為什么新能源車的動(dòng)力電池要做成超大號(hào)的電池包才能被裝到車?yán)铮侩y道一節(jié)南孚不夠嗎？

Part1：從小時(shí)候玩的四驅(qū)車說起

像我們小時(shí)候玩的四驅(qū)車，用的電池都是一節(jié)一節(jié)的，非常利于快速更換，而且還可以輕松地通過更大容量、更高輸出電壓的充電電池來提升加速性能和續(xù)航能力。

TVC廣告朗朗上口的“南孚聚能環(huán)，鎖住更多電量”，就是借四驅(qū)車的東風(fēng)被我這一代人所知。那么。新能源車的動(dòng)力電池又是什么樣子的呢？

這是北汽出品的高端“老年代步車”——Lite，圖中淡黃色的部分，就是為其供電的動(dòng)力電池組。按照技術(shù)手冊(cè)上的尺寸，我大概在實(shí)車上為大家標(biāo)注了一下動(dòng)力電池的大小和位置，畫圖水平一般，僅為示意，請(qǐng)大家見諒。

用虛線圈出的部分即為Lite的動(dòng)力電池組，Lite的坐姿之所以有點(diǎn)像面包車，完全拜平鋪在地板上的電池組所賜。

可以看出，Lite雖然是一輛長度不足3米，重量1噸不到的小車，但是動(dòng)力電池組還是占據(jù)了不少寶貴的乘坐空間。那么為什么汽車上的動(dòng)力電池為什么要做得這么笨重呢？像iPhone一樣做得輕薄一些不是更符合審美和對(duì)空間的需求嗎？

Part2：iPhoneXVS電動(dòng)車

之所以把動(dòng)力電池做成一個(gè)電池包再放到車?yán)?，是因?yàn)閮烧叻?wù)的對(duì)象和需要達(dá)到的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)完全不在一個(gè)量級(jí)中，而且差得很遠(yuǎn)。只有把很多個(gè)單體電池組合起來，才能應(yīng)付電動(dòng)車的需求。那么，在技術(shù)規(guī)范上，電動(dòng)車和iPhoneX的電池都有哪些根本性區(qū)別呢？

iPhoneXvs北汽Lite

我們以iPhone系列中的頂級(jí)型號(hào)——iPhoneX作為3C屆的代表，再拿前文提到的高級(jí)“老年代步車”——北汽Lite作為新能源汽車界的代表。兩者雖然都靠“電池”吃飯，但在技術(shù)細(xì)節(jié)上，主要存在以下幾個(gè)方面的不同

一、電池能量：電動(dòng)車數(shù)千倍于手機(jī)

首先，差別最明顯的就是電池的能量。

想想就知道，用來驅(qū)動(dòng)汽車的電池和用來給手機(jī)供電的電池壓根就不是一個(gè)量級(jí)的對(duì)手。iPhoneX電池容量為2716mAh，按照鋰電池3.7V的平均電壓來算，電池的能量頂天不過10Wh出頭；而另一邊，Lite的動(dòng)力電池組容量為16.4kWh，也就是16400Wh，相當(dāng)于1640只iPhoneX。

二、放電能力和熱量：電動(dòng)車萬倍于手機(jī)

其次便是放電的能力。拿IPhoneX玩吃雞，大概5個(gè)小時(shí)手機(jī)就需要充電了，那么計(jì)算下來，手機(jī)電池的輸出功率約為10Wh/5h=2W，而且5個(gè)小時(shí)玩下來，你的手機(jī)不出意外應(yīng)該可以為發(fā)燒而生了。

那么Lite電池的輸出功率又是多少呢？Lite電機(jī)最大輸出功率36kW，大體可以約等于動(dòng)力電池組的最大放電能力（不計(jì)算各種損耗），相當(dāng)于iPhoneX的18000多倍。放電能力上來了，放電過程中產(chǎn)生的熱量也大得驚人。

舉個(gè)例子，拿iPhoneX打5個(gè)小時(shí)游戲就燙得基本沒法上手，想象一下如果同時(shí)有18000多個(gè)iPhoneX同時(shí)向你傳熱，那該是一副什么樣的場(chǎng)景呢？

相信你的手會(huì)像上圖一樣外焦里嫩、肥而不膩。

皮歸皮，可事實(shí)就是這樣。汽車的動(dòng)力電池在放電過程中產(chǎn)生的熱量是驚人的，以至于絕大多數(shù)的車載動(dòng)力電池都需要配備冷卻系統(tǒng)才能安全工作。

