eVTOL电池包架构及详细介绍：电芯、BMS、高压系统、热管理与适航设计指南

eVTOL电池包架构及详细介绍：电芯、BMS、高压系统、热管理与适航设计指南

eVTOL，即电动垂直起降航空器，是低空经济和先进空中交通领域的重要航空器形态之一。

与普通无人机相比，eVTOL对电池系统提出了更高要求。

电池不仅需要提供：

垂直起降所需的大功率电能

还需要在巡航、爬升、悬停、下降和着陆等不同飞行阶段持续提供稳定能量。

因此，eVTOL电池包并不是简单把大量锂电芯串联起来，而是一套完整的：

航空级电化学储能系统。

典型eVTOL电池系统可以理解为：

电芯

↓

电芯监测单元

↓

电池模块

↓

电池PACK

↓

BMS

↓

高压配电系统

↓

逆变器/电机控制器

↓

电机

↓

旋翼/涵道/推进系统

同时还需要配置：

热管理

故障检测

绝缘监测

接触器

预充

熔断保护

以及：

结构和热失控隔离措施。

EASA的SC-VTOL及相关符合性方法已经专门针对VTOL推进电池提出要求，并强调电池系统需要考虑电池老化、热限制、可用能量与飞行功率需求之间的关系；对于增强类别的推进电池，还要求采用多层次的热失控风险缓解措施。

