為啥電池要做成那么大的一個(gè)電池包才能裝到車(chē)?yán)铮?/p>

像我們平時(shí)看到的電子設(shè)備的電池，都是一節(jié)一節(jié)或者是一塊一塊的，非常便于拆換，而且還可以輕易地拓展電池盒加大續(xù)航能力。那么，汽車(chē)的電池為啥會(huì)設(shè)計(jì)的那么笨重呢？

今天，我們就要來(lái)講一講，手機(jī)上的電池，和汽車(chē)上的動(dòng)力電池，有哪些地方不一樣？

我們以剛上市的iphoneX的電池作為手機(jī)界的代表，再拿剛在廣州車(chē)展發(fā)布的全新BMW5系插電式混合動(dòng)力作為汽車(chē)界的代表。先看以下幾點(diǎn)：

1、電池能量

首先，最明顯的差別就是電池的體量。iphoneX電池的容量為2716mAh，按照3.7V的鋰電池平均電壓來(lái)看的話(huà)，電池的能量就是10wh。而另一邊，5系動(dòng)力電池的電池能量為13kwh，也就是13,000wh，相當(dāng)于1300只iphoneX的電池能量。

2、放電能力

再看放電的能力，拿滿(mǎn)電的iphoneX玩王者榮耀，大約玩5個(gè)小時(shí)手機(jī)就需要充電了，那么計(jì)算下來(lái)，手機(jī)電池的輸出功率大約在2W，這樣子玩下來(lái)，手機(jī)電池基本上是發(fā)燙的。

放到5系上，5系在純電模式下可以以140km/h的速度高速行駛，此時(shí)達(dá)到電機(jī)的最大輸出功率70kW，也就是約等于是電池的輸出能力，相當(dāng)于iphoneX的35,000倍。那么，放電的發(fā)熱量的差別也很驚人，所以汽車(chē)的動(dòng)力電池基本上都要配備冷卻系統(tǒng)才能安全工作。

3、電池壽命

通常按照儲(chǔ)電性能衰減到80%為基準(zhǔn)，判定一塊電池的充放電壽命，一般手機(jī)電池會(huì)做到1000次，使用期為兩年多。

而5系動(dòng)力電池中電芯的性能，可以進(jìn)行5000次的充放電才衰減到80%，所以從工藝要求和成本上，也會(huì)有更高的要求。5000次什么概念呢？假如你有每天給車(chē)充滿(mǎn)電的好習(xí)慣，日復(fù)一日從不間斷，那這個(gè)電池可以用上十多年，怪不得汽車(chē)廠(chǎng)商可以給出8年12萬(wàn)公里的電池質(zhì)保一點(diǎn)都不帶慫的。

光這三點(diǎn)，就可以說(shuō)明，手機(jī)電池和汽車(chē)動(dòng)力電池完完全全是兩個(gè)數(shù)量級(jí)的產(chǎn)品，不論是千倍級(jí)的儲(chǔ)電能力、大到必須進(jìn)行熱管理的放電能力還是對(duì)電池壽命的嚴(yán)苛要求，都決定了汽車(chē)動(dòng)力電池設(shè)計(jì)上的復(fù)雜程度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于手機(jī)電池的。

而且事實(shí)上，手機(jī)電池的作用其實(shí)僅相當(dāng)于汽車(chē)動(dòng)力電池中一個(gè)單體電芯（Cell）的功能，都是最小的電能儲(chǔ)存件。也可以認(rèn)為，汽車(chē)的動(dòng)力電池，就是一套對(duì)成百上千個(gè)單體電芯（Cell）進(jìn)行安裝放置并且管理運(yùn)行的電池大樓。汽車(chē)動(dòng)力電池不光要進(jìn)行充電放電的控制，還要令電池組中每個(gè)單體電芯都能處于合理的工作狀況，并且把電池的循環(huán)壽命充分發(fā)揮出來(lái)。

那么，差別不僅僅體現(xiàn)在了體量上，而且還有因?yàn)轶w量問(wèn)題所帶來(lái)的一切問(wèn)題！于是還有以下幾點(diǎn)差異。

4、組織形式

手機(jī)電池大多數(shù)是單體電池，就算有多個(gè)，基本也不會(huì)超過(guò)2個(gè)，那么每一個(gè)電池我們稱(chēng)其為一個(gè)Cell，也就是電芯的概念。