雪佛蘭Volt水冷式動(dòng)力電池，散熱效果比直接拿嘴吹（風(fēng)冷）好得多，也是目前主流的散熱方案

以雪佛蘭2016年推出的Volt插電混動(dòng)版車型為例，水冷板起到的作用和用嘴吹iPhone背面是一樣的。只不過，這其中有一個(gè)效率的問題。

還有一種比較笨的辦法是直接用嘴吹——也就是自然風(fēng)冷

目前，動(dòng)力電池主流的散熱系統(tǒng)共分為兩大技術(shù)流派，一種是前面介紹過的液冷結(jié)構(gòu)，一種是借助風(fēng)扇和自然撞風(fēng)降溫的風(fēng)冷結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，還有一些“撈偏門”的冷卻方案，比如寶馬不久前退市的530Le插電式混動(dòng)轎車就將空調(diào)的制冷系統(tǒng)引入了動(dòng)力電池之中，這樣一來既精簡了汽車上的配件冗余，又節(jié)省了成本、降低了整備質(zhì)量。不然，采用水冷方案的話，電池包附近還要多出來一個(gè)水泵和一個(gè)散熱器。

液冷效率高，但一旦泄露整個(gè)電池組都有損壞的危險(xiǎn)；而風(fēng)冷成本低，在電池容量不大（換句話說就是續(xù)航里程不多），電機(jī)功率也不大（換句話說就是沒什么動(dòng)力需求），駕駛習(xí)慣不激烈（說白了就是純家用）的情況下，風(fēng)冷能有效地把售價(jià)拉下來，更親民一些。

三、電池壽命：電動(dòng)車10年左右手機(jī)2年上下

電池壽命是購買新能源車，尤其是純電動(dòng)車型的朋友們心里最繞不過去的疙瘩之一。畢竟和iPhone一樣，汽車上的動(dòng)力電池組也是有壽命的。

一般，我們以儲(chǔ)電性能衰減到80%為基準(zhǔn)，判斷一塊電池有無繼續(xù)使用下去的必要。

妥善充電的iPhoneX電池可在500次循環(huán)后仍保持原始電池容量的80%，按照一天一充來算，能用2年左右，2年以后要么換手機(jī)，要么換電池，符合“奸商”們的賺錢需求。而如寧德時(shí)代等一線大廠出品的電芯則能達(dá)到4000-5000次的循環(huán)壽命。

5000次是一個(gè)什么概念？假如你每天都恰好把電用光再把電充滿，日復(fù)一日不叫苦叫累的話，電池組的壽命可達(dá)10年以上，怪不得北汽可以給出8年或15萬公里質(zhì)保的時(shí)候一點(diǎn)兒都不帶慫的。

如果說電動(dòng)車的動(dòng)力電池組是姚明，那么手機(jī)用的電池則差了無數(shù)個(gè)郭敬明的距離。

光是以上三點(diǎn)，就足以說明手機(jī)電池和汽車動(dòng)力電池組完完全全是兩個(gè)數(shù)量級(jí)的產(chǎn)品。無論是千倍級(jí)的儲(chǔ)電能力，還是大到必須強(qiáng)制散熱的發(fā)熱能力，亦或是對(duì)使用壽命和衰減速度的嚴(yán)苛要求，都決定了汽車用動(dòng)力電池在iPhoneX面前是神一樣的存在。

然而，手機(jī)電池和汽車動(dòng)力電池最大的差距還不止是上述三點(diǎn)那么簡單，事實(shí)上手機(jī)電池的作用僅僅相當(dāng)于汽車動(dòng)力電池中的一個(gè)單體電芯，是組成動(dòng)力電池組最小的一份子。

汽車的動(dòng)力電池組其實(shí)就是一套有序安放數(shù)千個(gè)單體電芯，并且保證其安全運(yùn)行的豐巢式公寓。汽車動(dòng)力電池不僅要令每一個(gè)單體電芯都處在最佳工作狀態(tài)，還要協(xié)調(diào)它們之間的充放電關(guān)系和體質(zhì)，這樣才能最大程度的延長整個(gè)電池組的壽命，發(fā)揮循環(huán)充電的作用。

如此一來，電池組的體積就成為了一個(gè)不得不面對(duì)的問題，其也帶來了以下兩點(diǎn)主要的差異：

一、單體電芯：電動(dòng)車往往“集團(tuán)軍”特種，而手機(jī)喜歡單打獨(dú)斗

大多數(shù)手機(jī)的電池都只有一個(gè)電芯，就算多，最多也不超過兩個(gè)，畢竟手機(jī)的大小有限，每一個(gè)電芯我們稱之為一個(gè)Cell。如果你外掛了與手機(jī)殼一體的備用電芯，那當(dāng)我什么都沒說。

