2. 船用动力电池系统构成与工作原理
船用动力电池系统并不是把若干电芯简单堆叠在一起，而是一个由电芯到模组、由模组到电池包（Pack）、再由电池包与高压配电、热管理、BMS 协同工作的多层系统。理解这套层级结构，是后续做 SOH 评估、故障定位和维护决策的前提——因为同一个"容量衰减"现象，可能发生在单体层面、模组连接层面，也可能源于热管理或 BMS 采样偏差。本节按"物理层级—控制核心—热与电气安全"三条线索展开。
一、从单体到 Pack 的三级物理结构
电池单体（Cell）是能量存储的最小单元。船用场景常用磷酸铁锂（LFP）方形铝壳或软包电芯，标称电压约 3.2 V，单体容量常见 100～300 Ah。单体出厂时有一致性指标：容量偏差、内阻偏差、自放电率。这些参数决定了成组后的"木桶效应"——整组可用容量由最弱单体决定。
模组（Module）是若干单体通过汇流排、采样线束和结构件集成的中间单元。典型做法是 1 并 8 串、1 并 12 串等，模组内单体先并联再串联，或直接串联。模组层面要完成：机械固定与减振、单体间电气连接（激光焊接或螺栓连接）、电压/温度采样点布置、以及必要时的熔断保护。船用环境振动大、盐雾重，模组结构件的防腐与紧固力矩是维护重点。
电池包（Pack）由多个模组串并联组成，并集成箱体、高压连接、BMS 从控/主控、热管理流道、熔断器、接触器、MSD（手动维护开关）等。以某内河纯电动船为例：Pack 采用 1 并 96 串 LFP 电芯，标称电压约 307 V，总能量约 92 kWh，由 8 个 12 串模组构成。Pack 是船上的可更换/可维护单元，也是 SOH 评估的主要对象。
二、BMS 的功能分层
BMS 是电池系统的"神经中枢"，通常分为主控（BMU/BCU）与从控（CSC/BMU）两层。从控安装在模组上，负责采集每个单体的电压和若干温度点，并把数据经 CAN 或菊花链上报；主控负责汇总、估算 SOC/SOH、执行均衡策略、控制接触器、与船舶能量管理系统（EMS）通信。
核心功能可归为四类：测量（单体电压、总电流、多点温度、绝缘电阻）、估算（SOC 用安时积分加开路电压修正，SOH 用容量衰减与内阻增长表征）、保护（过压、欠压、过流、过温、低温禁充）、均衡（被动均衡通过电阻放电，主动均衡在单体间转移能量）。对 SOH 评估而言，BMS 历史数据中的单体电压离散度、温度分布、累计安时吞吐量是最有价值的原始素材。
三、热管理系统的工程要点
船用电池舱空间封闭、散热条件差，热管理直接关系到寿命与安全。常见方案是液冷板贴合模组底部，冷却液（乙二醇水溶液）经水泵、板式换热器与外部海水/淡水回路交换热量；寒冷水域还需 PTC 加热膜保证低温充电能力。
工程上关注三个量：最高温度（LFP 建议长期不超过 45℃）、模组间温差（宜控制在 5℃ 以内）、温度变化率。温差过大意味着流道设计不均或局部堵塞，会加速高温区老化，使整包 SOH 被最热模组拖累。实际排查时，可在满功率放电工况下读取 BMS 各温度点，绘制温度分布，若某模组持续偏高 3℃ 以上，应检查对应冷板流道与导热垫接触状态。
四、电气连接与安全设计
高压电气回路由主正/主负接触器、预充电阻、熔断器、MSD 和高压互锁（HVIL）构成。上电顺序有严格要求：先闭合预充接触器，经预充电阻给母线电容充电，待母线电压升至接近电池电压（通常达到 90% 以上）再闭合主接触器，最后断开预充支路——目的是限制浪涌电流，保护接触器触点。下电则相反，先断主接触器再断预充。
安全设计还包括：绝缘监测（实时检测高压对船体的绝缘电阻，低于阈值报警）、熔断器分级匹配（模组级与 Pack 级配合，避免越级熔断）、MSD 用于维护时手动切断高压、以及箱体的 IP 防护与泄压设计。这些环节的任何一处失效，都可能在 SOH 正常的情况下引发安全事故，因此维护评估必须"电性能 + 安全项"并行。