低空经济是电动化、智能化低空飞行活动的综合经济形态，成为科技含量高、带动作用强、成长空间大的新型产业，飞行汽车正成为低空经济的新增长点，然而飞行汽车特殊场景需求下，开发专用的动力电池成为亟需解决的问题，本文将详细分析飞行汽车用动力电池需求，并对未来技术趋势进行展望。

1低空经济地位提升至国家战略性产业，带动飞行汽车快速发展

传统飞行汽车的概念，是指地面行驶的汽车同时具备空中飞行的功能，即汽车“飞”起来的陆空两栖交通工具。近年来随着城市空中交通概念的兴起，用于解决城市交通拥堵问题、仅具有空中飞行功能的电动垂直起降飞行器（electric vertical takeoff and landing，eVTOL）亦称为飞行汽车，飞行汽车概念的内涵拓展为具有陆空两栖功能或用于城市空中交通的运载工具。

城市交通生态体系（来源：盟维科技）

 

 

国内低空经济地位进一步提升至“国家战略性新兴产业”，产业趋势明确。2021年2月中共中央、国务院印发《国家综合立体交通网规划纲要》，首次提出发展低空经济；2023年10月，工信部等四部门发布《绿色航空制造业发展纲要（2023-2035年）》，力争到2025年电动通航飞机投入商业应用，电动垂直起降航空器（eVTOL）实现试点运行；2023年12月的中央经济工作会议上，明确将“低空经济”列为国家战略性新兴产业。

国内低空经济政策梳理

 

《国家空域基础分类方法》为eVTOL飞行提供法规支持，不再对G类、W类空域实施空中交通管制，非管制空域的划分为电动垂直起降航空器（eVTOL）的试点运行以及商业化落地奠定基础。2023年12月发布《国家空域基础分类方法》，按照空域等级方式将中国空域分为两级七类。管制空域（A、B、C、D、E类）和非管制空域（G、W类）。真高300米以下G类空域以及真高120米以下W类空域是新增空域，对应通用航空、电动垂直起降航空器（eVTOL）以及轻小型无人机主要活动区域。

国家空域基础分类示意图（来源：中国民用航空局）

 

多省份积极跟进国家政策，推动低空经济发展。在地方层面，广州、深圳、合肥、成都等地均在大力发展低空经济，其中四川、海南、湖南、江西、安徽等5个省份为全国首批低空空域管理改革试点省份。2024年，低空经济成为地方两会热议的关键词，北京、广东、安徽、山西、江西、江苏、山东、重庆、四川等省份的政府工作报告中均提及了要积极探索发展低空经济。

 

 

2飞行汽车工况严苛，对动力电池提出更高需求

 

2.1 飞行汽车行驶工况复杂，但目前没有相关标准作为测试依据

飞行汽车的行驶可以为5个阶段：螺旋桨垂直起飞、固定翼爬升、固定翼巡航、固定翼下降、螺旋桨垂直降落。飞行汽车用动力电池的放电倍率要远高于电动汽车电池，出于安全考虑，飞行器还要保有足够的能量在特殊情况下完成备降。但目前飞行汽车行驶工况并未形成标准体系，因此针对整车能耗、零部件性能等测试没有统一的依据，需要参照CLTC、WLTC等尽快推动相关标准研制。

飞行汽车行驶工况

 

可以看到，动力电池在起飞和降落阶段具有最大的输出功率。

 

 

 

飞行汽车行驶工况对应的电池功率曲线

（来源：Yang X G , Liu T , Ge S ,et al.Challenges and key requirements of batteries for electric vertical takeoff and landing aircraft[J].Joule, 2021, 5(7).）

 

 

 

2.2 飞行汽车用动力电池在比能量、放电倍率、安全性要求远高于电动汽车

 

通过对主流动力电池企业的调研，总结了目前车用动力电池现状和飞行汽车用动力电池需求的对比。

 

车用动力电池现状和飞行汽车用动力电池需求对比

 

电动飞行汽车和电动汽车对电池要求的对比如下图所示。

 

电动飞行汽车和电动汽车对电池要求的对比

 

 

2.3 飞行汽车用动力电池目前仍处于样品研发及验证阶段，未实现规模量产

 