由于都是鋰電池，手機(jī)和汽車(chē)的電池電壓大小基本上是一致的，一般都是在3.7V附近，滿(mǎn)電狀態(tài)下可以達(dá)到4.2V，再充的話(huà)電池就要壞了。但是汽車(chē)沒(méi)法用3.7V的電壓去驅(qū)動(dòng)呀！否則傳輸?shù)碾娋€(xiàn)得老粗老粗了，所以必須把一堆電池串聯(lián)起來(lái)，形成更高的電壓去提高能源的效率。

那就需要把電芯（Cell）們組織起來(lái)一起工作，一般汽車(chē)動(dòng)力電池的電壓會(huì)在450V以?xún)?nèi)，那就是約100個(gè)Cell串聯(lián)起來(lái)以后形成的電壓。但是這么多Cell沒(méi)法傻瓜式的一個(gè)挨著一個(gè)疊100多層呀！

于是，就有了模組（Module）的概念，就像生產(chǎn)隊(duì)時(shí)期，村里分大隊(duì)的概念一樣，一般是12個(gè)Cell或者14個(gè)Cell組成一個(gè)Module。然后每個(gè)Module有著分管麾下所有Cell的職能，出問(wèn)題了隨時(shí)向上級(jí)匯報(bào)。

那這個(gè)上級(jí)是誰(shuí)呢？我們叫做電池管理系統(tǒng)，也就是我們經(jīng)常聽(tīng)說(shuō)的BMS（BatteryManagementSystem）。而且，BMS并不是一個(gè)盒子的范疇，而是涉及到各種傳感器（如電芯監(jiān)控單元）、控制器（如電池管理主控制器）、執(zhí)行器（如開(kāi)關(guān)盒）一系列元件所組成的一個(gè)管理系統(tǒng)，這個(gè)上級(jí)要確保下面每個(gè)大隊(duì)里的每一個(gè)勞動(dòng)力都健健康康地吃喝拉撒，為實(shí)現(xiàn)清潔持久的動(dòng)力能源而協(xié)同一致。

5、工作環(huán)境

如何保障汽車(chē)動(dòng)力電池的高效能高壽命？那就出現(xiàn)另一個(gè)區(qū)別了，就是電池的工作環(huán)境。和手機(jī)-20°C至60°C的工作溫度相比，汽車(chē)動(dòng)力電池的工作條件更為矯情，一般會(huì)控制在0-30°C的范圍內(nèi)。

同時(shí)，電池對(duì)工作環(huán)境的氣壓和濕度也有更高的要求，一般會(huì)通過(guò)一道防爆閥來(lái)平衡內(nèi)外壓力并且阻止外界的水蒸氣進(jìn)入。也正是因?yàn)樽隽诉@些工作條件的建設(shè)，汽車(chē)動(dòng)力電池的壽命才得以比手機(jī)電池更長(zhǎng)。

那么，溫度怎么來(lái)控制呢？因?yàn)楦吖β蕰r(shí)電池的快速放電會(huì)堆積大量的熱量，一旦溫度過(guò)高，不光電池壽命會(huì)受到極大的摧殘，整個(gè)電池包甚至?xí)虼吮ㄆ鸹穑浅ＮｋU(xiǎn)。

飛機(jī)上行李艙內(nèi)溫度較高（約60°C）故不允許托運(yùn)鋰電池，電子產(chǎn)品進(jìn)微波爐加熱會(huì)炸均是因?yàn)檫@個(gè)原因。所以，汽車(chē)的動(dòng)力電池，都必須配有一套專(zhuān)屬的冷卻系統(tǒng)，常見(jiàn)的做法會(huì)有一套單獨(dú)的水循環(huán)系統(tǒng)來(lái)對(duì)電芯來(lái)進(jìn)行降溫，確保電池最佳的工作溫度。

但也有例外，全新BMW5系插電式混動(dòng)車(chē)型就利用了空調(diào)的制冷系統(tǒng)對(duì)電池進(jìn)行冷卻，這種功能整合減少了汽車(chē)上的配件冗余，同時(shí)也節(jié)約了成本減輕了重量。否則，電池包的體積至少要再大一個(gè)疙瘩出來(lái)，用來(lái)放一個(gè)水泵和一個(gè)散熱器。

