新能源汽车电池技术浅析（上）
江苏吴树龙
无论是混动还是纯电动车，最大的特点就是采用了高压电池技术。目前见到的新能源汽车大多采用化学电池技术。由于新能源汽车电池种类繁多，目前大部分已经被市场淘汰，长篇大论的讲解其晦涩的原理，并不能给新能源汽车的实际维修带来太大的帮助。因此本文详细讲解了三种常见的化学电池：镍氢电池、磷酸铁锂电池、三元锂电池。
1.镍氢电池技术
目前，美国、日本等发达国家的混合动力汽车多采用镍氢（Ni MH）电池组。
镍氢电池是由美国人斯坦福发明的，它的正极材料是氢氧化镍（NiOH），负极是金属氢化物，即储氢合金（MH）。电解液是30%的氢氧化钾水溶液。这里所谓的“储氢合金”，是指“吸氢”能力极强的金属镍，其单位体积储氢密度相当于储存1000个大气压的高压氢气。储氢合金可以稳定地储存和释放气体，其工作原理是利用水的氢离子运动反应来获得电流，此时氢气在负极逐渐被消耗。其能量密度（电动汽车的续航能力）与普通锂电池相差无几，约为70~100Wh/kg。
1. 外部特征
很多混合动力汽车，例如丰田普锐斯，都采用该类电池作为储能元件。第三代普锐斯的动力电池系统由动力电池模块、电池智能控制单元、接线盒、电池取样线、冷却风扇等组成，布置在后备箱内，如图1所示。
镍氢电池存在着一种微妙的“记忆效应”。电池所谓的“记忆效应”是指如果每次使用时电池没有完全放电，比如只放出40%，那么经过长时间的使用，剩下的60%容量就放不出来，这就大大降低了电池的储存容量，直接影响了电池的使用。也就是说，在循环充放电过程中，电池的容量会发生衰减，而过度充电或放电可能会加剧电池的容量损失（锂电池的这一特性几乎可以忽略不计）。因此，对于厂商来说，镍氢电池控制系统会在其设置中主动避免过度充电和放电，比如人为地将电池的充放电间隔控制在总容量的一定百分比范围内，以降低容量衰减的速度。
2. 内部结构
通常混合动力汽车的电池组可能由上百个电芯组成，带充电系统的电动汽车的电池组则包含多达数百个电芯。第三代普锐斯动力电池组由电池模块、传感器、电池管理器、带接触器的高压接线盒组件、动力电池冷却风扇（无刷）、维护开关等组成，如图2所示。
（1）电池模块
镍氢电池额定电压为1.2V，通常由六块或十块电池组成电池模块，电压为7.2V或12V。丰田普锐斯混合动力车型采用的是这种7.2V电池，如图3所示。容量为6.5Ah，每块电池实测尺寸为274mm×106mm×20mm，质量为1.1kg。串联28块电池，共计201.6V。每个电池模块不易漏液，置于密封的壳体内。更换电池模块时必须按顺序进行，因为顺序会存储在诊断系统中，以便日后分析。电解液吸附在电池板中，即使发生碰撞也不易泄漏。
（2）电池管理系统
电池管理系统BMS俗称电池保姆或电池管家，主要用于对各个电池模块进行智能化管理和维护，防止电池过充过放，延长电池使用寿命，监控电池状态。通过电压、电流、温度监控，实现动力电池系统的过压、欠压、过流、过温过热保护、继电器控制、SOC估算、充放电管理、加热或绝缘、均衡控制、故障报警及处理、与其他控制器通讯等功能。此外，电池管理系统还具备对动力电池系统进行高压电路绝缘检测、加热等功能。
（待续）