保时捷卡宴车蓄电池结构解析

2023年11月18日发(作者：212吉普车二手车)

保时捷卡宴车蓄电池结构解析

山东华宇工学院 刘春晖

2018款保时捷卡宴车不再使用铅酸蓄电池，而

改用锂离子蓄电池，这一全新的12 V磷酸锂铁

（LiFePO4）蓄电池是在锂离子蓄电池的基础上进

一步发展而来的。

1 LiFePO4蓄电池

1.1

LiFePO4蓄电池的特性

LiFePO4蓄电池单元电池能够提供极高的放电

电流，相比于传统的锂离子单元电池，在过度充电

时既不会发生金属锂析出，也不会释放出氧气，对

于LiFePO4蓄电池而言，不可能发生所谓的热逸

散。该蓄电池配有整合式铝制单元电池框架，在车

辆中安装该蓄电池之前，还会在蓄电池的外部安装

防撞框架，在更换蓄电池时，必须在安装前将防撞

框架固定到新蓄电池上，在没有安装防撞框架的情

况下，不得安装蓄电池或进行试车。

图1 蓄电池的外观

电流也较高，起动时的峰值电流比传统的铅酸蓄电

池高350 A左右，因此对于2018款保时捷卡宴车，连

接到起动机端子30的导线横截面进行了相应的调

整。相关蓄电池技术数据见表1所列。

4 蓄电池的安装位置

LiFePO4蓄电池位于前排乘客座椅前方的乘客

脚坑内的1个专用空间（凹槽）中，该凹槽焊接在车

身壳体上。若要更换蓄电池，必须拆下地板垫和铺

有地毯的护盖，执行此操作时无需使用任何工具。

1.2

LiFePO4蓄电池的优势

LiFePO4蓄电池相对于铅酸蓄电池的优势包括

质量轻（减轻50%)、能量回收性能提高、尺寸小、使

用寿命更长（使用寿命是铅酸蓄电池的2.5倍）、低

至-28 ℃的冷起动能力等。

5 蓄电池的构造

LiFePO4蓄电池构造如图2所示，蓄电池传感器

位于蓄电池内，是蓄电池的一部分，蓄电池传感器

通过正极端子和负极端子进行内部供电，该蓄电池

传感器无法进行更换；在负极端子区域，除了负极

端子外，还有1个带LIN线的单极连接器，该连接器

通过1条线路连接到网关控制单元；壳盖中整合了1

个提手，软管状的排气管路位于负极端子区域，排

气管路是一种用于将有毒气体从车底排入大气的保

护装置，只有当蓄电池单元电池发生故障时，才会

产生有毒气体；出于安全考虑，4个串联的单元电池

封装在铝制单元电池框架内；CPU控制器是用于监

2 双供应商策略

保时捷车型使用的蓄电池确立了双供应商策

略，以确保维持竞争局面，因此蓄电池的开发和

生产工作委托给了2家公司——LG Chem和A123

Systems，这2家蓄电池制造商将同时供应和安装蓄电

池，2家蓄电池制造商制造的蓄电池外观如图1所示。

3 技术数据

LiFePO4蓄电池具有较高的性能，相应的起动

汽车维护与修理 2022·11下半月69

表1 相关蓄电池技术数据

参数LG ChemA123 SystemsAGM 铅酸蓄电池

容量60 A·h60 A·h105 A·h

尺寸（mm）278×175×190278×175×190278×175×190

防撞框架有有无

电池能量792 Wh792 Wh1260 Wh

单元电池配置4单元电池4单元电池6单元电池

单元电池电压3.2 V～3.3 V3.2 V～3.3 V2 V

含防撞框架的质量11.9 kg12.7 kg29.5 kg

单元电池质量6.1 kg6.1 kg未知

额定电压13.2 V13.2 V12 V

最大充电电压14.8 V14.8 V14.7 V

放电电流825 A875 A925 A（短时）

充电电流775 A840 A约110 A

内阻2.2 MΩ1.5 MΩ3.5 MΩ

测单元电池电压、充电状态和温度的电子装置，若蓄

电池电压降到特定的放电状态之下，CPU控制器将

打开接触器单元，该接触器单元会将整个车辆12 V

电气系统从正极端子上断开，以防止蓄电池深度放电

