動力電池系統(tǒng)對于電動汽車而言，猶如汽油之于傳統(tǒng)燃油車，是車輛的重要能量來源或唯一能量來源。我們知道，動力電池（電芯）技術(shù)是電動汽車的三大核心技術(shù)之一，但是如果考慮技術(shù)復雜度和重要性，動力電池系統(tǒng)集成技術(shù)比動力電池的單體技術(shù)尤有過之。

動力電池系統(tǒng)內(nèi)部，除了作為能量載體的動力電池之外，還包括電池管理系統(tǒng)（BMS）、電壓/電流/溫度傳感器（也可能有煙霧/化學/濕度傳感器）、熱管理系統(tǒng)、高低壓線束/連接器、開關(guān)器件（繼電器、保險絲、MSD等）、安裝組件（支架，托盤、壓桿、螺栓等）、殼體、輔助組件（密封圈、橡膠墊、密封膠、卡扣、扎帶）等。動力電池系統(tǒng)產(chǎn)品，涉及的專業(yè)領(lǐng)域包括電子、電氣、信息、軟件工程、半導體、電磁學、材料、電化學、化學工程、機械工程、傳熱學、工程熱力學、流體力學等眾多學科（圖1），技術(shù)整合難度和系統(tǒng)集復雜度可想而知。

圖1動力電池系統(tǒng)構(gòu)成與相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域

做個形象的比喻，動力電池系統(tǒng)如同一支軍隊，要打一場持續(xù)很久的戰(zhàn)爭（5～10年）。系統(tǒng)里面的一個個動力電池單體（電芯），就是軍隊的特種單元——士兵，承擔基本的特種任務（存儲或釋放電能），是軍隊的基石。電池管理系統(tǒng)（BMS）如同軍隊的司令部，接受上級指令（通信），搜集情報（采樣），運籌帷幄（計算），下達特種命令（控制），必要時還要做戰(zhàn)術(shù)后撤（保護）。熱管理系統(tǒng)如同軍隊的后勤保障體系，為了保障士兵能夠打勝仗，需要令其吃好喝好睡好（加熱或冷卻），保持較佳的戰(zhàn)斗狀態(tài)。各類傳感器如同偵察兵，負責情報采集，線束和連接器則如同通信和運輸系統(tǒng)，負責信息的傳遞和兵力的輸送。其他一些組件，就好像軍隊的各類物資，雖不承擔主要職能，但是對戰(zhàn)爭勝負都有重大影響。

在動力電池系統(tǒng)的生命周期中，可能要經(jīng)歷各種各樣的情況，有時候在低于–30℃的冰天雪地，寒冷干燥；有時候在夏季的太陽下暴曬，溫度高達50℃以上，酷熱潮濕；有時候在海邊，受到鹽霧侵蝕；有時候要涉水，甚至會長時間浸泡在水中；有時候要跨越艱難險阻的道路，經(jīng)受強烈的振動；有時候還會遇到強烈的碰撞，以至于扭曲變形。可是不管使用環(huán)境如何變化，動力電池系統(tǒng)都應該能夠穩(wěn)定可靠地工作，直至達到產(chǎn)品退役的條件，這才算是合格的產(chǎn)品。

系統(tǒng)簡單模型

系統(tǒng)安全分析需要將復雜系統(tǒng)簡化成易于理解的物理、電氣和數(shù)學模型，讓分析人員能夠非常清晰地了解組成系統(tǒng)的子系統(tǒng)、子系統(tǒng)之間的接口，系統(tǒng)與外部環(huán)境的接口，系統(tǒng)如何運行，以及系統(tǒng)的功能等要素。

動力電池系統(tǒng)的定義：動力電池系統(tǒng)是一個能量存儲裝置，包括電池單體（電芯）或電池模組，電路和電控單元（電池管理系統(tǒng)），以及相關(guān)的電氣和結(jié)構(gòu)組件。我們將動力電池系統(tǒng)的簡單物理模型描繪成圖2所示。

圖2動力電池系統(tǒng)物理框圖

從圖2可以看出，動力電池系統(tǒng)被特定的環(huán)境和邊界所包圍，內(nèi)部子系統(tǒng)包括電芯、電池管理系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、高低壓電氣組件（開關(guān)、保險絲、線束、連接器等），以及相關(guān)的結(jié)構(gòu)組件（殼體、緊固件等），系統(tǒng)與外部的接口包括通風接口，高壓接口、低壓和通信接口、冷卻接口、安裝接口等。基于上述子系統(tǒng)及接口，進一步描繪系統(tǒng)的電氣模型，如圖3所示。

圖3動力電池系統(tǒng)電氣模型框圖

系統(tǒng)的相關(guān)屬性

系統(tǒng)的屬性為系統(tǒng)的設(shè)計、構(gòu)造、運行和分析提供了框架，所以定義和理解系統(tǒng)關(guān)鍵屬性是非常必要的，也是進行安全分析工作的基礎(chǔ)和前提。

