本文基于多年來(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(lèi)電池。

1.三元電池的商業(yè)前景

回顧電池發(fā)展的歷史，鉛酸電池商業(yè)化時(shí)間超過(guò)100年以上，三元鋰電池也有30年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，就電池技術(shù)而言，三元鋰電池的技術(shù)（包括：標(biāo)準(zhǔn)化、單體能量密度和安全性）發(fā)展已經(jīng)得到極大的提升，這為三元鋰電池的廣泛應(yīng)用提供了無(wú)限的可能。

毫無(wú)疑問(wèn)，在全球減少碳排放的大趨勢(shì)下，鋰電池已經(jīng)由小容量的消費(fèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域，逐步向中等容量的電動(dòng)自行車(chē)、小型儲(chǔ)能產(chǎn)品擴(kuò)展，并向大容量的電動(dòng)汽車(chē)、家庭儲(chǔ)能進(jìn)軍。

隨著三元鋰電池能量密度以及安全性不斷提升，在相當(dāng)長(zhǎng)的一定時(shí)期內(nèi)，三元電池產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)將不斷凸顯，并得到更廣泛的商業(yè)應(yīng)用，如何開(kāi)發(fā)出具有商業(yè)價(jià)值的大容量三元電池系統(tǒng)是這些應(yīng)用的前提。

談主動(dòng)均衡技術(shù)三元鋰電池大有可為

2.現(xiàn)階段電池成組技術(shù)無(wú)法解決的問(wèn)題

電池系統(tǒng)通常指由系統(tǒng)進(jìn)行管理的電池包，可以簡(jiǎn)單地分為三部分：電池及連接構(gòu)件、電池包內(nèi)外結(jié)構(gòu)部分和電池管理系統(tǒng)部分(簡(jiǎn)稱(chēng)BMS）。

首先，我們分析一下電池的基本特性。

電池是屬于電化學(xué)產(chǎn)品，所以每個(gè)電池的化學(xué)反應(yīng)的程度是不同的。比如：在充電和放電過(guò)程中，每個(gè)電池充入的電能和釋放的電能都是不相等的，隨著反應(yīng)次數(shù)和強(qiáng)度的增加，表現(xiàn)為電池本身的電性能產(chǎn)生較大的差異，也就是電池的一致性變差。

在電池系統(tǒng)的應(yīng)用中，通常由多個(gè)電芯通過(guò)并聯(lián)和串聯(lián)方式組成一個(gè)大的電池包，比如：電動(dòng)汽車(chē)電池包可能由超過(guò)100級(jí)電池串聯(lián)成組，任何一級(jí)電池的一致性的劣化將嚴(yán)重影響電池組的整體性能，也就是通常所說(shuō)的“木桶的短板效應(yīng)”，電性能最差的一級(jí)電池決定了電池包的整體性能。

3.了解我國(guó)新能源車(chē)主使用感受

在各個(gè)新能源車(chē)主的論壇之中，偉大的車(chē)主們做了全面的總結(jié)，“槽點(diǎn)”主要表現(xiàn)為：續(xù)航里程不足（明顯虛標(biāo)）、續(xù)航里程持續(xù)減少、充電量不足、充電跳電、SOC突然衰減等等。

顯然，這些都是車(chē)主無(wú)法忍受的缺點(diǎn)，這些吐槽都指向一個(gè)原因，那就是電池的一致性變差。

非常不幸，全球電動(dòng)汽車(chē)廠商還沒(méi)有找到有效控制一致性的方法，雖然特斯拉選用一致性最好的松下電池，但是續(xù)航里程衰減的問(wèn)題還是無(wú)法解決，他們可以做到續(xù)航里程的衰減不會(huì)明顯影響到用戶(hù)的感受，而我們國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)廠商并不關(guān)注用戶(hù)的感受。

4.電池成組的核心技術(shù)—主動(dòng)均衡技術(shù)

現(xiàn)有的BMS技術(shù)只能實(shí)現(xiàn)最基本的功能，包括：電池物理參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；電池狀態(tài)估計(jì)；在線(xiàn)診斷與預(yù)警；充、放電與預(yù)充控制、被動(dòng)均衡管理等。我們看到，沒(méi)有任何機(jī)制控制電池一致性的失控，特別是在放電過(guò)程中。

在控制一致性的方法中，被動(dòng)均衡因?yàn)榫怆娏魈。ㄍǔ閹装俸涟擦考?jí)），均衡效果不明顯，而且通過(guò)電阻釋放電能會(huì)導(dǎo)致消耗的熱量難以排放，又會(huì)導(dǎo)致電池包的內(nèi)部溫升。

由于被動(dòng)均衡的局限性，各國(guó)嘗試研究不同方法的主動(dòng)均衡技術(shù)，包括：電容、電感（變壓器）、DC/DC等方案，但是，由于均衡電流過(guò)小（幾安量級(jí)）、系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜、器件性能不穩(wěn)定和生產(chǎn)成本等因素，產(chǎn)品化進(jìn)程困難重重。

在電池的發(fā)展史上，主動(dòng)均衡技術(shù)一直是各國(guó)研究的重點(diǎn)，但是一直沒(méi)有產(chǎn)生重大技術(shù)突破，甚至人們普遍認(rèn)為主動(dòng)均衡技術(shù)只能局限在實(shí)驗(yàn)室。

理想的主動(dòng)均衡技術(shù)應(yīng)該具有以下的技術(shù)特點(diǎn)：

（1）均衡電流應(yīng)足夠大（40KWH電池包的均衡電流應(yīng)達(dá)到20安以上）以控制電池一致性變差

（2）在充電和放電過(guò)程中實(shí)現(xiàn)均衡管理

（3）低成本的載能器件和控制系統(tǒng)

5.結(jié)語(yǔ)

主動(dòng)均衡技術(shù)的原理非常清楚，技術(shù)的難點(diǎn)是如何實(shí)現(xiàn)電能在電池之間進(jìn)行轉(zhuǎn)移，特別在超過(guò)100級(jí)串聯(lián)的電池包里進(jìn)行電能轉(zhuǎn)移是難以想象的，現(xiàn)有的載能器件（比如：電容、電感、DC/DC方案）因?yàn)轶w積、連接、控制等因素，無(wú)法實(shí)現(xiàn)主動(dòng)均衡技術(shù)的產(chǎn)品化。

就理想的主動(dòng)均衡技術(shù)而言，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移的控制方法是主動(dòng)均衡技術(shù)的關(guān)鍵，或者說(shuō)，主動(dòng)均衡技術(shù)是控制系統(tǒng)領(lǐng)域的問(wèn)題。