(一)動力電池主要類型與性能參數

　　目前新能源汽車采用的動力電池主要有鎳氫電池和鋰電池兩大類。

　　(1)鋰電池

　　1、鋰電池的基本分類

　　1)三元鋰電池全稱是“三元材料電池”，一般是指采用鎳鈷錳酸鋰(Li(NiCoMn)O2，NCM)或鎳鈷鋁酸鋰(NCA)三元正極材料的鋰電池，把鎳鹽、鈷鹽、錳鹽作為三種不同的成分比例進行不同的調整，所以稱之為“三元”，包含了許多不同比例類型的電池。從形狀上來區分，可分為軟包電池、圓柱電池和方形硬殼電池。其標稱電壓可達到3.6～3.8V，能量密度比較高，電壓平臺高，振實密度高，續航里程長，輸出功率較大，高溫穩定性差，但低溫性能優異，造價也比較高。

　　2)磷酸鐵鋰電池則是采用磷酸鐵鋰(LiFePO4)作為正極材料，用鐵來做電池原料一來成本低廉，二不含重金屬，對環境污染較小，工作電壓為3.2V。磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩固，因此在零電壓存放時并不會有泄漏，高溫條件下或過充時安全性非常高，可快速充電，高放電功率，無記憶效應，循環壽命高，缺點為低溫性能差，正極材料振實密度小，能量密度較低，產品的成品率和一致性也飽受質疑。

　　日本松下、韓國LG化學、三星SDI等多采用三元鋰電池，特斯拉就采用了松下的鎳鈷鋁酸鋰三元鋰電池，就是所謂的NCA，國內的新能源汽車企業多采用磷酸鐵鋰電池。

　　三元鋰電動力電池在漏液、變形、燃燒和爆炸上的風險不容忽視，目前新能源企業都在電池管理系統中增加諸如過充保護OVP、過放保護UVP、過溫保護OTP、過流保護OCP等功能，也采用了高強度的鋁合金保護結構，正極材料中加入硅鈦納米管、無溶劑PI粘合劑、固態電解質等技術路線上取得不俗成就，大大降低了風險和成本。

　　比亞迪在磷酸鐵鋰電池中加入錳元素，探索磷酸鐵錳鋰電池，突破了原有的能量密度限制，成本控制也非常優秀，但是對于充電時間提出了新的挑戰。

　　(2)鎳氫電池

　　鎳氫電池目前主要應用在混動車型上，與其他類型的電池比較，鎳氫電池的具體優勢如下：

　　1)鎳氫電池安全可靠

　　2)鎳氫電池具有良好的快速充電性能

　　3)鎳氫電池具有良好的低溫性能

　　4)鎳氫電池具有良好的環保性和可回收性

　　(二)電池管理系統工作模式

　　(1)下電模式是整個系統的低壓與高壓處于不工作狀態的模式。在下電模式下，動力電池管理系統控制的所有高壓接觸器均處于斷開狀態，低壓控制電源處于不供電狀態。下電模式屬于省電模式。

　　(2)在準備模式下，系統所有的接觸器均處于未吸合狀態。在該模式下，系統可隨時接受外界的點火開關、整車控制器、電動機控制器、充電插頭開關等部件發出的硬線信號或受CAN報文控制的低壓信號來驅動控制各高壓的高壓接觸器，從而使動力電池管理系統進人所需工作模式。

　　新能源汽車的發展離不開動力電池的支持，動力電池是新能源汽車的核心部件，也是最昂貴的部件之一。動力電池的結構技術決定了其性能、安全性、壽命和成本，因此是新能源汽車領域的熱門研究課題。本文將從以下幾個方面介紹新能源汽車動力電池的結構技術：

　　動力電池的分類

　　動力電池的構造

　　動力電池的工作原理

　　動力電池的主要參數

　　動力電池是指能夠為新能源汽車提供驅動能量的二次電池，根據正極材料的不同，主要分為以下幾種類型：

　　磷酸鐵鋰電池(LFP)：使用磷酸鐵鋰作為正極材料，具有安全性好、循環壽命長、原材料資源豐富等優點，但其能量密度低、低溫性能差、充放電速率受限等缺點。

　　錳酸鋰電池(LMO)：使用錳酸鋰作為正極材料，具有資源豐富、成本相對較低、比容量較高等優點，但其高溫循環性能及電化學穩定性差、容易產生氣體等缺點。

　　鈷酸鋰電池(LCO)：使用鈷酸鋰作為正極材料，具有比容量高、充放電速率高、低溫性能好等優點，但其安全性差、成本較高、循環壽命較短等缺點。

　　三元材料鋰電池(NMC/NCA)：使用鎳鈷錳(NMC)或鎳鈷鋁(NCA)作為正極材料，具有高能量密度、高功率密度、低內阻等優點，但其安全性較差、鈷資源稀缺、循環壽命較短等缺點。

　　目前市場上主流的動力電池類型是磷酸鐵鋰和三元材料鋰電池，它們各有優劣，在不同的應用場景下有不同的選擇。

　　動力電池實際上是一個統稱，包含了電芯、模組和電池包三個層級2：

　　電芯(Cell)：是動力電池的基本單元，包含了正負極、隔膜和電解液，是電化學反應發生的空間。根據封裝形式不同，可以分為圓柱形、方形和軟包形三種。

　　模組(Module)：是為了保護電芯免于受到外部熱、振動等沖擊而將一定數量的電芯連接在一起，并放入一個框架中組成的組件。模組可以提高BMS對電芯的管理效率，提升電池安全性和維修性。

　　電池包(Pack)：是裝入新能源汽車中的最終形態，在模組的基礎上裝配了BMS(電池管理系統)、TMS(溫度管理系統)、線束、支架等零部件。BMS負責對電壓、溫度、SOC等參數進行采集和控制，保護電池免于過充過放等異常情況;TMS負責對電芯進行冷卻或加熱，保證其工作在最佳溫度范圍內。

　　簡而言之，多個電芯組成模組，多個模組組成電池包。

　　動力電池的工作原理是利用鋰離子在正負極之間來回移動實現充放電過程3：

　　充電時，外界提供能量使得正極中的鋰離子脫嵌并向負極移動，在負極中嵌入形成鋰化物。此時正極處于氧化態，負極處于還原態。

　　眾所周知，動力電池是電動汽車的心臟，要耐高溫、防水、抗凍。前我國大多數電動汽車都是以鋰電池作為動力電池的主要原材料。包括三元鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰和鈷酸鋰等。三元鋰電池能量密度更大、體積小、質量輕，市較常用的一種。

　　動力電池

　　為什么電動汽車動力鋰電池組需要冷卻系統?其作用是什么?

　　由于動力電池產熱量大，而且電池包處于一個相對封閉的環境，就會導致電池的溫度上升。電池模組冷卻系統是新能源汽車中用于散熱的裝置，通過對動力電池冷卻或加熱，保持動力電池較佳的工作溫度，以改善其運行效率并延長動力電池的壽命。

　　如何散熱，一直是新能源汽車的研究的重點。新能源汽車動力鋰電池組系統的熱管理重要可分為四類：

　　自然冷卻、風冷、液冷、直冷。其中自然冷卻是被動式的熱管理方式，而風冷、液冷、直流是主動式的，這三者的重要差別在于換熱介質的不同。自然冷卻沒有額外的裝置進行換熱。