（部件保护），通过跨接起动点对车辆蓄电池充电

后，该接触器单元会在约2 min后闭合，并为车辆

12 V电气系统供电。

6 蓄电池充电和放电

6.1

充电

对配备锂离子蓄电池或LiFePO4蓄电池的车

辆进行充电时，需要了解相关的充电/放电特性。常

规的LiFePO4蓄电池单元电池提供的标称电压（约

为3.2 V～3.3 V）大约是镍氢蓄电池的2倍，并且大

大高于铅酸蓄电池。充电结束电压约为4.3 V，放

电结束电压约为2.5 V，过度放电会造成不可逆的

损坏，并导致单元电池容量减少。当蓄电池达到充

电结束电压（如每个单元电池各4.2 V）时，将维持

1—提手；2—负极端子；3—排气管路；4—单极连接

器（LIN)；5—CPU控制器（电子装置）；6—单元电池

（4个）；7—铝制单元电池框架；8—壳体；9—防撞框

架；10—蓄电池传感器；11—接触器单元（双稳态隔离继

电器）；12—壳盖；13—正极端子。

图2 LiFePO4蓄电池构造

该电压，随着蓄电池继续充电，充电电流将持续下

降，当充电电流降到特定值以下或长时间不下降

时，将终止充电过程。通常可使用低于额定电流的

70 汽车维护与修理 2022·11下半月

一起轿车“捣缸”事故的原因分析

山东交通学院 班孝东

2022年3月的一天，张某驾驶某品牌进口轿车

（配备2.0 L四缸涡轮增压式缸内直喷汽油发动机）

在高速公路行驶过程中突然感觉车辆失去动力，张

某将车辆停至应急车道并下车查看情况，发现车辆

底部及附近路面出现大量油渍痕迹。救援公司将车

辆救援至经销商指定的维修站进行初步检查，见发

动机底部油底壳处有孔洞，发动机下护板未见磕碰

痕迹，油底壳前部破损孔洞如图1所示，由此可推断

发动机内部机械故障导致本次事故。

图1 油底壳前部破损孔洞

因车辆购置尚不足半年，行驶里程低于6 000 km，

充电电流对LiFePO4蓄电池进行充电，在大多数

情况下，这样可增加所能达到的充电循环次数。对

于4.1 V～4.3 V的充电结束电压，最多只能略微超

过50 mV左右，相反，充电结束电压稍低则无关紧

要。充电时间取决于多个因素，如充电功率、温

度等，较短的充电时间会对电极材料造成不良影

响，并导致使用寿命缩短。

建议对LiFePO4蓄电池进行不完全放电后再充

电，因为这样可延长蓄电池的使用寿命。如果总是将

LiFePO4蓄电池从充满电的状态使用到完全没电，然

后再充电，这样会减少充电循环次数，最好将放电深

度控制在70%（取决于具体型号），也就是说在充电时

蓄电池仍然剩余30%的容量。

段时间几乎不再下降，只有在即将放完电之前，单

元电池电压才会开始再次急速下降。放电结束电压

约为2.1 V～2.3 V（取决于单元电池类型），放电结

束电压不得降至该值以下，否则不可逆的化学反应

会造成单元电池损坏。

6.3

存放/自放电

单元电池的电压越高，蓄电池的使用寿命越

短，因此务必不要让LiFePO4蓄电池保持在充满电

的状态。充电状态应保持在55%～75%，并且最好

将蓄电池存放在阴凉处，在5 ℃～25 ℃时，每月的

自放电量约为0.5%～0.75%。制造商建议的存放温

度为15 ℃，充电量为60%，应每6个月将蓄电池充

电至55%～75%的电量。即使在存放期间，也不得

使LiFePO4蓄电池放电至每个单元电池的电压低

于2.5 V。单元电池内的液态或胶态电解质不得冻

结，存放的最低温度不得低于-25 ℃。

（收稿日期：2022-09-22）

6.2

放电

在放电期间，锂离子蓄电池的电压在开始时非

常迅速地从之前达到的充电结束电压下降至额定电

压（每个单元电池约为2.9 V～3.1 V)，但之后很长一

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