因此，理解eVTOL电池，最好从：

电芯 → 模组 → PACK → 电池系统 → 整机电推进系统

整个链路来看。

一、eVTOL电池包是什么？

eVTOL电池包，是安装在电动垂直起降航空器上的动力电池PACK或电能存储系统。

它承担的核心任务是：

储存电能

并在飞行过程中向：

电机控制器

和：

推进电机

提供所需功率。

与普通电动车电池相比，eVTOL电池更加关注：

单位重量能量

单位重量功率

持续放电

峰值放电

热管理

可靠性

以及：

故障后的继续飞行能力。

尤其是起飞和悬停阶段，推进系统可能需要较高的功率输出。

因此eVTOL电池选型不能只比较：

Wh/kg

还需要比较：

W/kg

以及：

峰值功率持续时间。

二、eVTOL电池包基本架构是什么？

典型eVTOL动力电池可以划分为六个层级。

第一层：电芯

负责完成：

化学能与电能转换。

第二层：电池模块

将若干电芯按照串并联方式组合，并进行：

机械固定

绝缘

温度监测

以及：

连接。

第三层：PACK

多个电池模块组合成完整电池包，并加入：

箱体

连接器

高压部件

以及：

热管理系统。

第四层：BMS

负责：

电压

电流

温度

SOC

SOH

以及：

安全保护和状态管理。

第五层：高压配电系统

包括：

接触器

熔断器

预充

HVIL

绝缘监测

以及：

高压连接器。

第六层：电推进系统

电池最终向：

逆变器

电机控制器

和：

推进电机

提供能源。

因此，eVTOL电池本质上是：

储能系统 + 电气系统 + 热管理系统 + 安全系统

的组合。

三、eVTOL电池为什么通常采用高压平台？

高压平台的重要原因，是降低同等功率下的工作电流。

基本关系为：

P = U × I

所以：

I = P ÷ U

例如某eVTOL需要：

800kW

瞬时推进功率。

如果采用400V系统：

800000 ÷ 400 = 2000A

如果采用800V系统：

800000 ÷ 800 = 1000A

如果采用1000V系统：

800000 ÷ 1000 = 800A

可以看到，提高系统电压以后，相同功率下的电流会明显下降。

这有利于降低：

高压线束载流要求

母排电流

连接器电流

以及：

导体损耗。

但是电压提高以后，电池系统同时需要解决：

绝缘

电气间隙

爬电距离

高压连接器

接触器

预充

以及：

绝缘监测

等问题。

所以eVTOL不是单纯追求“电压越高越好”，而是要综合：

功率 + 电压 + 重量 + 效率 + 绝缘 + 系统可靠性

进行设计。

四、eVTOL电池包一般采用多高的电压？

eVTOL不存在一个适用于所有机型的统一电压平台。

实际方案会受到：

电机功率

推进架构

电机控制器

电池重量

飞行时间

以及：

适航设计

影响。

工程方案中可以评估：

300V～1000V级

的高压电池系统。

例如：

400V级

500V级

600V级

800V级

以及：

900V～1000V级

平台。

需要注意，这些是电池系统设计中的工程区间示例，并不代表所有eVTOL产品采用相同电压。

最终需要根据：

电机控制器最低输入电压

最高允许输入电压

电芯充放电电压

确定。

五、eVTOL电池串数怎么计算？

串数主要由：

单体标称电压

决定。

假设采用某种电芯，单体标称电压为：

3.7V

如果需要约800V标称电压：

800 ÷ 3.7 ≈ 216串

所以可以形成：

216S级系统。

如果采用3.6V：

800 ÷ 3.6 ≈ 222串。

如果采用磷酸铁锂3.2V：

800 ÷ 3.2 = 250串。

但eVTOL实际设计不能仅按照：

目标电压 ÷ 单体标称电压

确定最终串数。

因为还需要考虑：

满充电压