目前主流电池企业尚未根据飞行汽车用特殊需求定制开发动力电池，而是基于现有的产品进行样品试制，但部分初创电池企业已向飞行汽车企业提供样品并开展验证。飞行汽车用动力电池有较多特殊需求，若从头开发涉及到的周期较长、成本较高，因此传统电池企业没有围绕特殊需求进行针对性开发，而以车用动力电池产品为基础，进行小范围优化改进，目前处于样品开发阶段，没有进行批量供货。部分电池初创企业，如卫蓝新能源、盟维科技等，因处于客户开拓阶段，亟需开辟新的应用场景和赛道，因此会针对飞行汽车用动力电池进行特殊开发，如卫蓝新能源已向峰飞、南京零重力等飞行汽车企业送样，并已向沃飞供货160kWh电池包，能量密度270Wh/kg，可实现持续放电倍率3~5C，峰值放电倍率7~10C。盟维科技在2023年完成锂金属电池电源系统设计开发并顺利交付，整体能量密度超过400Wh/kg，并在国际飞行器企业开展验证。

 

 

3 飞行汽车用动力电池技术趋势与展望

 

在飞行汽车用动力电池材料体系方面，目前电动汽车用动力电池主要是三元材料或磷酸铁锂为正极的液态电池，三元材料电池比能量可达300Wh/kg。为实现高比能，正极材料往超高镍三元、富锂锰基等进行发展，进一步提高比容量同时保持高稳定和长循环；负极材料短期内往硅基负极材料（硅碳、硅氧）发展，但需要解决体积膨胀问题，长期内往金属锂负极发展，需解决锂枝晶生长及循环寿命较差的问题；电解液和隔膜将逐渐往固态电解质方向发展，短期内以半固态电池过渡为主，远期发展目标是实现全固态电池。

在飞行汽车用动力电池系统集成方面，目前飞行汽车用动力电池系统采用第一代方案，电压平台是400V，热管理形式采用风冷，采用四包独立冗余供电以实现安全性和可靠性，质量集成效率在75%左右。未来将形成第二代系统集成方案，电压平台是800V，热管理形式采用冷媒直冷，采用多包备份加NP（不热扩散）设计以实现安全性和可靠性，质量集成效率往80%发展，并具备多并&高压电池系统并入切出、能量管理安全监控级诊断等关键功能。

在飞行汽车用动力电池系统热管理方面，目前采用的热管理方案主要为主动风冷技术，确保电池在全工况及全生命周期范围内都在合适温度区工作；并结合超级散热电芯结构设计，引入航天级热阻隔材料，满足电池航空级标准。预测未来动力电池系统的热管理主要目标是轻量化及高散热效率，在电池大倍率充放电需求下，因此冷媒直冷方式将是主流。

在飞行汽车用动力电池系统电池管理方面，飞行汽车采用多电池包分布式部署，保障系统高度冗余和安全可靠，对于电池BMS管理也提出了更高要求。飞行汽车用动力电池系统应符合DO-254、DO-178等一系列航空标准和规范，目前国内具备相关要求的电池企业较少，未来应加强满足航空标准和规范的高可靠、高耐久、高环境适应性等技术研究。智能电池作为动力电池性能提升的重要手段，将会逐渐得到应用，围绕自修复材料、多维传感集成、故障多尺度诊断、修复防护等开展研究，发展智能电池并提高智能化水平，实现对单个电芯的精确管理。

在飞行汽车用动力电池测试评价及标准体系方面，针对飞行汽车用动力电池高比能、大倍率、高安全的需求，应加速推动飞行汽车用快充型动力电池技术规范及测试条件、飞行汽车用行驶工况、飞行汽车用动力电池安全测试方法及运行条件、飞行汽车用动力电池及系统耐久性测试、动力电池和系统航空准入电气性能等相关测试方法及标准体系的研究及制定，推动我国飞行汽车产业迎来爆发式增长，并提高行业规范性。

任何一项新兴技术从发展到商业化落地，必将会经历从技术驱动到市场驱动再到规模驱动的过程。在空地交通全面电动化需求下，高比能、高安全是动力电池的长期发展方向，飞行汽车用动力电池实现商业化的核心是满足应用场景的综合性能指标需求。为推动飞行汽车用动力电池的加速落地，需要高校、企业、行业组织等协同合作，积极推动技术创新，为空地交通全面电动化赋能。

 

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作者| 孙旭东 —电动化研究中心产业技术研究部研究员

*声明：本文内容由作者提供，仅代表作者个人观点。

 

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