鉅大LARGE | 點擊量：295次 | 2024年08月02日
電池均衡技術淺析 破電池組一致性難題
隨著國內外新能源汽車相關技術創(chuàng)新步伐的加快，新能源汽車產業(yè)化發(fā)展面對階段。但是產業(yè)化之路進程緩慢，追根癥結就是鋰電池組間的一致性問題難以滿足新能源汽車的需求，今天鋰電池均衡方法為解決一致性問題帶來了曙光。
國內外新能源汽車相關技術的創(chuàng)新步伐正在日益加快，新能源汽車特別是純電動汽車的產業(yè)化道路也在日夜兼程。但是總有一些關鍵技術困擾新能源汽車產業(yè)的發(fā)展，動力鋰電池一致性問題就是其中的問題之一。隨著用戶對純電動汽車各項性能要求的日益提升，動力鋰電池一致性問題也成為擺在產業(yè)發(fā)展面前一道繞不開的"坎兒"，如何有效解決電池一致性問題，成為新能源汽車產業(yè)健康發(fā)展的關鍵。
鋰離子成組電池一致性亟需解決
鋰離子動力鋰電池作為新能源汽車的關鍵核心部件，其成組電池間的一致性問題，關于動力鋰電池組壽命、整車安全性等方面都顯得尤為重要。在實際應用中，因電池組間的差異，電池組中的某一單體電池率先失效，將會形成"多諾米效應"，致使整個電池組整體失效，嚴重影響電池組的安全和使用壽命，并威脅整車的正常使用。
鋰電池一致性的變化是一個不斷積累的過程，應用時間越長，單體電池間出現(xiàn)的差異就越大。同時使用環(huán)境也會造成單體電池間一致性的差異。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
造成鋰電池一致性差異的原因重要包括以下幾個方面：首先是電池生產材料因不同批次導致電池單體在性能方面存在微小差別；其次，即使是同一批次的電池材料，因為工藝方面的瑕疵，如生產環(huán)境溫、濕度等的細微變化，也會造成所生產的同一批次的電池存在一致性差異；再次，即使同一批次的同一型號電池容量和內阻同樣可能存在差異性，即便是在生產過程中嚴格控制配料、活漿等工藝過程，也只能盡可能縮小批量產品之間的差異，而不能徹底解決一致性問題。
常見鋰電池均衡方法
除了在電池材料和生產工藝等方面進行控制，減少電池間差異帶來的整體性能的降低，通常還可以采用均衡的技術手段，來解決電池一致性問題。
鋰電池均衡技術是指在鋰電池成組后，通過人為干預使電池組內的所有電池綜合性能趨于一致，其目的是確保電池組性能可以充分發(fā)揮，并保證電池在使用過程中的安全。根據(jù)均衡過程中電路對能量的消耗情況，均衡可分為能量耗散型和能量非消耗型兩大類。
能量耗散型均衡是通過給電池組中每只電池并聯(lián)一個電阻進行放電分流，從而實現(xiàn)均衡。這種電路結構簡單，只將容量高的單體電池的能量消耗，存在能量浪費和進行熱管理等問題，可能會造成安全隱患并加速電池老化。因此能量耗散型均衡通常適用于小型電池組、均衡電流要求不高的情況。
能量耗散型均衡一般分為兩種：
①定分流電阻均衡充電電路，即每只單體電池都始終并聯(lián)一個分流電阻，考慮電池的自放電及功耗，分流電阻取值一般為電池內阻的數(shù)十倍。該電路的優(yōu)點是可靠性高，缺點在于無論電池處于充電還是放電過程，分流電阻始終消耗功率，因此一般在能量充足、可靠性要求高的場合適用。
②開關控制分流電阻均衡充電電路，分流電阻通過開關控制，在充電過程中，當單體電池電壓達到終止電壓時開始平衡，有最大單體電流充電電壓和電池組平均電壓兩種控制策略。該均衡電路在充電期間，可對充電時電壓偏高者進行分流，缺點是由于均衡時間的限制，導致分流時出現(xiàn)大量熱要管理。
能量非耗散型均衡通常使用儲能原件轉移能量使電池組電壓保持一致。電路的能耗比能量耗散型要小，均衡電流大且效率較高，但電路結構相對復雜。此類均衡技術可分為能量轉換式均衡和能量轉移式均衡兩種。
能量轉換式均衡是通過開關信號，由鋰電池組整體向單體電池進行補充，或者由單體電池向電池組通過同軸線圈進行能量轉換。從成本和均衡效率來考慮，能量轉換式可應用于助動車等小功率場合，但不適合擴展到更大的電池組中。
能量轉移式均衡是利用電感或電容等儲能原件，把鋰電池組中容量高的單體電池中的能量轉移到容量比較低的電池上。
其實從均衡的不同結構、機制、過程等，可以將均衡分成很多類型，本文僅從能量角度，將均衡分成能量耗散和非能量耗散型兩種。比較兩種均衡方法，我們不難看出，能量耗散型均衡技術簡單，但仍存在很多問題，假如采用該方法，將會在其他方面新增電池組管理的復雜性和不確定性。非能量耗散型盡管電路復雜，但更"節(jié)能"，對電池組均衡效果也更好，也被業(yè)內看作是未來高性能均衡方法的主流。
其實各類均衡技術間并沒有絕對的優(yōu)勝者，很多情況下是多種均衡技術并存，但其目的都是為了提高電池的一致性，減少"木桶效應"對動力鋰電池組方面的影響。只有切實提高電池組一致性，才能減少新能源汽車在使用方面的各類問題，推動新能源汽車產業(yè)的快速發(fā)展。
上一篇：鋰電池老化的一個重要機理