最低允许电压

电机控制器输入范围

接触器额定电压

绝缘系统

以及：

BMS采集范围。

所以：

“800V eVTOL电池=250S”并不是绝对结论。

只有在采用3.2V标称电压电芯，并且系统规格允许该串数时，才能形成这一方案。

六、eVTOL电池为什么更加关注能量密度？

航空器与地面车辆最大的区别之一，是：

电池重量会直接影响飞行性能。

如果为了增加续航不断增加电池：

重量增加

↓

起飞功率增加

↓

能量消耗增加

↓

需要更大电池

会形成明显的系统耦合。

因此eVTOL电池必须重点关注：

Wh/kg

和：

Wh/L。

但航空电池不能只追求高能量密度。

因为：

高能量密度

必须同时满足：

安全性

功率能力

热管理

循环寿命

以及：

可靠性。

所以eVTOL电池真正需要优化的是：

可用能量/系统重量

而不是实验室条件下单纯的电芯能量密度。

七、eVTOL电池为什么还要关注功率密度？

这是eVTOL与很多普通储能产品最大的区别之一。

例如某款电池：

100kWh

但如果其最大输出只有：

100kW

那么它可能并不适合高功率垂直起降。

而对于eVTOL，起飞和悬停阶段可能需要很高功率。

因此除了：

Wh/kg

还需要关注：

W/kg

以及：

峰值功率

持续功率

和：

峰值持续时间。

企业采购eVTOL电池时，建议同时提出：

最大起飞功率

最大悬停功率

最大爬升功率

巡航功率

应急功率

以及：

对应持续时间。

这样才能真正确定电池的倍率和热管理需求。

八、eVTOL电池包的电芯如何选择？

eVTOL电芯选型需要同时考虑：

能量密度

倍率

内阻

循环寿命

温度特性

以及：

一致性。

当前低空经济相关电池标准已经开始形成标准化体系。

例如现行的：

T/CIET 1109-2025《低空经济用航空级锂离子电池技术规范》

针对低空经济航空级锂离子电池建立技术要求；同时：

T/CIET 1371-2025《低空经济用航空级锂离子电池性能检测要求》

对性能检测提出要求。国家标准馆显示两项标准目前均为现行团体标准。

此外，T/CI 1000-2025《低空飞行用航空级锂离子电池技术要求》也已经发布并实施。

需要注意：

这些标准不能直接等同于eVTOL整机适航证。

真正的eVTOL飞行应用，还需要结合具体航空器型号的适航审定要求。

九、eVTOL电池PACK为什么通常需要模块化？

大型eVTOL电池通常不适合设计成：

一个巨大、完全不可拆分的电池箱。

模块化的主要目的包括：

便于制造

便于维护

便于测试

方便故障定位

以及：

提高系统架构灵活性。

典型结构可以是：

电芯

↓

模块A

模块B

模块C

模块D

↓

高压汇流

↓

PACK输出。

模块化以后，可以单独监测：

模块电压

温度

电流

以及：

异常状态。

EASA在SC-VTOL相关符合性方法中对battery module和battery system进行了定义，并强调模块之间需要具备针对火焰、气体、烟雾、液体和热失控传播的隔离设计。

十、eVTOL电池BMS架构怎么设计？

eVTOL BMS通常不是简单的：

单块保护板。

更合理的思路是：

CMU

负责：

单体电压 + 单体温度

↓

BMU

负责：

模块数据管理

↓

BCU

负责：

系统级电池管理。

同时系统还需要与：

飞控

功率管理系统

电机控制器

进行通信。

因此eVTOL电池BMS需要实时管理：

单体电压

模块电压

总电压

电流

温度

SOC

SOH

以及：

State of Function。

EASA MOC-4 SC-VTOL特别强调，推进电池的可用性能受到电池老化、热限制以及飞行功率需求导致的可用能量变化影响，评估时应考虑ESS的State of Function。

