身为新能源车核心技术，动力电池竟承载这么大学问

新能源汽车三大(电池、电机、电控)核心技术，对主机厂工程师而言，动力电池知识是必须要知道的。但是目前许多工程师对动力电池知识了解甚少，主要原因是，动力电池是电化学领域的，而汽车学院的没有这个课程。下面做一些简要介绍，供大家参考。

一、电池是什么？其功能是什么？

先说水池吧。水杯、水桶、水缸、水池、这里的杯、桶、池、塘，有一个共同的特点，其基本功能是装水的，不同是容积大小不一样。水是液体，有一个基本属性，水是能高处流向低地处的。基本常识是，人们可能没有思考，水池原来是空的，水池的水是人倒进去的，在水水池的低处钻一个孔，一池子水最后会放干的。这个过程里有什么科学道理？

a)空水池，空的容积才能盛水；

b)水自己进不了水池里，是人倒进去的；

c)有水压的存在，水才会从高处往地处流动的。

同理，电池是盛"电"的容积，电池里面原来也是"空"的，是没有电的，电是人充进去的，电池能放电，是因为电池里面有电压差。

水池是物理学原理，是装的液体，水是分子结构的；电池是电化学学原理，是装的带"电"的，是比分子更小的离子。

二、干电池的基本常识

大家常见在体收音机、收录机、照相机、电子钟、玩具等电池，归类为干电池。在干电池里面的电解质是一种不能流动的糊状物，才叫做干电池(见图1)，这是相对于具有可流动电解质的电池说的。

图1 干电池外形及内部结构

其外壳是用锌做成的圆筒型容器，锌筒中央立着一根碳棒,碳棒顶端固定着一个铜帽。碳棒和锌筒叫做干电池的电极。聚集正电荷的碳棒叫正极,(符号+， 表示电池的正极)，聚集负电荷的锌筒叫负极(符号-，表示电池的负极)。

放电的基本原理：碳极周围填满了二氧化镁，锌电极组成了干电池的外壳，碳电极则放在中心。电子是有电子化了的锌金属(氧化作用)所给出，流进外部的电路到达炭电极。靠近碳电极的二氧化镁得到电子(还原作用)生成氢氧离子，并形成了新的化合物叫做氧化镁。氧化反应把电池负极的电子推出去，而还原反应则在正极吸收它们。干电池对用户而言不具再次充电特性，是一次性使用电池。

三、动力电池必须是可充电池

(1)干电池与目前的动力电池最大区别是：

a)干电池电解质是一种不能流动的糊状物，不具再次充电特性；

b)动力电池是电解质锂离子能在其中能流动的电解液，可以上千次充电；

(2)干电池与目前的动力电池的基本相同点：

a)有正极、有负极、有外壳、是电化学反应；

b)干电池与动力电池在单体上，物理特性基本相同，有圆柱、方形的。

图2 动力电池圆形和方形

四、动力电池包是什么意思？为什么要一节一节串联(并联)后做成电池包

对主机厂家工程师而言，燃油汽车上是一个油箱，它是一个液体容积。但是看到电动汽车上是一个又一个动力电池包，打开电池包里面，有许多数不清的一节一节的电池。能不能把动力电池直接做成一个大的电池包呢？

手电筒里一般装了2节干电池，有的装3节，还有5节的。干电池规格有1号、2号、5号的。动力电池开始把一节电池，叫做单体、把一组并联起来叫做模组，把模组串联起来，叫电池包，把电池包串联起来叫做电池系统。

单体(或者叫单节)是电池产品的最小单位。能不能把电体电池做得很大。比如把3节干电池，做成一节放到手电筒里。实际上做不到，这是电化学电池原理的不足。干电池一节只能做1.5V，人们要3V的电源，必须是2节干电池串联。单节的容量也不能做很到，人们要容量很大的电源，必须要将单个电池并联起来。

图3 动力电池包内部结构

车载动力电源一般在300V、200A以上，目前的基本方法是单体电池并联起来成模组，模组电池串联起来成电池包，电池包串联起来成电源系统。

五、电池管理系统(BMS)是什么，其功能是什么？

12米电动公交车一般要6-8个电池包，每一个电池包里通过并联(串联)有上成白上千单体。可以想象，众多的、有一定差异的单体电池组织的电池系统，如何协调有序开展工作？很简单，有组织，必然有管理，与产生电池管理系统。

单体电池是物，当然管理电池工作的一定也"物"，而不是人。这个物自然是计算机管理系统。归结起来，电池管理系统(BMS)是运用计算机技术的智能管理系统。

锂离子动力电池工作过程：

在充放电的过程中，锂离子通过电解液穿过隔膜不停的在正负两极之间来回搬家。锂离子回搬家的数量，多了少了都不行，必须要进行控制，控制的好，就可以反复充电下去而不减少容量，否则就会让电池容量产生永久性的下降，甚至爆炸。

图4电池管理系统(BMS)管理对象及内容

电池管理系统与电动汽车的动力电池