前言：

前2節(jié)課 ，我們系統(tǒng)學(xué)習(xí)了新能源汽車的“三電” ， 以及 整個高壓系統(tǒng)整體架構(gòu) ， 以及 核心部件 。 這節(jié)課，我們聚焦到新能源汽車上最重要的一個部件，那就是動力電池。

新能源汽車運(yùn)行安全性能檢驗(yàn)規(guī)程

從今年3月1日開始，《新能源汽車運(yùn)行安全性能檢驗(yàn)規(guī)程》正式實(shí)施 了， 新能源汽車在年檢的時候，增加了電方面的安全檢測項(xiàng)目，主要就是針對“三電”系統(tǒng)這些核心部件 。 如果 檢測到某個安全技術(shù)指標(biāo)不合格，車輛就無法通過年檢，只能先去維修。

在這些檢測項(xiàng)目當(dāng)中， 涉及動力電池的 項(xiàng)目是最多的 ，因?yàn)?動力電池 對新能源汽車的安全影響最大，一出問題往往就是大事，必須對它加強(qiáng)監(jiān)控，防患于未然。

可以預(yù)見，這個標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施之后， 新能源汽車 動力電池方面檢查出來的問題，也會是最多的，這也是將來最大的維修機(jī)會所在。所以，接下來的時間，我們就來重點(diǎn)學(xué)習(xí)一下動力電池的 相關(guān)知識。

動力電池

動力電池也叫電池包，看上去就是一個又扁又寬的大方塊，基本都是放在車輛的底部，盡量靠中間的位置。之所以這樣設(shè)計(jì)，就是萬一車輛發(fā)生碰撞事故 時 ，要盡量避免傷及電池。

可見，動力電池是新能源汽車最核心、最關(guān)鍵的一個部件，沒有之一。還可以用更多的“最”，來描述這個部件：

最大：小汽車的油箱，體積也就幾十升；而純電動汽車的動力電池，體積有幾百升；最重：小汽車的油箱，重量也就幾十公斤；而純電動汽車的動力電池，重量有幾百公斤；最貴：小汽車的油箱，配件價格也就一兩千元；而純電動汽車的動力電池，售價從幾萬到20多萬元；

最嬌氣：高溫、低溫，都會影響它的性能；最危險：如果受到擠壓、碰撞等物理損傷，有可能導(dǎo)致內(nèi)部短路、熱失控，一旦發(fā)生自燃，就很難撲滅！

普通干電池與特斯拉電芯

既然這個 動力電池包 那么貴重，里面都有什么奧妙呢？ 我們以特斯拉Model S P85這款車為例，看看它的電池包，是怎么做成的？

動力電池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

將這個電池包完全打散分解，里面其實(shí)就是很多的 圓柱形小電池，專業(yè)術(shù)語就叫做“單體電芯”。其實(shí) 大多數(shù)的 “單體電芯”就很像是我們?nèi)粘Ｉ钏玫?號電池，只不過電動汽車上用的是可以充電的鋰電池， 比如這款車用的就是松下18650的三元鋰電池（電壓是3.8V）， 而 普通的 5號電池是堿性鋅錳電池 （ 電壓是1.5V ） 。當(dāng)然，這些“單體電芯”的形狀并不都是圓柱形的，也有方形的、軟包型 、 刀片形 的，因車而異。

刀片電池

接下來，這些 單體電芯 會 先組合成為一個不大不小的電池模組。特斯拉MODEL S的電池模組， 就 是由 幾百個 的單體電芯，整整齊齊地組合 成的“方盒子” 。 然后 再把若干個這樣的電池模組，平鋪到動力電池艙里面， 這樣才最終 組成一個完整的動力電池包。

具體的組合方式，其實(shí)也很簡單。 先讓這些電芯擺個長蛇陣，每74個電芯排成1列， 全部 并聯(lián)到一起 。 再把6列這樣的長隊(duì) 歸攏并 串聯(lián)到一起。這樣子“一并一串”，就連接成為一個完整的電池模組。咱們 可以 算一下，74乘以6，里面總共就有444個電芯。

