鉅大LARGE | 點擊量：199次 | 2024年08月05日
談鋰電池成組技術的最終解決方法：大電流主動均衡技術
電池系統成組技術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；從單體應用到多個成組應用；從消費類電子產品到動力鋰電池系統，電池成組技術也隨著電池的廣泛應用而不斷發展。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的最終解決方法———大電流主動均衡技術。（本文基于我們多年來對三元電池成組技術的研究結果，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演變
我們回顧一下以傳統鉛酸電池為動力的低速車的成組技術，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間，放電時，也必須工作在一個允許的溫度區間。
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的成組技術演變
由于鋰電池技術的快速發展，以及單體性能和安全性的提升，鋰電池的應用領域已經從小容量的消費電子產品向大容量的儲能系統和動力鋰電池系統發展。
如何管理好電池系統已經成為鋰電池廣泛應用的前提，鋰電池成組技術就由此而生，而負責電池管理的部分(簡稱BMS)是一個全新的技術，它要確保工作條件符合鋰電池的特性，更要確保電池系統的安全。
在鋰電池成組技術中，最重要的是BMS，它是電池系統的"大腦"，它像"管家"相同，包攬所有的工作，從監控每一級電池的物理變量，環境溫度，到系統級的電池包性能估計，在線診斷和預警，充、放電和預充控制，熱/冷管理等。
大電流主動均衡技術是BMS中最核心的技術，它要解決的是電池系統在使用過程中衰減的問題，也就是要確保續航里程穩定及可預測的問題，顯然，這是一個用戶可以親身感受并做出客觀評價的事件，真實的續航里程是贏得用戶的方法。
3.大電流主動均衡技術是電池成組技術的最終解決方法
在鋰電池成組技術的發展過程中，BMS的基本技術(包括：電池的監控技術和系統的控制策略)已經非常成熟了，可以滿足鋰電池系統的基本要求。
但是，電池系統衰減的問題沒有得到解決，現有的方法是，為了保證一定的續航里程，不得不新增電池系統的容量，而新增電池容量又將導致車重新增，反過來又影響續航里程，這就是所謂的"大馬拉小車"方法。
顯然，解決電池系統衰減的方法是非常明確的，應該提高電池系統的輸入和輸出效率，而不是新增電池的容量，同時要保證輸入和輸出效率穩定在一個高水平上，以保證續航里程穩定及可預測。
這個策略意味著電池系統必須對使用過程中電池的一致性進行干預，防止一致性失控，通過大電流主動均衡技術確保電池系統中電池的一致性，防止一致性失控，這就是為何大電流主動均衡技術被稱為BMS系統的"明珠"。
4.大電流主動均衡技術似乎正在成為技術創新的"黑洞"
大電流主動均衡技術涉及到兩個關鍵領域：一個是電能載體的選擇，另一個是電能轉移的控制技術。
世界各國的相關公司和許多大學都曾經對常用的電能載體(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。
在技術方面的缺點，難以實現大電流轉移、電能載體物理尺寸過大、連接復雜以及穩定性無法保證；在產品化方面的缺點，成本高昂，提高效率的成本遠大于新增電池容量的成本。
電能轉移控制技術是所有技術中最困難的部分，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(包括：生產的一致性、使用環境、充放電強度、瞬間放電等)；同時，電能轉移的路徑也是隨機的，均衡控制系統就非常復雜，必須具有高度的適應性和靈活性，大電流主動均衡技術的復雜性不言而喻。
大電流主動均衡作為全球性的技術難題，各國產業界和學術界已經研究多年，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性突破性，更無法進行商業化進程，所有的投入似乎掉進了一個"黑洞"，而且看不到任何技術突破的希望，這是非常令人沮喪的。
5.顛覆性的創新技術已經出現
主動均衡技術的創新面對不可逾越的困難，大量研發投入所出現的"黑洞"現象讓許多公司放棄了繼續研發的可能。
在技術發展方向上，行業內的研發人員無法拋開現有的主動均衡技術基礎，也就不可能出現顛覆性的創新技術，這也是多年來，主動均衡技術沒有突破的原因之一。
一個非常有趣的現象，顛覆性的創新技術可能來源于跨行業者，或者出現于小的創新公司，特別是專注于非常狹窄的技術領域的研究人員。大電流主動均衡技術的突破，也是這個現象的重現，也再次驗證：顛覆性的創新技術一定來自不受約束的創新者。