由于都是鋰電池，所以iPhoneX電池的電壓和汽車動(dòng)力電池單個(gè)電芯的電壓基本是一致的，都在3.7V左右，滿電狀態(tài)下可達(dá)到4.2V，但這么低的電壓是無法用來驅(qū)動(dòng)電機(jī)的啊，就算可以驅(qū)動(dòng)，那么想必電機(jī)輸出的馬力也不會(huì)太大，你總不想滿大街的電動(dòng)車都慢得像自行車一樣吧。

串并聯(lián)是實(shí)現(xiàn)“人多力量大”的必經(jīng)之路

要想讓電機(jī)發(fā)揮威力，我們必須將整個(gè)電池組的輸出電壓提上來，最好的辦法就是初中物理課本上教會(huì)我們的串并聯(lián)。

一般來說，汽車動(dòng)力電池的輸出電壓在450V以內(nèi)，那就是約110個(gè)Cell串聯(lián)起來才能形成的電壓，但是這么多個(gè)Cell總不能像我們初中時(shí)學(xué)過的簡單串聯(lián)連接在一起吧，否則光用來連接它們的導(dǎo)線就能能繞地球一圈了。

于是，就有了模組（Module）這個(gè)概念。就像組長、班長、小隊(duì)長一樣，每12個(gè)或14個(gè)Cell被編為一個(gè)Module，然后每個(gè)Module都肩負(fù)著充放電、并及時(shí)向上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)工作的任務(wù)，人多力量大。那么所有的Module都要向誰匯報(bào)工作呢？

BMS電池管理系統(tǒng)

所有Module的頭兒叫BMS電池管理系統(tǒng)（BatteryManagementSystem），其實(shí)在實(shí)際的量產(chǎn)車中BMS可不像上面圖中幾個(gè)小盒子那么簡單，而是“下設(shè)了一系列辦公機(jī)構(gòu)”分工協(xié)作，每個(gè)辦公機(jī)構(gòu)都有自己的職責(zé)范圍——他們不僅要照顧好每一個(gè)Module都健健康康地吃喝拉撒，還要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)表現(xiàn)好的Module（性能正常）和表現(xiàn)不好（出現(xiàn)過放、過充或損壞等問題）的Module的關(guān)系，以免出現(xiàn)木桶效應(yīng)。

木桶效應(yīng)大家應(yīng)該都知道，咱們就不啰嗦了。串并聯(lián)連起的Cell就像上圖中的木桶一樣，如果某一個(gè)Cell的性能下降了，那就會(huì)影響整個(gè)電池組的儲(chǔ)電和放電性能。BMS電池管理系統(tǒng)最大的用處便是解決這一問題，順便說一句，動(dòng)力電池的木桶效應(yīng)也是目前國內(nèi)外一線電池大廠最難克服、也最急需克服的核心問題。

如果一個(gè)Cell出現(xiàn)了問題，那么BMS一般將通過主動(dòng)平衡或被動(dòng)平衡兩種辦法來平衡不同Cell之間的性能，目的是讓性能優(yōu)秀的電芯多充電或多放電來彌補(bǔ)出問題電芯的缺口，以實(shí)現(xiàn)整體性能的最大化。但如果某一個(gè)Cell天生體質(zhì)太差，那么也將無濟(jì)于事了。

二、電池的工作環(huán)境：電動(dòng)車比手機(jī)惡劣得多，但也矯情得多

一到冬天，無論是哪家品牌的車在續(xù)航里程上都會(huì)多多少少的出現(xiàn)明顯的衰減。說明什么？汽車動(dòng)力電池對(duì)于工作環(huán)境，尤其是溫度的要求十分苛刻（防水倒還在其次）。

與iPhoneX-20°到60°的工作溫度相比，純電動(dòng)汽車最適宜的工作環(huán)境只有0-30°的范圍內(nèi)，過熱過冷都不行。

別克Velite6動(dòng)力電池組內(nèi)部的加熱器

過熱的話，我們可以拿水泡（水冷）、用嘴吹（風(fēng)冷），而太冷的話就只能靠電池組內(nèi)部的加熱器來讓電池盡快暖和起來了。

所以說，汽車的動(dòng)力電池是需要一個(gè)理想的環(huán)境才能發(fā)揮最大性能的，而不是像手機(jī)那樣，用個(gè)一兩年就該換了。介紹完這些，你大概就能明白iPhoneX的電池和汽車的動(dòng)力電池組差得有多大了吧！

總結(jié)

一個(gè)是讓你痛痛快快用兩年就換下一個(gè)，還買這個(gè)牌子；另一個(gè)是讓你痛痛快快用很久，然后給孩子買這個(gè)牌子。