鉅大LARGE | 點擊量：7160次 | 2019年05月10日
為什么要進行電池組均衡？
單塊電池的使用壽命長，成組后使用壽命短的實際問題由來已久，一直成為廣大用戶揮之不去的詬病。使用中的主要表現為：
一是輸出功率大幅度下降。同樣的負載，特別是動力負載，動力性能快速下降，滿功率運行時間明顯縮短。
二是容量大幅度降低。有效放電時間很短，很快就提示放電結束，實際放電容量嚴重縮水；充電時很快就顯示充滿電，實際充電時間大幅度縮水。
三是充放電期間發(fā)熱嚴重。發(fā)熱嚴重的電池主要集中在容量衰減嚴重的電池上，并通過熱傳遞使周圍電池的溫度快速上升，容量衰減嚴重電池的溫度之所以最高，主要是由于這類電池的內阻最大，在較大電流的作用下產生的熱量最多。當熱量在短時間內積累過多無法得到有效控制時，就極易發(fā)生熱失控，并引發(fā)電池爆炸和火災事故。
四是續(xù)航時間和里程大幅度縮水。在負荷不變的情況下，很短的時間里就出現續(xù)航時間和續(xù)航里程大幅度縮水，這一點在電動汽車上的表現最為明顯，與之對應的是充電容量也大幅度縮水。
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%
實際檢測數據表明，當電池組發(fā)生明顯的一致性差異問題后，電池的技術參數差異表現最為明顯，主要體現在電壓、內阻、容量、自放電率、放電曲線等參數差異方面。
借助檢測儀器會發(fā)現，這樣的電池組，電壓的一致性表現最為糟糕，無論是充電期間還是放電期間，電壓差通常都比較大，特別是充放電中后期。這種表現下的電池組，實際充放電容量取決于容量最小的衰減最嚴重的電池，而與其它電池的容量無關，其它電池的容量即使再多也起不到任何作用，電池組的串數越多，容量浪費問題越嚴重。
一致性問題會使容量小的電池頻繁發(fā)生過充電和過放電，每一次過充和過放都會使電池產生不可逆的傷害，過充放電次數越多，造成的傷害越嚴重，解決了一致性問題，電池過充和過放的問題也就解決了，接下來的益處便是容量利用率提高、熱失控風險得到控制、容量相對處于穩(wěn)定狀態(tài)等。
蓄電池使用期間的最大風險是熱失控，一旦發(fā)生熱失控，很容易導致電池的爆炸和火災事故發(fā)生，防范熱失控，對于單體供電設備的管理相對容易得多，在排除電池生產質量的問題后，一套合格的電壓控制系統(tǒng)即可輕松解決；但對于電池組而然，難度就大得多，單元電池所使用的電壓控制系統(tǒng)在電池組上的作用幾乎是無效的，電池組的串數越多，管理難度越大，必須開發(fā)專用的電池均衡管理系統(tǒng)
目前，常見的電池均衡技術主要有耗能式被動均衡、充電均衡、轉移式主動均衡三類，在開發(fā)難度、成本、均衡效率、電能利用率等方面，被動均衡最容易開發(fā)、成本最低，均衡電流很小，通常在100毫安以內，均衡效率低，電能利用率為零；充電均衡相對復雜，成本提高不少，均衡電流可以達到安培級別，均衡效率和電能利用率較高；轉移式主動均衡復雜程度更高，成本相對最高，最大均衡電流可以達到幾安培以上，均衡效率和電能利用率最高。
在應用效果上，耗能式被動均衡的最理想狀態(tài)只能做到讓小容量電池不過充電，但實際上，由于這種技術的分流電流很小，與幾安培甚至幾十安培的充電電流相比幾乎可以忽略，在充電期間所起的均衡作用微乎其微，特別是對于采用快充技術的電動汽車電池組，過充問題依然存在。相比較而言，充電均衡由于均衡電流較大，充電期間的電壓均衡效果要優(yōu)于耗能式被動均衡；而轉移式主動均衡則在技術上同時解決了充電均衡、放電均衡和靜止均衡問題，實際應用效果最好。
耗能式被動均衡和充電均衡的最大缺陷是無法解決小容量電池的過放電難題，應用受限。
由于一致性問題的存在，會導致不同容量電池的電壓上升速度和下降速度存在差異，從而造成個別電池的過充電和過放電，并形成惡性循環(huán)。容量變小的電池俗稱落后電池或衰減電池，衰減電池具有容量小、內阻大的特點，無論是充電期間還是放電期間，它的發(fā)熱程度是最高的。當溫度過高時很容易發(fā)生“熱失控”故障，并引發(fā)爆炸、火災等事故。對于因內阻原因引起的溫升，理論上，如果能在不影響電池組充放電電流的情況下降低衰減電池的實際充放電電流，那么，衰減電池的溫升就會降低，從而降低“熱失控”發(fā)生概率，也就提高了電池組的運行安全性。實踐和測試中發(fā)現，當通過人為干預、降低“落后”電池的充放電電流后，“落后”電池的實際溫升和電壓升降速度會得到有效改善和控制，電流干預的越大，電壓一致性和溫升改善的效果越明顯，從自動化實施的角度來看，要實現這一目標，就要求電池均衡器具有較大的電流分流能力，唯一可行的電池均衡技術就是轉移式主動均衡技術。
被動均衡和充電均衡本質上都是充電均衡，僅僅適用于電池組的均衡充電，如果均衡電流與實際充電電流相差較大，充電均衡效果會受到影響，過充問題仍無法避免，特別是被動均衡，其均衡電流很小，均衡介入時機晚，對于十幾安培甚至幾十安培或者更高的充電電流幾乎可以忽略，這兩種均衡技術具有先天技術缺陷，對放電、靜止期間無任何電壓均衡能力，發(fā)展受限，而主動均衡（不包括主動控制模式下的被動均衡）技術則屬于功能較為全面而且實用的電池均衡技術，特別是彌補了充電均衡的不足，幾乎適合于任何電池組，是電池均衡技術的發(fā)展趨勢。
附圖是同一13串電池組在相同的充電標準（均衡充電）和放電標準（1A恒流放電）下，放電結束時的電壓對比圖，圖1為電池組常規(guī)放電36分鐘（放電結束）時的電壓分布圖，電壓數據表明，電池之間的電壓差異較大，最大電壓差接近0.6V，大部分電池仍具有很多電量沒有得到有效釋放，容量浪費嚴重。
使用高效轉移式電池均衡器后，實際放電時間長達58分鐘，遠遠超過常規(guī)放電時間，均衡放電結束時的電壓分布情況如圖2所示，通過每塊電池的剩余電壓可以清楚地看到，均衡放電結束時的電池組，電壓一致性仍非常好，最大電壓只有71mV，電壓分布合理，明顯優(yōu)于常規(guī)放電，不僅實際放電時間明顯延長，而且放電結束時的電壓一致性也非常好。
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