一节锂电池的输出电压只有3.7V左右，容量也只有4000mA·h左右，无法达到电动汽车行进与续航的要求。因此必须以一定的方式将众多的锂电池组合起来，共同为汽车供电。

1.单体电池（cell）

单体电池指的就是某个锂电芯，例如一个3.2V三元聚合物锂电芯就是一个单体电池。锂电池单体一般按封装的方式分成3种：圆柱锂电池、方体锂电池和软包锂电池。锂电池是组成动力电池包的最基本元素，一般能提供的电压在3~4V之间。常见的单体电池形状如表2-6所示。

表2-6

（续表）

根据IEC61960标准，锂电池标识由3个字母和若干数字组成。

（1）第一个字母标示电池负极材料，I：锂离子电极，L：锂金属电极或锂合金电极。

（2）第二个字母标示电池正极材料，C：基于钴的电极，N：基于镍的电极，M：基于锰的电极，V：基于钒的电极。

（3）第三个字母标示电池形状，R：圆柱形电池，P：方形电池。

（4）数字。

①圆柱形电池型号用5位数字表示，分别表示电池的直径和高度，前两位表示直径，后两位表示高度，直径的单位为mm，高度的单位为mm。

②方形电池型号用6位数字表示，前两位表示电池的厚度，中间两位表示宽度，最后两位表示高度，单位为mm。

③扣式电池型号用4位数字表示，前两位表示直径，后两位表示高度，直径的单位为mm，高度的单位为mm。

ICR18650：表示一个圆柱形二次锂离子电池，正极材料为钴，直径约为18mm，高约为65mm。

ICP083448：表示一个方形二次锂离子电池，正极材料为钴，厚度约为8mm，宽度约为34mm，高约为48mm。

2.电池组（Batteries）

电池组也称为动力电池模组，是指动力电池单体经由串、并联方式组合并加保护线路板及外壳后，能够直接提供电能的组合体，是组成动力电池系统的次级结构之一，如图2-12所示。电池组是新能源汽车维修过程中，对动力电池维修更换的最小单元。

图2-12　动力电池模组

电池单体相互串联，可以使动力电池模组输出电压升高。电池单体相互并联，可以使动力电池模组的输出容量增加，电压不变。也可以使用串并联混联的方法，既让输出电压升高，又让输出容量增加。例如：如图2-13所示，把3节电压3.7V容量 3000mA·h的锂离子电池并联起来（3P），总电压达到3.7V，容量达到了9000mA·h。然后，再把2组并联在一起的电池（2S）串联起来，这样，动力电池模组的总电量就可以从3000mA时提高到9000mA时，输出电压也升高到了7.4 V。这种接法称作“三并两串 （3P 2S）”，它的意思是把2组由3节电池并联在一起的电池组串联起来。

图2-13　动力电池模组的构建

3.电池包（pack）

电池包一般是由多个电池组（Batteries）集合而成的，同时，还加入了电池管理系统（BMS）等，也就是电池厂最后提供给用户的产品。我们在新能源汽车底部看到的就是一个完整的电池包。在新能源汽车维修企业，一般不允许拆开电池包更换电池组，更不允许更换单体电池，只能整体更换电池包。东风新能源汽车的电池包如图2-14所示。

(www.daowen.com)

图2-14　东风新能源汽车的电池包

图2-15是北汽EV200动力电池包的组成示意图，共由26个电池组组成，电池组有3P3S和3P4S、3P5S三种模式。电池包中还集装了3个温度传感器、4根电压检测线（V1、V2、V3、绝缘监控）、1个电流传感器、3个直流接触器、1个预充电电阻、若干电芯电压均衡采集线、1个检修开关。

图2-15　EV200动力电池包组成

单体电池为镍钴锰三元锂电池的容量为30.5A·h，电压范围3.0~4.15V，额定电压3.65V，电芯并联的个数：3个，30.5A·h×3=91.5A·h；电芯串联的总个数：91个，电压范围270~377V；电池包额定电压 332V（3.65×91），总电量30.4kW·h。