在本文中，我們初步梳理動力電池系統(tǒng)的屬性，將其歸納如表1所示。

表1動力電池系統(tǒng)屬性

以上所整理的內(nèi)容，并不是動力電池系統(tǒng)的全部屬性，而僅僅作為一個示例，啟發(fā)大家思考。為了進行完整徹底的危險分析，必須理解系統(tǒng)的每個屬性，制定完整的系統(tǒng)屬性表，并對屬性之間的相互關(guān)系有充分認識，從而保證對整個系統(tǒng)進行全面的安全分析，而不是只分析局部。

舉例來講，系統(tǒng)的通信異常，可能導致電池管理系統(tǒng)接收到錯誤的數(shù)據(jù)，造成動力意外中斷或動力輸出不能按要求關(guān)斷，進而發(fā)生事故。這意味著通信功能會對系統(tǒng)的開通和關(guān)斷功能產(chǎn)生影響，并造成安全危險，我們在做系統(tǒng)安全分析時就需要考慮安全防范措施，如果分立考慮通信功能和開通/關(guān)斷功能，就難以發(fā)現(xiàn)它們之間的相互作用，從而遺漏隱藏的安全危險。

各大車企所用電池

在中國，電動汽車的發(fā)展還處于發(fā)展的初期水平，各系統(tǒng)均沒有形成一定程度的技術(shù)水平，如電動車的模塊化平臺建設(shè)、車身輕量化設(shè)計以及整車輕量化設(shè)計、電動車專用底盤懸掛（以及輕量化設(shè)計）、電動車驅(qū)動系統(tǒng)（高效、節(jié)能的電動機）、車輛控制系統(tǒng)以及動力電池組，而電動車最主要的突破點就是能量儲存系統(tǒng)--電池。如何研發(fā)出高能量、低成本、小體積、損耗低的高性能電池，是擺在各大汽車廠商和電池廠家面前最主要的問題，也是研發(fā)的重點，且不論實力如何，我們先來看看目前主流的電動汽車都用的是那些電池品牌吧！

比亞迪：采用自己研發(fā)的磷酸鐵鋰電池

比亞迪采用的是自己的電池技術(shù)磷酸鐵鋰電池，它擁有較好的電池性能和穩(wěn)定性，但在低溫環(huán)境下，磷酸鐵鋰電池的性能損耗大，導電性或會受到影響，旗下的秦、e6和唐這些插電式混合動力車型和純電動車型，無論從產(chǎn)品本身來講，還是市場口碑等各方面都走在了行業(yè)的前沿。

騰勢：采用比亞迪的磷酸鐵錳鋰電池

比亞迪與戴姆勒合資的新能源汽車品牌騰勢電動車，電池技術(shù)自然采用的是非常成熟化的比亞迪磷酸鐵錳鋰電池，續(xù)航可達300公里，融合了奔馳精湛的造車工藝和比亞迪在電池、電機、電控領(lǐng)域的尖端技術(shù)，可謂是強強聯(lián)合。在30萬元左右的純電動車市場，騰勢暫無競爭對手。

通用：采用LG化學電池

通用汽車現(xiàn)款雪佛蘭沃藍達插電式混合動力車等車型搭載了來自LG化學的電池。據(jù)說2017年或2018年一輛續(xù)航里程能達到320公里電動車將要上市，續(xù)航里程也許不是它的賣點，這輛電動車的亮點是售價才30000美元。雖然通用汽車還沒有證實這條消息，但是很多人認為這輛車應該就是雪佛蘭BoltEV了，這輛車就是使用了LG所生產(chǎn)的電池。

寶馬：采用三星SDI的電池

寶馬與三星SDI合作研發(fā)了新的電動汽車電池技術(shù)，兩年后計劃將三星SDI的電池訂單從現(xiàn)在的20%提升至30%。作為寶馬汽車的獨家電池合作商，三星SDI將提高對寶馬i3和i8插電混動跑車的供應，并且對于寶馬未來的混動車型它也將提供電池供應，比如寶馬X5插電混動版等。

寶馬與三星SDI在鋰離子電池方面的合作始于2009年，由后者為其i品牌供應鋰電池芯。日前寶馬和三星SDI所簽署的合作協(xié)議價值預計達數(shù)十億歐元，根據(jù)新協(xié)議，兩家公司將共同開發(fā)下一代電池材料以及其它電池相關(guān)技術(shù)，而電池部分通常占到電動車制造成本的30%到40%。

特斯拉：采用松下18650電池

特斯拉頂配的ModelS使用了接近7000塊松下NCR186503100mah電池，對電池兩次分組，做串并聯(lián)。設(shè)置傳感器，感知每塊電池的工作狀態(tài)和溫度情況，由電池控制系統(tǒng)進行控制。防止出現(xiàn)過熱短路溫度差異等危險情況。

大眾汽車：采用松下和三星電池

當下，大眾集團正在研發(fā)超級電池技術(shù)，此電池技術(shù)的核心就是鋰離子電池單元技術(shù)，能量密度相當于現(xiàn)有電池能量密度的5倍，而大眾汽車CEO馬丁·文德恩2015年11月曾表示：“我認為固態(tài)電池技術(shù)應用潛力巨大，應用該技術(shù)很有可能將電動車續(xù)航里程提升至700公里。”公司未來所有的電氣化車輛可能轉(zhuǎn)向單一的鋰離子電池單元設(shè)計。雖然電池車型號規(guī)格各異，但統(tǒng)一的電池單元可以采用不同的封裝數(shù)量與方式，滿足各類需求。集團的目標是通過簡化電池單元設(shè)計降低電池成本66%。

