鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：266次 | 2024年08月05日
談鋰離子電池成組技術(shù)的最終解決方法：大電流主動(dòng)均衡技術(shù)
電池系統(tǒng)成組技術(shù)是一個(gè)不斷演變的過(guò)程，從早期的鉛酸電池組到當(dāng)下主流的鋰離子電池組；從單體應(yīng)用到多個(gè)成組應(yīng)用；從消費(fèi)類電子產(chǎn)品到動(dòng)力鋰離子電池系統(tǒng)，電池成組技術(shù)也隨著電池的廣泛應(yīng)用而不斷發(fā)展。同時(shí)，各國(guó)的研究人員一直不斷地探索，尋找鋰離子電池成組技術(shù)的最終解決方法———大電流主動(dòng)均衡技術(shù)。（本文基于我們多年來(lái)對(duì)三元電池成組技術(shù)的研究結(jié)果，文中所述電池特指三元類電池）
1.從鉛酸電池到鋰離子電池的成組技術(shù)演變
我們回顧一下以傳統(tǒng)鉛酸電池為動(dòng)力的低速車(chē)的成組技術(shù)，通常的方法是，把多個(gè)電池堆砌在一個(gè)金屬箱中，電池之間相連，然后引出動(dòng)力正負(fù)極接口，整個(gè)電池包就完成了。
鋰離子電池成組技術(shù)能否參照鉛酸電池的成組方法？
我們了解鋰離子電池既不能過(guò)度充電，也不能過(guò)度放電；充電時(shí)，必須工作在一個(gè)允許的溫度區(qū)間，放電時(shí)，也必須工作在一個(gè)允許的溫度區(qū)間。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
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%
很顯然，鋰離子電池的成組技術(shù)不能采用鉛酸電池的成組方法，或者說(shuō)使用鋰離子電池成組必須符合一定的條件。
2.從單體消費(fèi)電子到大容量電池系統(tǒng)的成組技術(shù)演變
由于鋰離子電池技術(shù)的快速發(fā)展，以及單體性能和安全性的提升，鋰離子電池的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)從小容量的消費(fèi)電子產(chǎn)品向大容量的儲(chǔ)能系統(tǒng)和動(dòng)力鋰離子電池系統(tǒng)發(fā)展。
如何管理好電池系統(tǒng)已經(jīng)成為鋰離子電池廣泛應(yīng)用的前提，鋰離子電池成組技術(shù)就由此而生，而負(fù)責(zé)電池管理的部分(簡(jiǎn)稱BMS)是一個(gè)全新的技術(shù)，它要確保工作條件符合鋰離子電池的特性，更要確保電池系統(tǒng)的安全。
在鋰離子電池成組技術(shù)中，最重要的是BMS，它是電池系統(tǒng)的“大腦”，它像“管家”相同，包攬所有的工作，從監(jiān)控每一級(jí)電池的物理變量，環(huán)境溫度，到系統(tǒng)級(jí)的電池包性能估計(jì)，在線診斷與預(yù)警，充、放電與預(yù)充控制，熱/冷管理等。
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
大電流主動(dòng)均衡技術(shù)是BMS中最核心的技術(shù)，它要解決的是電池系統(tǒng)在使用過(guò)程中衰減的問(wèn)題，也就是要確保續(xù)航里程穩(wěn)定及可預(yù)測(cè)的問(wèn)題，顯然，這是一個(gè)用戶可以親身感受并做出客觀評(píng)價(jià)的事件，真實(shí)的續(xù)航里程是贏得用戶的方法。
3.大電流主動(dòng)均衡技術(shù)是電池成組技術(shù)的最終解決方法
在鋰離子電池成組技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，BMS的基本技術(shù)(包括：電池的監(jiān)控技術(shù)和系統(tǒng)的控制策略)已經(jīng)非常成熟了，可以滿足鋰離子電池系統(tǒng)的基本要求。
