分析动力电池组特性与均衡管理

被认为是未来汽车的电动汽车是电动源、电机和整车三大技术的结合体，电动源是电动汽车的核心部件，目前已经形成动力锂离子电池及其专用材料的开发热潮。

做为一种新型的动力技术，锂电池在使用中必须串联才能达到使用电压的需要，单体性能上的参差不齐并不全是缘于电池的生产技术问题。

从涂膜开始到成品要经过多道工序，即使每道工序都经过严格的检测程序，使每只电池的电压、内阻、容量一致，使用一段时间以后，也会产生差异，使得锂动力电池的使用技术问题迫在眉睫，而且必须尽快解决。

动力电池组的使用寿命受多种因素影响，如果电池组寿命低于单体平均寿命的一半以下，可以推断都是由于使用技术不当造成的，首要原因当推过充和过放导致单体电池提前失效。

结合锂动力电池特性、电子电源、计算机控制技术研究动力电池组的使用技术，探讨动力电池组的均衡控制和管理。

01 先进的电池组使用方法

过充过放对电池的损害都是致命的，不同之处仅在于过充产生大量气体、易自燃和爆炸、表象剧烈，过放外观变化和缓、但失效速度却极快，在正常使用中都应严格避免出现。

◎鉴于相同原材料、同批次的单体电池，容量、内阻、寿命等性能参数符合正态分布并且离散程度有限；

◎鉴于在相同的电流激励条件下，单体电池电压变化过程的一致性渐进逼近其它性能参数的一致性，其中最重要的参数是荷电程度；

◎鉴于电池在未曾历经过过充、过放的损害，在其生命期里不容易提前失效，可以推断，如果在充放电过程中通过能量变换的办法实施电池组中单体电压的均衡控制，使单体电压趋于一致，那么单体的相对荷电程度也趋于一致，可以实现同时充足电、也同时放空电，进而，电池组的寿命应接近于单体电池的平均寿命。

基于均衡控制，可进一步研究先进的充电方法。目前的限压限流方法，无论在充电速度还是效果上都不够科学，充电初期，极化效应并不激烈，电池的电流接受能力最强，充电电流还应该加大，恒流后期电池温升、内压增大，电流已经超出电池接受能力，电流应该减小，同时，极化作用、趋肤效应降低了材料反应的活性，可利用反向电流脉冲肖弱这些不利影响。

02 动力电池组的均衡控制和管理

要实现单体电压的均衡控制，均衡器是电池管理系统的核心部件，离开均衡器，管理系统即使得到了电池组测量数据，也无所作为，也就无所谓管理。

随着电动汽车技术的不断发展，电池组均衡装置的需求已经迫在眉睫，已有许多研究，国外已有报道，如德国Kaiserse Lautern 大学，日本本田公司等，国内技术尚未成熟。

●断流与分流

断流与分流均衡器按能量回路处理的方式分断流和分流，断流指在监控单体电压变化的基础上，在满足一定条件时把单体电池的充电或负载回路断开，通过机械触点或电力电子部件组成开关矩阵，动态改变电池组内单体之间的连接结构，可能的断流部件有机械、继电器、半导体。

电动汽车用电池组功率很大，瞬时电流可达数百安培而且双极性变化，在考虑可行性、性价比、实用性、可靠性等诸多因素，断流的实施难度极大，不适合在电动汽车上使用。

分流并不断开电池的工作回路，而是给每只电池各增加一个旁路装置，就象电池伴侣，两者合起来的特性趋于电池组内平均素质的单体电池特性。

●能耗与回馈

能耗型指给各单体电池提供并联电流支路，将电压过高的单体电池通过分流转移电能达到均衡目的，实现电流支路的装置可以是可控电阻，或经能量变换器带动空调、风机等耗电设备。

其实质是通过能量消耗的办法限制单体电池出现过高或过低的端电压，只适合在静态均衡中使用，其高温升等特点降低了系统可靠性，消耗能源，在动态均衡中不可能使用。

原文标题:分析动力电池组特性与均衡管理