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eVTOL 电池与电动汽车电池有什么区别？

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2025-04-22

导读：eVTOL 电池与电动汽车电池有什么区别？

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电动垂直起降（eVTOL）飞机结合了直升机的就地起降便利性、飞机的高效气动飞行以及电池动力系统的低噪声和环境影响，已成为最具发展前景的城市立体交通工具。

随着全球范围内eVTOL飞行器的不断涌现，以下关键问题也亟待解答：

为了加快eVTOL的产业化发展，我们在设计eVTOL电池时应考虑哪些关键要求？

eVTOL电池的设计和新能源汽车的电池又有哪些区别呢？

eVTOL对电池有哪些要求？

与传统使用内燃机的飞机不同，eVTOL技术的核心是电动推进，它依赖于由电池或其他电力来源供电的电动机，因此eVTOL有更低的噪音水平，也能减少排放。

eVTOL的电动动力系统通常由电池组、电动机和能源管理系统组成。和电动汽车一样，能量密度、充电速度和电池寿命的进步将提高eVTOL的续航里程、有效载荷能力和运营效率，因而固态电池、快速充电系统和能源管理的研发也将在eVTOL技术的未来中发挥关键作用。

典型的 eVTOL 飞行分为五个阶段：起飞、爬升、巡航、下降和着陆。大多数 eVTOL 在起飞和着陆时耗电量最大。因此，eVTOL电池不能太重以至于妨碍起飞，但同时需要足够的电力支持垂直起降和（水平）巡航。

此外，eVTOL电池需要有长循环寿命和快速充电能力，以便在飞机着陆和再次起飞之间的时间内快速充电。要制造出满足这些要求的安全电池，需要对功率-能量权衡进行评估，设计出最佳的电池管理系统，并降低电池老化的风险。

eVTOL电池与电动汽车电池有何不同？

尽管由于电动汽车（EV）的兴起，市场上已经出现了满足这些需求的电动电池，但实际上eVTOL 电池在各方面的要求都比电动汽车电池更严格。

高巡航功率导致 eVTOL 电池的平均放电率更高。因此 eVTOL 电池的比能量要求如果只是按照电动汽车电池的放电率评估肯定是不够的。此外，eVTOL 的起飞和着陆需要高功率，通常持续 30-120 秒，其峰值功率应比电动汽车电池的峰值功率评估时间更长（电动汽车电池通常为 10 秒）。

为了最大化eVTOL的运营收入，能够在5至10分钟内充入足够的能量至关重要。由于eVTOL在放电过程中的功率很大，所以也对电池的放电功率和安全性能提出了非常高的要求。高频率的快速充电和高利用率意味着eVTOL电池每年可能需要运行约1600小时，并且经历约1600个等效全充周期（EFCs），这对电池的使用寿命构成了严峻的挑战。

eVTOL 电池对电池安全有更严格的要求。eVTOL的电池应禁止任何起火或爆炸，而且在发生安全事故后仍应继续工作，直至安全着陆。下图显示了电动汽车电池与 eVTOL 电池要求之间的典型差异。

eVTOL电池与EV电池的差异性

由此图可见，充电速度和飞机飞行距离将是区别eVTOL电池要求和EV电池要求的关键因素，同时 BMS 在提高电池性能和延长电池寿命方面的作用也显得更加重要。

eVTOL电池的BMS比EV电池的更为关键

为了保障飞行器的性能和乘客的安全，一个高效且可靠的电池管理系统（BMS）也显得更加关键。

BMS要能够持续地监控电池的电压、电流、温度以及充电状态（SOC），确保电池在安全的运行范围内，避免因过充、过放或过热而受损。在电池组中，如果一个电池单元过热，该组内和其他连接组内的其他电池单元也会随之过热，导致电池故障甚至火灾。

观察电池组之间的热生成还可以指导如何在eVTOL系统配置电池。比如，如果电池相互连接，则存在所有电池在空中运行时同时故障的风险。

监测电池对于优化其性能、评估和预防退化以及确保安全也至关重要。随着电池的运行，会发生各种退化过程，如机械退化、活性物质损失和电解液耗尽，从而导致电池容量损失，降低电池的性能。

通过BMS跟踪退化指标，如阻抗、容量保持和循环期间的电压曲线，可以早期发现电池退化，帮助减轻飞行中故障或功率损失的风险，并协助运营商规划电池使用和维护。

与电动汽车相比，eVTOL飞行器的风险管理要复杂得多。电动汽车在面临电池热失控风险时，可以通过自动停车并发出警告来保护乘客。然而，eVTOL飞行器在高空中遇到故障时，情况就大不相同了。如果电池单元发生故障并失效，可能会导致飞行器突然失去高度，这在高空飞行中是非常危险的。

可见，即使是对电动汽车来说只是牵引力下降的小问题，对eVTOL飞行器来说都可能演变成严重的安全事故。

如果因为电池故障导致事故，尤其是那些本可以通过提前检测和预防来避免的事故，不仅会危及乘客的安全，还可能对飞行器制造商或运营商的声誉造成不可挽回的损害。这就要求eVTOL必须加强对电池单元的BMS监控，以便及时发现并解决潜在的问题，确保飞行器的安全运行。

总结

eVTOL和电动汽车（EV）电池都依赖于锂离子技术，并且都追求安全、耐用和高性能，但eVTOL的电池为了确保在飞行过程中的可靠性和稳定性，在放电速率、快速充电的能力以及卓越的安全性能等方面，都需要达到更为苛刻的标准

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来源：全球低空观察

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