鉅大LARGE | 點擊量：141次 | 2024年08月05日
談鋰電池成組技術(shù)的最終解決方法：大電流主動均衡技術(shù)
電池系統(tǒng)成組技術(shù)是一個不斷演變的過程，從早期的鉛酸電池組到當下主流的鋰電池組；從單體應(yīng)用到多個成組應(yīng)用；從消費類電子產(chǎn)品到動力鋰電池系統(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，各國的研究人員一直不斷地探索，尋找鋰電池成組技術(shù)的最終解決方法———大電流主動均衡技術(shù)。（本文基于我們多年來對三元電池成組技術(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)鉛酸電池為動力的低速車的成組技術(shù)，通常的方法是，把多個電池堆砌在一個金屬箱中，電池之間相連，然后引出動力正負極接口，整個電池包就完成了。
鋰電池成組技術(shù)能否參照鉛酸電池的成組方法？
我們了解鋰電池既不能過度充電，也不能過度放電；充電時，必須工作在一個允許的溫度區(qū)間，放電時，也必須工作在一個允許的溫度區(qū)間。
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%
很顯然，鋰電池的成組技術(shù)不能采用鉛酸電池的成組方法，或者說使用鋰電池成組必須符合一定的條件。
2.從單體消費電子到大容量電池系統(tǒng)的成組技術(shù)演變
由于鋰電池技術(shù)的快速發(fā)展，以及單體性能和安全性的提升，鋰電池的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)從小容量的消費電子產(chǎn)品向大容量的儲能系統(tǒng)和動力鋰電池系統(tǒng)發(fā)展。
如何管理好電池系統(tǒng)已經(jīng)成為鋰電池廣泛應(yīng)用的前提，鋰電池成組技術(shù)就由此而生，而負責電池管理的部分(簡稱BMS)是一個全新的技術(shù)，它要確保工作條件符合鋰電池的特性，更要確保電池系統(tǒng)的安全。
在鋰電池成組技術(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)控每一級電池的物理變量，環(huán)境溫度，到系統(tǒng)級的電池包性能估計，在線診斷和預(yù)警，充、放電和預(yù)充控制，熱/冷管理等。
大電流主動均衡技術(shù)是BMS中最核心的技術(shù)，它要解決的是電池系統(tǒng)在使用過程中衰減的問題，也就是要確保續(xù)航里程穩(wěn)定及可預(yù)測的問題，顯然，這是一個用戶可以親身感受并做出客觀評價的事件，真實的續(xù)航里程是贏得用戶的方法。
3.大電流主動均衡技術(shù)是電池成組技術(shù)的最終解決方法
在鋰電池成組技術(shù)的發(fā)展過程中，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，可以滿足鋰電池系統(tǒng)的基本要求。
但是，電池系統(tǒng)衰減的問題沒有得到解決，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)致車重新增，反過來又影響續(xù)航里程，這就是所謂的"大馬拉小車"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，同時要保證輸入和輸出效率穩(wěn)定在一個高水平上，以保證續(xù)航里程穩(wěn)定及可預(yù)測。
這個策略意味著電池系統(tǒng)必須對使用過程中電池的一致性進行干預(yù)，防止一致性失控，通過大電流主動均衡技術(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均衡技術(shù)被稱為BMS系統(tǒng)的"明珠"。
4.大電流主動均衡技術(shù)似乎正在成為技術(shù)創(chuàng)新的"黑洞"
大電流主動均衡技術(shù)涉及到兩個關(guān)鍵領(lǐng)域：一個是電能載體的選擇，另一個是電能轉(zhuǎn)移的控制技術(shù)。
世界各國的相關(guān)公司和許多大學(xué)都曾經(jīng)對常用的電能載體(包括：電容和超級電容、電感和變壓器)和電能轉(zhuǎn)移方法(如：DC/DC)進行了深度的研究，并沒有突破性進展。
在技術(shù)方面的缺點，難以實現(xiàn)大電流轉(zhuǎn)移、電能載體物理尺寸過大、連接復(fù)雜以及穩(wěn)定性無法保證；在產(chǎn)品化方面的缺點，成本高昂，提高效率的成本遠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：
在電池的使用過程中，電池的一致性劣化是隨機的，它和許多因素有關(guān)(包括：生產(chǎn)的一致性、使用環(huán)境、充放電強度、瞬間放電等)；同時，電能轉(zhuǎn)移的路徑也是隨機的，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，大電流主動均衡技術(shù)的復(fù)雜性不言而喻。
大電流主動均衡作為全球性的技術(shù)難題，各國產(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，在國際上還沒有取得任何技術(shù)性突破性，更無法進行商業(yè)化進程，所有的投入似乎掉進了一個"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)
主動均衡技術(shù)的創(chuàng)新面對不可逾越的困難，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)人員無法拋開現(xiàn)有的主動均衡技術(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，主動均衡技術(shù)沒有突破的原因之一。
一個非常有趣的現(xiàn)象，顛覆性的創(chuàng)新技術(shù)可能來源于跨行業(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。大電流主動均衡技術(shù)的突破，也是這個現(xiàn)象的重現(xiàn)，也再次驗證：顛覆性的創(chuàng)新技術(shù)一定來自不受約束的創(chuàng)新者。
