动车上用途的理解应该会更为清晰：混动车上的电池组相当于是用来削峰填谷的小蓄水池，充放频繁，因此容量可以不需要很大，但是要可靠耐用。
与手机，笔记本，甚至是纯电动车上的电池本质不同的是，电子产品和电动车将电池作为储能单元使用，要最大化使用电池电量以保证更长的工作时间，因此放电深度往往在80%以上，电子产品的电池甚至更高，然而这必然会以牺牲一定的电池寿命为代价。
流言与事实
流言#1：丰田混动车用三年就需要换电池。
事实：十多年的时间和原厂对于混动车的电池质保已经证明这条流言是无稽之谈。持这种观点的人，显然是将对于电子产品，甚至是电动自行车使用的低等级且放电深度高的短命电池的印象联想到混动车上，虽然都是电池，但是差别却是天差地别的。
图13：在混动车上是不会出现这种情况，所以不要将电子产品的电池经验联想到混动车上，两者有本质的不同
事实上，正是由于看到丰田混动的经久耐用和极低使用成本，国外不少有环保意识（或者说环保作秀）的出租车公司和出租车司机一直是忠实用户，并从运营中得到了实惠。例如，全世界第一辆普锐斯出租车的司机在加拿大温哥华，名叫Andrew Grant。他的经历可以用传奇来形容。他购买的是2001款第一代普锐斯作为出租车，只用了25个月就跑出了当时（2003年）的普锐斯最长行驶里程记录（33.2万公里）。2003年，丰田用2003款普锐斯为他置换了新的出租车，并且把老车运回日本拆解分析。置换之前，这辆出租车不仅没有更换过电池，前刹车片在14.7万公里才更换，后刹车片直到31万公里时更换。后来他把置换的2003款普锐斯作为自己的私家车，然后又买了2004款第二代普锐斯继续跑出租。2012年，这辆2004款普锐斯退休之前的总里程是150万公里，而此时的油价已经可以让他只需要不到两年时间就可以仅通过低油耗和保养成本，相对其他品牌的出租车，节省出一辆全新普锐斯的车价。
图14：全世界第一辆普锐斯出租车的司机是加拿大温哥华的Andrew Grant。2001年购买第一代普锐斯作为出租车，当时当地报纸以“开混动出租车收入比开22-24小时普通出租车还赚得多”为题报道他的故事，25个月行驶当时第一代普锐斯最长行驶里程记录33.2万公里，2004年他购买第二代普锐斯继续做出租车，2012年这辆车退休的时候行驶里程达到150万公里。
流言#2：丰田混动车用镍氢电池更换一次需8万元
事实：这条流言往往是配合第一条流言一起出现的，以达到危言耸听的效果。那么，如果没有Andrew Grant那么好的运气，真的不幸电池出现问题需要更换的成本是多少呢？美国更换普锐斯的全新镍氢电池的成本是2200-2600美元（折合人民币1.4万左右）。另外，还可以选择更换事故车上的拆解电池，价格仅为500美元（3200元人民币左右）。回到开头朋友问我的问题，加拿大更换普锐斯镍氢电池组的价格是多少，这个我还真不知道，因为还有5年/12万公里的电池质保没到期呢。
流言#3：丰田混动车镍氢电池后期保养费用高
事实：很显然这是一条凭空捏造的流言。手机电池尚不需要保养，混动车电池如何保养？从普锐斯的中文说明书中，可以看到丰田混动系统中的电机，逆变器，镍氢电池组都不需要检查或者保养，何谈保养费用高？反倒是12V铅酸电池，需要跟普通车型一样，每1万公里/1年检查电压状态。
图15：如果查看普锐斯的中文说明书保养相关部分，混动系统和镍氢电池保养费用高，这种空穴来风的流言不攻自破。
流言#4：废弃的镍氢电池组会造成环境污染
事实：显然这又是一条将生活经验联想到混动车上制造的流言。将5号干电池甚至是5号充电电池，手机电池随手扔到垃圾箱，跟生活垃圾一起填埋，相信在国内还是很普遍的现象。没有分类回收习惯，回收对自己没有任何经济利益是造成这种乱象的根源。然而，从混动车上更换下来的镍氢电池组，甚至是报废车的拆解电池会直接填埋吗？事实上，这些价值上万的镍氢电池组比回收易拉罐的经济利益大多了。
图16：车用电池由于回收经济利益大（无论是混动的镍氢电池，还是普通车用铅酸电池），因此回收非常规范有序，反倒是消耗量最大的干电池和电子产品电池回收仍然处于无人问津，纯需自觉却回收无门的状态。
对于不能继续使用的镍氢电池可以通过镍炼制工序，筛选并提取镍，实现镍氢电池再次还原成镍氢电池，即电池到电池的循环再利用。另外，还可以将含有镍的碎屑循环再利用为不锈钢原料。仅测试认定仍可继续使用的镍氢电池作为二手认证替换电池以廉价的价格再次销售，不仅可以重新回到混动车，还可以在住宅和公用设施上继续充当固定电池，作为太阳能发电的储能电池。