但是，電池系統(tǒng)衰減的問(wèn)題沒(méi)有得到解決，現(xiàn)有的方法是，為了保證一定的續(xù)航里程，不得不新增電池系統(tǒng)的容量，而新增電池容量又將導(dǎo)致車(chē)重新增，反過(guò)來(lái)又影響續(xù)航里程，這就是所謂的“大馬拉小車(chē)”方法。
顯然，解決電池系統(tǒng)衰減的方法是非常明確的，應(yīng)該提高電池系統(tǒng)的輸入和輸出效率，而不是新增電池的容量，同時(shí)要保證輸入和輸出效率穩(wěn)定在一個(gè)高水平上，以保證續(xù)航里程穩(wěn)定及可預(yù)測(cè)。
這個(gè)策略意味著電池系統(tǒng)必須對(duì)使用過(guò)程中電池的一致性進(jìn)行干預(yù)，防止一致性失控，通過(guò)大電流主動(dòng)均衡技術(shù)確保電池系統(tǒng)中電池的一致性，防止一致性失控，這就是為何大電流主動(dòng)均衡技術(shù)被稱為BMS系統(tǒng)的“明珠”。
4.大電流主動(dòng)均衡技術(shù)似乎正在成為技術(shù)創(chuàng)新的“黑洞”
大電流主動(dòng)均衡技術(shù)涉及到兩個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域：一個(gè)是電能載體的選擇，另一個(gè)是電能轉(zhuǎn)移的控制技術(shù)。
世界各國(guó)的相關(guān)公司和許多大學(xué)都曾經(jīng)對(duì)常用的電能載體(包括：電容和超級(jí)電容、電感和變壓器)和電能轉(zhuǎn)移方法(如：DC/DC)進(jìn)行了深度的研究，并沒(méi)有突破性進(jìn)展。
在技術(shù)方面的缺點(diǎn)，難以實(shí)現(xiàn)大電流轉(zhuǎn)移、電能載體物理尺寸過(guò)大、連接復(fù)雜以及穩(wěn)定性無(wú)法保證；在產(chǎn)品化方面的缺點(diǎn)，成本高昂，提高效率的成本遠(yuǎn)大于新增電池容量的成本。
電能轉(zhuǎn)移控制技術(shù)是所有技術(shù)中最困難的部分，重要原因：
在電池的使用過(guò)程中，電池的一致性劣化是隨機(jī)的，它與許多因素有關(guān)(包括：生產(chǎn)的一致性、使用環(huán)境、充放電強(qiáng)度、瞬間放電等)；同時(shí)，電能轉(zhuǎn)移的路徑也是隨機(jī)的，均衡控制系統(tǒng)就非常復(fù)雜，必須具有高度的適應(yīng)性和靈活性，大電流主動(dòng)均衡技術(shù)的復(fù)雜性不言而喻。
大電流主動(dòng)均衡作為全球性的技術(shù)難題，各國(guó)產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界已經(jīng)研究多年，并投入了巨大的資金。到目前為止，在國(guó)際上還沒(méi)有取得任何技術(shù)性突破性，更無(wú)法進(jìn)行商業(yè)化進(jìn)程，所有的投入似乎掉進(jìn)了一個(gè)“黑洞”，而且看不到任何技術(shù)突破的希望，這是非常令人沮喪的。
5.顛覆性的創(chuàng)新技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)
主動(dòng)均衡技術(shù)的創(chuàng)新面對(duì)不可逾越的困難，大量研發(fā)投入所出現(xiàn)的“黑洞”現(xiàn)象讓許多公司放棄了繼續(xù)研發(fā)的可能。
在技術(shù)發(fā)展方向上，行業(yè)內(nèi)的研發(fā)人員無(wú)法拋開(kāi)現(xiàn)有的主動(dòng)均衡技術(shù)基礎(chǔ)，也就不可能出現(xiàn)顛覆性的創(chuàng)新技術(shù)，這也是多年來(lái)，主動(dòng)均衡技術(shù)沒(méi)有突破的原因之一。
一個(gè)非常有趣的現(xiàn)象，顛覆性的創(chuàng)新技術(shù)可能來(lái)源于跨行業(yè)者，或者出現(xiàn)于小的創(chuàng)新公司，特別是專注于非常狹窄的技術(shù)領(lǐng)域的研究人員。大電流主動(dòng)均衡技術(shù)的突破，也是這個(gè)現(xiàn)象的重現(xiàn)，也再次驗(yàn)證：顛覆性的創(chuàng)新技術(shù)一定來(lái)自不受約束的創(chuàng)新者。
