钜大LARGE | 点击量：7118次 | 2019年05月10日
为什么要进行电池组均衡？
单块电池的使用寿命长，成组后使用寿命短的实际问题由来已久，一直成为广大用户挥之不去的诟病。使用中的主要表现为：
一是输出功率大幅度下降。同样的负载，特别是动力负载，动力性能快速下降，满功率运行时间明显缩短。
二是容量大幅度降低。有效放电时间很短，很快就提示放电结束，实际放电容量严重缩水；充电时很快就显示充满电，实际充电时间大幅度缩水。
三是充放电期间发热严重。发热严重的电池主要集中在容量衰减严重的电池上，并通过热传递使周围电池的温度快速上升，容量衰减严重电池的温度之所以最高，主要是由于这类电池的内阻最大，在较大电流的作用下产生的热量最多。当热量在短时间内积累过多无法得到有效控制时，就极易发生热失控，并引发电池爆炸和火灾事故。
四是续航时间和里程大幅度缩水。在负荷不变的情况下，很短的时间里就出现续航时间和续航里程大幅度缩水，这一点在电动汽车上的表现最为明显，与之对应的是充电容量也大幅度缩水。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
实际检测数据表明，当电池组发生明显的一致性差异问题后，电池的技术参数差异表现最为明显，主要体现在电压、内阻、容量、自放电率、放电曲线等参数差异方面。
借助检测仪器会发现，这样的电池组，电压的一致性表现最为糟糕，无论是充电期间还是放电期间，电压差通常都比较大，特别是充放电中后期。这种表现下的电池组，实际充放电容量取决于容量最小的衰减最严重的电池，而与其它电池的容量无关，其它电池的容量即使再多也起不到任何作用，电池组的串数越多，容量浪费问题越严重。
一致性问题会使容量小的电池频繁发生过充电和过放电，每一次过充和过放都会使电池产生不可逆的伤害，过充放电次数越多，造成的伤害越严重，解决了一致性问题，电池过充和过放的问题也就解决了，接下来的益处便是容量利用率提高、热失控风险得到控制、容量相对处于稳定状态等。
蓄电池使用期间的最大风险是热失控，一旦发生热失控，很容易导致电池的爆炸和火灾事故发生，防范热失控，对于单体供电设备的管理相对容易得多，在排除电池生产质量的问题后，一套合格的电压控制系统即可轻松解决；但对于电池组而然，难度就大得多，单元电池所使用的电压控制系统在电池组上的作用几乎是无效的，电池组的串数越多，管理难度越大，必须开发专用的电池均衡管理系统
目前，常见的电池均衡技术主要有耗能式被动均衡、充电均衡、转移式主动均衡三类，在开发难度、成本、均衡效率、电能利用率等方面，被动均衡最容易开发、成本最低，均衡电流很小，通常在100毫安以内，均衡效率低，电能利用率为零；充电均衡相对复杂，成本提高不少，均衡电流可以达到安培级别，均衡效率和电能利用率较高；转移式主动均衡复杂程度更高，成本相对最高，最大均衡电流可以达到几安培以上，均衡效率和电能利用率最高。
在应用效果上，耗能式被动均衡的最理想状态只能做到让小容量电池不过充电，但实际上，由于这种技术的分流电流很小，与几安培甚至几十安培的充电电流相比几乎可以忽略，在充电期间所起的均衡作用微乎其微，特别是对于采用快充技术的电动汽车电池组，过充问题依然存在。相比较而言，充电均衡由于均衡电流较大，充电期间的电压均衡效果要优于耗能式被动均衡；而转移式主动均衡则在技术上同时解决了充电均衡、放电均衡和静止均衡问题，实际应用效果最好。
耗能式被动均衡和充电均衡的最大缺陷是无法解决小容量电池的过放电难题，应用受限。
由于一致性问题的存在，会导致不同容量电池的电压上升速度和下降速度存在差异，从而造成个别电池的过充电和过放电，并形成恶性循环。容量变小的电池俗称落后电池或衰减电池，衰减电池具有容量小、内阻大的特点，无论是充电期间还是放电期间，它的发热程度是最高的。当温度过高时很容易发生“热失控”故障，并引发爆炸、火灾等事故。对于因内阻原因引起的温升，理论上，如果能在不影响电池组充放电电流的情况下降低衰减电池的实际充放电电流，那么，衰减电池的温升就会降低，从而降低“热失控”发生概率，也就提高了电池组的运行安全性。实践和测试中发现，当通过人为干预、降低“落后”电池的充放电电流后，“落后”电池的实际温升和电压升降速度会得到有效改善和控制，电流干预的越大，电压一致性和温升改善的效果越明显，从自动化实施的角度来看，要实现这一目标，就要求电池均衡器具有较大的电流分流能力，唯一可行的电池均衡技术就是转移式主动均衡技术。
被动均衡和充电均衡本质上都是充电均衡，仅仅适用于电池组的均衡充电，如果均衡电流与实际充电电流相差较大，充电均衡效果会受到影响，过充问题仍无法避免，特别是被动均衡，其均衡电流很小，均衡介入时机晚，对于十几安培甚至几十安培或者更高的充电电流几乎可以忽略，这两种均衡技术具有先天技术缺陷，对放电、静止期间无任何电压均衡能力，发展受限，而主动均衡（不包括主动控制模式下的被动均衡）技术则属于功能较为全面而且实用的电池均衡技术，特别是弥补了充电均衡的不足，几乎适合于任何电池组，是电池均衡技术的发展趋势。
附图是同一13串电池组在相同的充电标准（均衡充电）和放电标准（1A恒流放电）下，放电结束时的电压对比图，图1为电池组常规放电36分钟（放电结束）时的电压分布图，电压数据表明，电池之间的电压差异较大，最大电压差接近0.6V，大部分电池仍具有很多电量没有得到有效释放，容量浪费严重。
使用高效转移式电池均衡器后，实际放电时间长达58分钟，远远超过常规放电时间，均衡放电结束时的电压分布情况如图2所示，通过每块电池的剩余电压可以清楚地看到，均衡放电结束时的电池组，电压一致性仍非常好，最大电压只有71mV，电压分布合理，明显优于常规放电，不仅实际放电时间明显延长，而且放电结束时的电压一致性也非常好。
上一篇：了解电池均衡技术
下一篇：动力电池组的一致性问题