榮威：采用自己研發(fā)的磷酸鐵鋰電池

榮威E50驅(qū)動電機的電池組是榮威自主研發(fā)的磷酸鐵鋰電池，電池容量為18kWh，得益于先進的電池管理系統(tǒng)，這套電池的循環(huán)壽命可以達到2000次，日歷壽命高達10年。

榮威550plugin采用的是磷酸鐵鋰電池，磷酸鐵鋰電池是用來做鋰離子二次電池的，現(xiàn)在主要方向是動力電池，相對NI-H，Ni-Cd電池有很大優(yōu)勢。

北汽：電池產(chǎn)品多元化

北汽E150EV的電池采用的是中外合資普萊德的磷酸鐵鋰高性能動力電池，能滿充滿放3000次后仍保留80%的電容量，E150EV的電池組采用了全封閉式組裝工藝，能使E150EV在0.5m的深水中行駛半小時依然能做到安然無恙。E150EV具有獨特的動力電池底盤保護倉技術(shù)，能使動力電池安全置于四輪形成的穩(wěn)定縱橫梁結(jié)構(gòu)之間，即使車輛發(fā)生嚴重碰撞，電池組也能確保安全無憂。

北汽EU260和EV200純電動車則采用的是北汽與韓國SKI合資成立的北京電控愛思開科技有限公司BESK提供的三元鋰電池，其技術(shù)起點高于國內(nèi)其他車廠普遍使用的非比亞迪產(chǎn)磷酸鐵電池。由于生產(chǎn)線全自動化，生產(chǎn)工藝水準和產(chǎn)品質(zhì)量統(tǒng)一性與韓國SKI原廠始終保持一致。這使得北汽北汽EU260和EV200的整車競爭力大幅提升。

江淮：電池管理系統(tǒng)與華霆動力聯(lián)合研發(fā)

江淮第五代電動車采用三元鋰電，電池管理系統(tǒng)與華霆動力聯(lián)合研發(fā)，華霆動力董事長周鵬2009年前在特斯拉擔任研發(fā)總監(jiān)和動力系統(tǒng)總工程師，特斯拉獨步同儕的電池管理系統(tǒng)技術(shù)周鵬了如指掌。華霆動力公司第1個合作項目就是與江淮汽車共同研發(fā)BMS技術(shù)，江淮第五代新能源汽車采用與特斯拉同宗同源的BMS技術(shù)，達到國際領(lǐng)先水平。

啟辰晨風：采用日產(chǎn)鋰電池技術(shù)

啟辰晨風與日產(chǎn)聆風共享了車型平臺，這一車型平臺在立項階段就脫離了傳統(tǒng)汽油車的框架，完全以適應電動車的標準進行研發(fā)。晨風的動力系統(tǒng)則是由體積小且經(jīng)過輕量化設(shè)計的高效永磁同步電機與逆變器組成。動力系統(tǒng)所需能源由安置在車輛中部的錳酸鋰電池組進行提供。錳酸鋰離子電池性價比更高，在性能上，既有較好的熱穩(wěn)定性與長壽命，又地兼顧了電池容量與效率。此外，晨風電池包內(nèi)的所有單體電池均為被制成薄片狀，并采用了層疊結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)有效地壓縮體積，不會影響到車內(nèi)空間。

吉利帝豪EV：采用寧德時代新能源三元聚合物鋰離子電池

吉利帝豪EV基于帝豪車型體系研發(fā)的新能源汽車，電池采用寧德時代新能源科技股份有限公司開發(fā)的三元聚合物鋰離子電池，該公司專注于汽車動力電池系統(tǒng)及儲能電池系統(tǒng)的研發(fā)，制造生產(chǎn)與營銷。提供磷酸鐵鋰，三元材料,鈦酸鋰等不同化學體系的系統(tǒng)產(chǎn)品解決方案。公司的主要技術(shù)團隊自2004年就開始汽車動力電池的相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)，具備從基礎(chǔ)材料，電芯，模組，管理系統(tǒng)，熱管理到電池包的垂直整合工程開發(fā)能力，同時具備了電池梯度利用和材料回收的全壽命價值管理服務。

現(xiàn)階段作為電動汽車的電池技術(shù)來說，各主機廠均有自己的電池技術(shù)來源，而在未來的市場競爭中，電池廠家對產(chǎn)品的研發(fā)投入和能力決定了配套主機廠的產(chǎn)品特性，而合資廠商的電動車進入到國內(nèi)市場之后將會對現(xiàn)有的廠家產(chǎn)品形成一定的沖擊，不僅是車型的沖擊，是品牌、品質(zhì)、售后等各方面的沖擊，希望我們國內(nèi)自主品牌廠家專心做好產(chǎn)品和產(chǎn)品售后服務，把最好的產(chǎn)品和最好的服務拿出來，不要天天想著如何騙補。