我們先來計(jì)算一下這個電池模組的總電壓， 3.8×6=22.8V ， 為什么只乘以6？ 因?yàn)橹挥型ㄟ^串聯(lián)，才能增加電壓。

電池模組示意圖

然后，就要把 16個這樣的電池模組，串聯(lián)到一起 ， 組成整個的動力電池包 。 444 × 1 6=7104 ， 這個電池包里面 總共就會有 7104 個單體電芯，不少吧？

特斯拉這個電池包的總電壓 又 是多少 呢 ？22.8 V乘以16，,算出來的總電壓就是 364.8V。

大多數(shù)新能源汽車的動力電池，它的電壓值就是在300-500V之間。當(dāng)然也有更高的，最高能達(dá)到多少？比如比亞迪就剛剛宣布，它馬上要推出的新車，動力電池的電壓會超過1000V！

動力電池

我們再來看看， 怎么計(jì)算這個電池包的總?cè)萘?，也就是儲電量呢?/p>

特斯拉這個電芯的容量大概是3.1Ah ， 如果要增加電池的容量，就要把更多的電芯并聯(lián)到一起，并聯(lián)的電芯數(shù)量越多，電池的容量增加得也就越多。所以，只需要計(jì)算有多少電芯并聯(lián)到一起，就可以計(jì)算它的總?cè)萘苛?。并?lián)到一起 的電芯總數(shù)是74個 ， 所以， 總?cè)萘?3.1Ah×74=229.4Ah。

不過，大家談到電池包的容量，都習(xí)慣用kWh（千瓦時） 或者 “度”來衡量。所以，還要乘上電池包的總電壓值，才能得到以“千瓦時”或者“度”來計(jì)算的電池容量 。 364.8V×229.4Ah÷1000≈83.7kWh ， 這就是 這個動力電池的總?cè)萘浚▋﹄娏浚?， 也就是 83.7度電。

還記得這臺車的車型代號嗎？P85。沒錯，這個85，就代表它的電池總?cè)萘渴?5度電，和咱們算出來的差不多。

電池管理芯片

當(dāng)然，在動力電池包里面，除了電芯，還集成了 電池管理系統(tǒng)（BMS），再加上底蓋和上蓋， 形狀 就像一個“三明治”一樣， 從而組成了 完整的動力電池包。

動力電池的銘牌

車輛銘牌

在這里，再給大家插播一個小知識，怎么通過電池的銘牌，去讀取它的基本信息？

按國標(biāo) 規(guī)定，每個動力電池包都要有類似這樣的銘牌，都會貼在電池包上面，一般都是在比較顯眼的位置，我們應(yīng)該很容易就能找到它。從銘牌上，我們可以看到電池包的一個基本信息， 比如這個電池包的銘牌顯示， 它的額定電壓是408.8V，它的額定容量是130Ah，它的化學(xué)類型是鎳鈷錳酸鋰，也就是三元鋰電池。

除此之外，還有24位電池編碼，這也有點(diǎn)像燃油車的發(fā)動機(jī)號，肯定不能是亂編的，會有嚴(yán)格的要求。當(dāng)然，生產(chǎn)日期也不能少。

用剛才的方法，再計(jì)算一下這個電池包的總?cè)萘?。根?jù)銘牌上顯示的技術(shù)參數(shù)，我們就可以算出來， 這個電池的總?cè)萘烤褪?408.8V×130Ah÷1000=53.14kWh，也就是53.14度。

動力電池的常見故障（電池壓差）

電池壓差

知道了動力電池的結(jié)構(gòu)原理和性能參數(shù)，那么這個部件 會有什么常見故障呢？

前面我們提到了新能源汽車的年檢，在安全性能檢測方面，其中有一項(xiàng)對應(yīng)的就是動力電池最常見的一個故障，那就是電池壓差故障。

什么是電池壓差呢？ 前面也說了， 新能源汽車的動力電池是由 很多的 單體電芯”組成的 ， 每個電芯都是一模一樣的，所以從理論上講，它們的電壓值應(yīng)該也都是幾乎完全相同的。