这意味着：

eVTOL不能只显示“剩余百分比”，还要判断当前电池到底还能提供多少功率。

十一、eVTOL为什么需要接触器、预充和熔断器？

eVTOL动力系统通常采用高压直流母线。

当电池连接到：

逆变器

时，下游可能存在较大的：

母线电容。

如果直接闭合主接触器，会产生较大的：

冲击电流。

因此通常需要：

预充回路。

基本流程：

BMS允许上电

↓

预充接触器闭合

↓

母线电容逐步充电

↓

检测母线电压

↓

主接触器闭合

↓

预充回路退出。

同时，电池支路还需要根据系统架构配置：

熔断器

用于处理严重：

短路故障。

另外，还需要：

HVIL高压互锁

防止高压连接器未完全锁止或者高压回路异常状态下继续运行。

十二、eVTOL电池为什么需要高压冗余设计？

航空器与地面车辆的一个重要区别，是：

某些单点故障不能直接导致飞行安全受到不可接受的影响。

因此电池系统需要从系统级考虑：

冗余

故障隔离

以及：

失效后的剩余能力。

例如可以采用：

电池包A

和：

电池包B

分别连接到：

独立或分区高压母线。

一个典型思路是：

PACK A → HV Bus A → 部分推进系统

PACK B → HV Bus B → 部分推进系统

通过合理的系统架构，降低：

单一电池故障

对：

整个推进系统

的影响。

具体冗余程度不能简单固定为：

2电池

或者：

4电池。

而应根据：

航空器构型

推进系统布局

失效模式

以及：

适航安全目标

确定。

十三、eVTOL为什么需要多个独立电池包？

部分eVTOL并不一定采用“一整块大电池”。

采用多个独立电池包的原因包括：

空间分布

重心控制

故障隔离

热管理

以及：

冗余。

例如可以根据机身结构将电池分布在：

左侧电池舱

右侧电池舱

中央电池舱

等不同区域。

这样既可以优化：

质量分布

也可以降低：

单个PACK尺寸。

但是多PACK系统需要解决：

SOC一致性

功率分配

接触器控制

高压隔离

以及：

BMS协同。

因此多电池包并不等于简单并联。

十四、eVTOL电池包热管理怎么设计？

热管理是eVTOL电池系统的核心设计之一。

电池发热主要来自：

内阻损耗

极化损耗

以及：

高倍率充放电。

可以简单理解为：

Q ≈ I²R

电流越大，发热越明显。

而eVTOL在：

起飞

悬停

快速爬升

阶段可能需要较高电流。

因此电池系统需要重点控制：

最高温度

平均温度

以及：

电芯温差。

热管理方式可以根据具体功率评估：

自然散热

风冷

液冷

以及：

高效冷板。

对于高功率eVTOL，液冷通常需要重点评估。

但需要特别注意：

有液冷并不代表自动满足航空适航要求。

冷却系统本身还要解决：

泄漏

绝缘

管路断裂

温控故障

以及：

冷却液与材料兼容性。

十五、eVTOL电池为什么需要热失控隔离？

这是eVTOL电池PACK与普通工业动力电池之间非常关键的区别。

单个电芯发生：

热失控

之后，如果热量传播到邻近电芯，就可能进一步产生：

连续热失控

。

因此电池系统需要设计：

电芯级控制

模块级隔离

以及：

PACK级防护。

EASA相关SC-VTOL符合性文件明确要求推进电池采用多层热失控风险缓解措施，并把电池模块定义为需要限制火焰、气体、烟雾、液体和热失控传播的结构单元。

因此，eVTOL PACK可以从以下层级进行安全设计：

电芯隔离

↓

模块隔离

↓

排气/泄压路径

↓

热传播抑制

↓

PACK结构保护

↓

机体安装区域防火。

十六、eVTOL电池热失控发生后需要“灭火”还是“阻止传播”？

两者都重要，但系统设计的重点不只是：

把火灭掉。

更重要的是：

控制故障传播以及保护关键结构和系统。

因为即使初始故障无法完全避免，也需要尽可能限制：

热量

火焰

烟气

高温颗粒

以及：

压力释放

向其他电池模块和重要航空系统传播。

EASA针对VTOL推进电池的符合性方法专门讨论了：

Propulsion Battery Thermal Runaway

，并指出DO-311A可以作为推进电池开发测试的有用基础，但其原始热失控遏制试验并没有完全针对电动/混合动力VTOL推进电池的特殊情况，因此需要结合VTOL推进应用的特点进行符合性验证。

因此：

eVTOL电池热安全不能只做普通电池热失控测试。

十七、eVTOL电池需要哪些监测信号？

一个比较完整的eVTOL电池系统通常需要监测：

单体电压

单体温度

模块电压

总电压

总电流

绝缘状态

SOC

SOH

以及：

关键故障状态。

另外还可以根据项目需要增加：

压力

冷却液温度

冷却液流量

烟雾

以及：

气体检测。

对于BMS输出给飞控或车辆管理系统的信息，不应该只有：

剩余电量。

更重要的是：

当前允许输出功率

可用能量

故障等级

以及：

剩余安全裕量。

这样飞控系统才能根据电池实际能力调整：

动力输出

飞行模式

以及：

应急策略。

十八、eVTOL电池包需要哪些测试？

eVTOL电池测试应该从：

单体

模块

PACK

以及：

整机安装

多个层级进行。

电芯测试

主要包括：

容量

倍率

内阻

循环

温度性能。

模块测试

重点关注：

结构

温升

振动

冲击

以及：

电气绝缘。

PACK测试

包括：

过充

过放

短路

过流

绝缘

耐压

高低温

振动

冲击

以及：

热失控相关测试。

系统测试

进一步验证：

BMS

高压系统

热管理

故障隔离

通信

以及：

整机联动。

RTCA的DO-311A是航空领域针对可充电锂电池及电池系统的设计和测试标准之一；EASA的SC-VTOL相关符合性方法明确将DO-311A的一般要求及安装考虑作为推进电池开发的参考基础。

