电池均衡技术黑科技—差电池也杜绝过充电、过放电，不发生热失控
来源：宝鄂实业
2019-03-19 09:29
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电池热失控导致电池组和车辆自燃
大容量锂电池组用途广泛，例如电动汽车、储能电站、基站等，锂电池虽然优点很多，但由于其对安全性要求很高，所以使用期间需要特殊护理，特别是单体（或并联的一组）惧怕过充电和过放电。
长时间运行后的大容量锂电池组，随着电池的老化，各个电池之间的一致性会越来越差，最终造成整组电池的一致性变差，并且呈逐渐加重趋势，在极端情况下就可能会演变成热失控故障。
在对待和处理电池组一致性问题方面，最有效、最简单的技术手段是采用电池均衡装置，俗称电池均衡器。
目前，市场上已经出现很多类似锂电池保护板的产品，并且有些产品还内置均衡功能，但这种产品的均衡能力非常有限，一是只能进行充电均衡，差电池过放电的问题依旧；二是充电均衡电流非常小，通常只有几十毫安，均衡能力有限，特别是对于大容量电池组（几十AH～几百AH或更高），均衡作用有限。
例如，100AH锂电池组，当电池容量发生20%的偏差时，容量差高达20AH，如果按照10小时率充放电，提供几十毫安均衡电流的均衡器几乎无能为力，迫切需要最大均衡电流在几A以上的电池均衡器方能满足电池均衡需要。如果是5倍率甚至是2倍率充放电，则均衡电流至少需要4-10A才能保证保证“落后”电池的安全运行，包括不被过充电和过放电。这就要求大功率电池组必须使用高功率、高效率的电池均衡器。
电池均衡器效率的高低、均衡速度的快慢，主要取决于以下几方面技术指标的综合运用情况：一是是否为主动均衡模式，主动均衡优于被动均衡；二是均衡介入时机，均衡介入得越早，均衡效果越好，而实时均衡效果更佳；三是最大支持均衡电流大小，支持均衡电流越大，均衡能力越强；四是均衡效率的高低，均衡效率反映电池电能的利用率以及均衡器的温升对电池组的影响，均衡效率越高越好。
目前，市场上同时具备这几项技术指标的电池均衡器很少，即便具备了，但成本很高，用户难以接受。大庆市交通运输局的周宝林同志历时多年，终于研制出大功率、高效率电池均衡器，填补了这一空白，同时，又发明了特殊的双向同步整流技术，在不采用同步整流专用芯片和同步整流专用开关管的情况下实现双向同步整流功能，不仅成本大幅度降低，而且均衡电流和均衡效率大幅度上升，在3A以内均衡电流的情况下，设备几乎没有温升。下面结合一个具体的均衡实验进行描述。
实验电池组：
为一个4串锂电池组，其中3块是方形13AH锂离子电池，1块是几乎没有容量、已经报废的18650锂离子电池（为方便安装电压表头，采用2块并联，实际容量不足200mAH，只有13AH容量的1.5%）。为了直观显示每块电池的实时电压，每块电池上面都安装1个微型电压表头，另外安装1个总电压表头
实验用均衡器为最新研制的具有双向同步整流功能的实时转移式电池均衡器样机，单机最大支持均衡电流可以达到8-10A，本实验电池组由于是4串电池，实际使用的电池均衡器为3台，通过级联实现整组电池均衡，因存在级联时的电流叠加效应，级联后的有效均衡电流有所下降，仍达到6～7A。（注：实际使用中，均衡器数量可以任意级联，不受电池串数限制），由于均衡器采用内部级联，实际连接线数量只有5条，与电池组的连接点数量相同。连接图如图所示。
均衡器样机采用自创的双向同步整流技术（这项技术已申请国家发明专利，名称是：一种具有双向同步整流功能的转移式实时电池均衡器，申请号：201710799424.2，），在连续4A充放电的情况下，功率器件效率非常高、温升非常低，虽然采用散热性能不佳的ABS塑料外壳，但外壳最高温度仅仅处于温热状态，实测最大均衡电流达到了5A左右，整个均衡实验期间，容量最小的2#电池放电期间从未进入过放电状态，充电期间也从未进入过充电状态，特别是充电期间的电池温度一直处于平稳状态，没有发生过热的情况，全过程始终处于安全可控状态。恒流放电期间，电池间的最大电压差只有0.1V左右，如图（4A恒流放电）所示。
