锂动力电池不同拓扑结构有何优缺点？
来源：宝鄂实业
2019-05-30 11:06
点击量：次
（1）不同拓扑结构优缺点：
锂动力电池单体先并后串的缺点：由于锂动力电池单体内阻的差异、散热不均等都会影响并联后锂动力电池模组的循环寿命。
锂动力电池先并后串优点：锂动力电池单体失效自动退出，除了容量降低，不影响并联后使用；并联中某个锂动力电池单体短路时造成并联电路电流非常大，通常加熔断保护技术避免。
锂动力电池先串后并优点：根据锂动力电池单体容量先进行串联，如整组容量1/3，最后进行并联，降低了大容量锂动力电池模组的故障概率；先串后并对于锂动力电池模组一致性有很好的帮助。
从锂动力电池模组连接的可靠性以及电压不一致性发展趋势和性能影响的角度分析，先并联后串联连接方式优于先串联后并联连接方式，而先串后并的锂动力电池拓扑结构有利于对系统各个锂动力电池单体进行检测和管理。
（2）应用中问题分析：
在锂动力电池模组使用过程中出现的锂动力电池单体过充电、过放电、超温和过流问题，将导致锂动力电池模组使用寿命大幅缩短甚至发生燃烧、爆炸等恶性事故，锂动力电池模组使用寿命缩短、安全性下降已经成为制约其推广应用和产业发展的关键。
锂动力电池单体筛选和成组后的有效电池管理是提高锂动力电池模组性能的两个重要方面，在串联的锂动力电池模组中，由于锂动力电池单体容量、初始SOC、内阻、极化的不一致性，在充放电过程中需要电池管理系统检测锂动力电池单体电压与充放电设备通信以防部分锂动力电池单体的过充或过放。
串联的锂动力电池模组在良好的电池管理条件下，可在使用过程中避免如大倍率电流放电、环境温度过高等危机锂动力电池模组的安全运行，串联的锂动力电池模组不会因为连接成组而造成快于锂动力电池单体的寿命衰退，但是部分锂动力电池单体性能的短板效应，会减小串联的锂动力电池模组的容量利用率，可以通过带均衡功能的电池管理系统提高。
在并联的锂动力电池模组中由于支路电流受到支路锂动力电池单体参数影响，成组后支路锂动力电池单体容量、初始SOC、内阻和极化的差异会造成支路电流工况的差异，大多数并联支路的锂动力电池单体参数虽然较为一致，整个充放电过程的平均电流倍率与并联的锂动力电池模组的外施电流倍率差异不大，但是在锂动力电池模组的充放电电压平台两端的SOC区间形成的电流差异较大。
例如在充电末端90％～100％SOC区间，由于平台电流差异的累积导致末端支路电流的差异，极其容易出现部分锂动力电池单体欠充电，部分锂动力电池单体过充充电。
锂动力电池单体先并后串的缺点：由于锂动力电池单体内阻的差异、散热不均等都会影响并联后锂动力电池模组的循环寿命。
锂动力电池先并后串优点：锂动力电池单体失效自动退出，除了容量降低，不影响并联后使用；并联中某个锂动力电池单体短路时造成并联电路电流非常大，通常加熔断保护技术避免。
锂动力电池先串后并优点：根据锂动力电池单体容量先进行串联，如整组容量1/3，最后进行并联，降低了大容量锂动力电池模组的故障概率；先串后并对于锂动力电池模组一致性有很好的帮助。
从锂动力电池模组连接的可靠性以及电压不一致性发展趋势和性能影响的角度分析，先并联后串联连接方式优于先串联后并联连接方式，而先串后并的锂动力电池拓扑结构有利于对系统各个锂动力电池单体进行检测和管理。
（2）应用中问题分析：
在锂动力电池模组使用过程中出现的锂动力电池单体过充电、过放电、超温和过流问题，将导致锂动力电池模组使用寿命大幅缩短甚至发生燃烧、爆炸等恶性事故，锂动力电池模组使用寿命缩短、安全性下降已经成为制约其推广应用和产业发展的关键。
锂动力电池单体筛选和成组后的有效电池管理是提高锂动力电池模组性能的两个重要方面，在串联的锂动力电池模组中，由于锂动力电池单体容量、初始SOC、内阻、极化的不一致性，在充放电过程中需要电池管理系统检测锂动力电池单体电压与充放电设备通信以防部分锂动力电池单体的过充或过放。
串联的锂动力电池模组在良好的电池管理条件下，可在使用过程中避免如大倍率电流放电、环境温度过高等危机锂动力电池模组的安全运行，串联的锂动力电池模组不会因为连接成组而造成快于锂动力电池单体的寿命衰退，但是部分锂动力电池单体性能的短板效应，会减小串联的锂动力电池模组的容量利用率，可以通过带均衡功能的电池管理系统提高。
在并联的锂动力电池模组中由于支路电流受到支路锂动力电池单体参数影响，成组后支路锂动力电池单体容量、初始SOC、内阻和极化的差异会造成支路电流工况的差异，大多数并联支路的锂动力电池单体参数虽然较为一致，整个充放电过程的平均电流倍率与并联的锂动力电池模组的外施电流倍率差异不大，但是在锂动力电池模组的充放电电压平台两端的SOC区间形成的电流差异较大。
例如在充电末端90％～100％SOC区间，由于平台电流差异的累积导致末端支路电流的差异，极其容易出现部分锂动力电池单体欠充电，部分锂动力电池单体过充充电。