电池系统循环寿命（90%） ≥3000次，低功率交流充电3.3kW；直流快充30min充至80%；快速充满电时间为1h，慢充为8~9h。

4.新能源汽车动力电池模组的控制

电池管理系统（BMS）（图2-16），即Battery Management System，通过检测电池组中各单体电池的状态来确定整个电池系统的状态，并根据它们的状态对动力电池系统进行对应的控制调整和策略实施，实现对动力电池系统及各单体电池的充放电管理，以保证动力电池系统安全稳定运行。

BMS作为衔接电动汽车电池组、整车系统和电机的重要纽带，负责对汽车电动系统进行全面管理，主要包括三大核心功能，分别为数据采集、电池状态估算、单体电池间的均衡。

（1）数据采集，即对动力电池模组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包的总电压进行监控，并建立数据档案。数据采集为SOC估算模型提供基础，为进一步优化和开发新型电池、充电器、电机等提供资料，为离线分析系统提供故障依据。

（2）电池状态估算包括对电池组荷电状态（SOC）、功率状态（SOP）、健康状态（SOH）等估算。其中SOC参数是估算电池状态的基础，公司的核心竞争力源于估测SOC的精度与鲁棒性，精度越高，对于相同容量的电池，可以有更高的续航里程，高精度的SOC估算可以有效地降低所需要的电池成本。

（3）采用均衡技术的目的在于消除单体电池间的不一致性，该技术对于维护新能源车动力电池健康是至关重要的。

图2-16　电池管理系统

电池组均衡性的重要意义：

生产制造和使用过程的差异性，造成了动力电池单体天然就存在着不一致性。不一致性主要表现在单体容量、内阻、自放电率、充放电效率等方面。单体的不一致，传导至动力电池包，必然地带来了动力电池包容量的损失，进而造成寿命下降。有研究表明，单体电芯20%的容量差异，会带来电池包40%的容量损失。电池单体的不一致，会随着时间的推移，在温度以及震动条件等随机因素的影响下进一步恶化。

为解决“电池一致性问题”，业内普遍使用电池均衡技术，如图2-17所示。目前，业界把主流电池均衡技术分为被动均衡法（能耗分流法）、主动均衡法（动态均衡法）、内均衡法（自然均衡法）3种。

①被动均衡法。是通过放电均衡的办法让电池组内的电池电压趋于一致。在传统能耗型BMS中，以被动均衡为主，采用单体电池并联分流能耗电阻的方式且只能在充电过程中做均衡工作，多余的能量被消耗到消耗电阻上，效率为零。

图2-17　均衡法示意图

被动均衡法的特点是原理简单，容易实现，当均衡电流较小时，器件成本相对较低。但存在两大问题：一是电阻能消耗放电，浪费能量，产生热量；二是由于放电电阻不可能选得太小，充电结束时，根据电池特性往往小容量电池的电压最高，在静态均衡时，放掉的恰恰是小容量电池的电量，反而加大了电池间的互差。

②主动均衡法。主动均衡，运用储能器件等，将荷载较多能量的电芯部分能量转移到能量较少的电芯上去。主动均衡法的主要特点有采用DC/CD双向有源均衡电路，均衡效率高；充电、放电和静态过程中都做均衡；平衡电流大，均衡速度较快。但也存在两大问题：一是技术复杂，成本高，实现困难；二是频繁切换均衡电路，对电池造成的伤害大，影响电池的寿命。

目前，无论是被动均衡技术还是主动均衡技术，都不能很好地解决问题。

③内均衡法。是利用BMS在对串联电池充电的过程中，通过调节充电电流和控制充电电压的拓扑算法，使得电池组中各单体电池荷电量达到基本一致。

内均衡技术的特点是算法简单；没有能量损失；没有增加附加的充放电过程，不影响电池寿命；不增加硬件设备。但如果电池的荷电量相差很大，则需要较长的时间才能均衡。