十九、eVTOL电池涉及哪些标准和适航要求？

这是企业开发eVTOL电池最需要注意的部分。

首先：

eVTOL电池标准 ≠ eVTOL整机适航标准。

电池只是航空器的一部分。

EASA体系

EASA目前的：

Special Condition VTOL

是VTOL航空器型号认证的重要适航基础之一。

截至目前，EASA公开页面显示SC-VTOL及其MOC系列仍处于有效框架，其中MOC-4 SC-VTOL Issue 2于2025年7月发布最终版本。

其相关符合性方法特别关注：

能源存储系统

热限制

电池老化

可用功率

以及：

热失控防护。

FAA体系

美国FAA目前的：

AC 21.17-4《Type Certification—Powered-lift》

处于Active状态，2025年7月18日发布，用于为特定powered-lift航空器的型号、生产和适航认证提供指导，并给出符合14 CFR 21.17(b)的可接受符合性途径。

RTCA DO-311A

RTCA DO-311A

是航空领域针对：

可充电锂电池及电池系统

的最低性能标准之一。

它可以作为航空锂电池设计、测试和安装考虑的重要参考。

中国低空电池标准

中国目前已经形成多个航空级锂离子电池团体标准，例如：

T/CIET 1109-2025

T/CIET 1371-2025

T/CI 1000-2025

等。

与此同时：

GB/T 46460-2025《无人驾驶航空器用锂离子电池和电池组规范》

已经于2026年5月1日起实施，但该标准针对的是无人驾驶航空器用锂离子电池和电池组，不能因为名称中包含“航空器”就直接等同于载人eVTOL适航要求。

因此eVTOL项目应根据：

载人/无人

航空器类别

具体型号

以及：

国内或国外适航路径

建立对应的符合性矩阵。

二十、eVTOL电池包采购和定制需要提供哪些参数？

企业如果准备开发eVTOL电池PACK，建议向供应商提供完整的系统参数。

尤其需要提供：

功率曲线。

因为只有知道：

起飞

爬升

悬停

巡航

下降

以及：

应急阶段

分别需要多少功率，才能正确确定电池的：

容量 + 倍率 + 热管理能力。

二十一、浩博电池可以定制eVTOL电池包吗？

eVTOL电池属于典型的高功率、高能量密度和高可靠性定制PACK。

浩博电池可围绕：

eVTOL

低空飞行器

无人航空器

电动航空动力设备

以及：

特种航空电源

进行锂电池PACK方案设计。

方案可以从：

电芯选型

串并联结构

BMS

CMU/BMU/BCU

高压配电

接触器

预充

熔断保护

HVIL

绝缘监测

以及：

热管理

等方面进行系统设计。

根据具体项目，还可以进一步考虑：

模块化电池包

多PACK冗余

独立电池舱

快速维护

以及：

状态监测。

东莞市浩博光电科技有限公司可根据eVTOL项目的：

电压、容量、峰值功率、持续功率、重量、尺寸、工作温度、BMS和通信要求

进行定制化PACK开发。

需要特别说明的是：

“能够生产航空锂电池PACK”与“产品已经取得某型号eVTOL适航批准”不是同一个概念。

真正用于型号合格审定的产品，需要按照具体航空器型号的适航审定路径，完成相应的：

设计符合性

环境验证

电池系统测试

热失控验证

软件和电子硬件保障

以及：

整机集成验证。

最终产品是否满足FAA、EASA、中国民航等具体适航要求，应以项目对应的适航标准、符合性方法、技术文件和审定结果为准。

FAQ：eVTOL电池包常见问题

1. eVTOL为什么使用锂电池？

锂离子电池具有较高的能量密度和较好的功率能力，适合电动飞行器对重量、能量和功率的综合需求。

2. eVTOL电池一般是多少伏？

没有统一电压，具体要根据电机功率、控制器、电池重量和整机电气架构确定，工程上可以评估数百伏到约1000V级高压平台。