實(shí)際上由于種種原因，有的單體電芯的電壓，就會逐步偏離了這個正常電壓，造成各個電芯的電壓值不一樣，有的高有的低，出現(xiàn)了一定的偏差，這就是所謂的“電池壓差”。

電池壓差

“電池壓差”會帶來什么 問題 呢？首先，它會導(dǎo)致電池的整體容量衰減，車的續(xù)航能力下降。

比如在 充電的時候，電壓高的電芯，肯定會先充滿，這時候?yàn)榱吮Ｗo(hù)這些已經(jīng)充滿的電芯，避免讓它門出現(xiàn)過度充電，整個的充電就被叫停了 ， 那些電壓低的電芯也都 停止充電了 。 這樣一來， 電池實(shí)際能夠充進(jìn)去的總電量，就大打折扣，怎么也“充不滿”！

同樣的道理，在電池使用和放電的過程中，那些低電壓的電池，電量會率先用完，這時候，為了防止過度放電，損壞電芯，整個的放電也不得不停止，盡管高電壓的電池還剩下不少電，但也不讓用了，這也就是“放不凈”！

電池的使用情況

由于這個“電池壓差”的存在，動力電池既“充不滿”又“放不凈”，那它的有效容量就會下降。壓差越大，電池的有效容量就下降得越多，車輛的續(xù)航里程也就縮短得越厲害。舉個例子，一輛電動車原本能行駛400公里，如果電池壓差達(dá)到200mV，那它的續(xù)航里程大概會縮短100公里，就只能跑300公里 了 ！

不過，電池衰減容量下降，這 只 是小事，如果壓差過大，還會帶來嚴(yán)重的安全問題，甚至有可能會引起自燃！為什么呢？因?yàn)檫^大的電池壓差，會導(dǎo)致電池組內(nèi)部熱量分布不均，局部出現(xiàn)過熱，這樣就增加了熱失控的風(fēng)險，甚至可能會引發(fā)火災(zāi)、爆炸，確實(shí)非常危險！

正是基于安全考慮，在新能源汽車的年檢當(dāng)中，必須要檢測“電池壓差”，通過這個重要的技術(shù)指標(biāo)，來評價電池是否健康是否安全，從而防患于未然。 我們來 看一下國標(biāo)的檢測標(biāo)準(zhǔn)，“電池壓差”不能超過300mV，如果超過300mV，就會被判定為不合格了。

當(dāng)然，對于“電池壓差”故障，車輛本身是有一套完善的監(jiān)測和預(yù)警機(jī)制。車輛日常使用時，一旦控制電腦監(jiān)測到“電池壓差”過大，并且已經(jīng)超過了預(yù)設(shè)的報警值（不同的車，有不同的數(shù)值），車輛就會自動點(diǎn)亮故障燈，提醒你需要去做檢修。如果發(fā)現(xiàn)故障嚴(yán)重，還會通過“禁止上電”的方式，讓車輛無法啟動。所以，新能源汽車在設(shè)計(jì)上， 已經(jīng) 充分考慮到了安全性，不會讓 車輛 “帶病工作”，避免釀成大禍。

從咱們維修的角度來看，定期檢查一下動力電池，看它是否有“電池壓差”偏大的跡象，這也是很有必要的。

那么，怎么知道車輛的“電池壓差”是多少呢？

很簡單，連接診斷儀，進(jìn)入“電池包診斷”，就可以讀取到每個“單體電芯”的電壓數(shù)據(jù)，找到模組當(dāng)中最高和最低的電壓值，把它們減一下，就能得到準(zhǔn)確的“電池壓差”了。

很多診斷儀， 還 會自動幫你找到偏差最大的電芯，并且計(jì)算出“電池壓差”，這樣就更方便了。

如果車輛已經(jīng)有了“電池壓差”的問題，應(yīng)該怎么解決？有沒有什么辦法，把這個壓差消除掉，讓各個電芯的電壓恢復(fù)一致呢？ 當(dāng)然有啦 ， 要想 消除“電池壓差”，就得依靠 所謂的 “電池均衡” 。 關(guān)于“電池均衡”的相關(guān)內(nèi)容，我們留到下節(jié)課再講。

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