6、安全要求

手機(jī)電池的生產(chǎn)，由于批量非常大，一般會(huì)追求利益最大化，設(shè)計(jì)邊界往往就卡在安全線(xiàn)內(nèi)一點(diǎn)點(diǎn)，有點(diǎn)像在刀尖上跳舞的意思。三星Note7就是屬于跳舞太大意了，直接炸了十幾萬(wàn)用戶(hù)。

但是這種事情放在汽車(chē)上，則是一萬(wàn)個(gè)不允許的，這個(gè)一旦炸了，不光是車(chē)上的一家?guī)卓谌说纳峙缕?chē)企業(yè)的生命也一起葬送在電池上了。

所以，對(duì)于汽車(chē)動(dòng)力電池的驗(yàn)證過(guò)程是極其嚴(yán)苛的，像BMW的動(dòng)力電池包，會(huì)針對(duì)擠壓、震動(dòng)、內(nèi)部加壓、噴水、火燒、腐蝕、浸泡等多種極端工況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，確保在裝車(chē)之后的使用過(guò)程中動(dòng)力電池的安全方面可以萬(wàn)無(wú)一失。

7、工藝要求

上文中，介紹汽車(chē)電池為了有高電壓，所以是串聯(lián)的，但是串聯(lián)的電芯會(huì)產(chǎn)生“木桶效應(yīng)”，這是汽車(chē)動(dòng)力電池最需要克服的核心難題。

眾所周知，“木桶效應(yīng)”意味著水桶裝水的能力取決于最低的那塊木板，串聯(lián)在一起的電芯們也是這樣的，由于是串聯(lián)，所以各個(gè)電芯之間進(jìn)行的電荷轉(zhuǎn)移是一致的，那么當(dāng)一個(gè)電芯的充電上限降低了，或者放電下限上升了，都會(huì)影響整個(gè)電池組的儲(chǔ)電能力。

在電池管理上，一般通過(guò)被動(dòng)均衡和主動(dòng)均衡兩種辦法去平衡電芯的性能，目的是令其他電芯做出一些額外的充放電行為去遷就那塊最差的電芯，以實(shí)現(xiàn)整體性能的最大利用。但如果電池在生產(chǎn)或者使用過(guò)程中，出現(xiàn)了性能良莠不齊，那就會(huì)產(chǎn)生極大的性能衰退和資源浪費(fèi)。

那用什么辦法來(lái)確保電池性能的一致性呢？上面也介紹了一些，通過(guò)溫度的管理來(lái)讓電芯的工作溫度穩(wěn)定一致，衰減程度也趨于同步。

另外方面，在生產(chǎn)電池的時(shí)候，就要求電芯產(chǎn)品的性能也穩(wěn)定一致。寶馬的動(dòng)力電池工廠(chǎng)，就把模組的裝配生產(chǎn)放在了自己工廠(chǎng)里進(jìn)行，工廠(chǎng)將CATL（寧德時(shí)代）的電芯送到產(chǎn)線(xiàn)上，通過(guò)電芯檢測(cè)、等離子除污、貼絕緣膜、極光焊接、視覺(jué)化智能檢測(cè)之后，在一個(gè)穩(wěn)定溫度低濕度的環(huán)境中封裝成模組，之后再拼接成雙模組，最后再完成動(dòng)力電池包的總裝。

最后完成的動(dòng)力電池包，大約就是這個(gè)樣子的。全新BMW5系插電式混合動(dòng)力車(chē)型的電池包是由4個(gè)雙模組組成的，也就是8個(gè)單模組，每個(gè)模組是12塊電芯，總共是96塊電芯。

所以說(shuō)，汽車(chē)的動(dòng)力電池包，就是要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)理想的環(huán)境去管理這么多的電芯，使其性能可以滿(mǎn)足汽車(chē)的使用需要，包括性能、安全、耐久性。而不是像手機(jī)那樣，使用了兩年左右，如廠(chǎng)家所愿，也如你所愿，差不多就該換一臺(tái)了。

介紹完這些，相信大家可以大致理解手機(jī)電池和汽車(chē)動(dòng)力電池的差別了吧！

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，一個(gè)產(chǎn)品是讓你用爽了趕緊買(mǎi)下一臺(tái)，還買(mǎi)這個(gè)品牌；另一個(gè)產(chǎn)品是讓你用爽了但用很久，然后下一臺(tái)給孩子也買(mǎi)這個(gè)品牌。