3. eVTOL电池需要800V吗？

不一定。800V只是其中一种高压平台，最终需要根据推进功率、控制器范围、绝缘设计和重量综合确定。

4. eVTOL电池为什么需要高倍率？

起飞、悬停和爬升阶段可能需要较高的瞬时功率，因此除了能量密度外，还需要具备较高的持续和峰值功率能力。

5. eVTOL电池需要液冷吗？

是否采用液冷取决于功率、倍率、环境温度和允许温升。高功率系统通常需要进行详细热分析后确定。

6. eVTOL电池为什么需要BMS？

BMS需要监控电压、电流和温度，并进行SOC、SOH、故障诊断及充放电保护，同时向飞行器电源管理系统提供关键状态数据。

7. eVTOL电池一定要多个PACK吗？

不一定。具体采用单PACK还是多PACK，需要根据容量、重量、布局、冗余和适航安全架构确定。

8. eVTOL电池需要做热失控测试吗？

需要根据项目适航要求和符合性方法进行相关安全验证。EASA SC-VTOL相关符合性方法已经专门针对推进电池热失控和传播风险提出要求。

9. GB/T 46460-2025可以直接作为eVTOL载人电池的适航标准吗？

不能直接这样理解。该标准针对无人驾驶航空器用锂离子电池和电池组，不能自动替代载人eVTOL具体型号的适航审定要求。

10. eVTOL电池可以定制吗？

可以。电压、容量、串并联结构、BMS、高压配电、通信、尺寸、重量和热管理等均可以按照具体航空器项目进行定制。

总结

eVTOL电池包架构，本质上是一套航空级高功率电能存储系统。

它不是简单的：

电芯 + 外壳。

一个完整的eVTOL电池系统通常包括：

高能量密度电芯

↓

电池模块

↓

PACK

↓

BMS

↓

高压配电

↓

预充/接触器/熔断

↓

热管理

↓

逆变器与推进电机。

同时还需要在系统级考虑：

冗余

故障隔离

绝缘监测

热失控遏制

以及：

飞行过程中的可用功率管理。

eVTOL电池与普通动力电池最大的区别之一，就是不能仅仅看：

容量

或：

能量密度。

还需要同时考虑：

峰值功率

持续功率

功率密度

重量

温度

循环寿命

以及：

故障后的系统状态。

EASA的SC-VTOL符合性方法明确要求推进电池考虑电池老化、热限制和飞行功率需求对可用能量和性能的影响，并要求针对热失控建立多层次缓解措施。

在标准方面，需要区分不同层级：

T/CIET 1109-2025、T/CIET 1371-2025、T/CI 1000-2025

属于国内低空经济和航空级锂电池相关技术标准；

RTCA DO-311A

属于航空可充电锂电池及电池系统的重要设计与测试标准；

EASA SC-VTOL

和：

FAA AC 21.17-4

则属于VTOL/Powered-lift航空器适航体系的重要文件，不能与单纯的电池产品标准混为一谈。

而：

GB/T 46460-2025

虽然已经于2026年5月1日实施，但其对象是无人驾驶航空器用锂离子电池和电池组，不能直接作为所有eVTOL，尤其是载人eVTOL的统一适航依据。

因此，企业开发eVTOL电池包时，真正应该提供给电池厂家的并不是一句：

“我要一套航空锂电池。”

而应该明确：

航空器构型 + 电压 + 容量 + 起飞功率 + 悬停功率 + 巡航功率 + 峰值持续时间 + 任务时间 + 重量限制 + 电池安装空间 + 工作温度 + 冗余架构 + 适航路径。

在这些参数明确以后，再进一步确定：

电芯 + 串并联结构 + BMS + 高压配电 + 热管理 + PACK结构 + 故障隔离 + 测试验证。

浩博电池可围绕eVTOL、低空飞行器、无人航空器及特殊航空动力设备开展锂电池PACK方案设计。东莞市浩博光电科技有限公司可根据具体项目的电压、容量、功率、重量、尺寸、BMS、通信和环境要求进行定制开发；对于涉及载人eVTOL适航的项目，最终产品是否符合具体适航要求，应以对应型号的适航标准、符合性方法、测试验证和审定结果为准。