除了对温度敏感外，蓄电池最惧怕的操作是什么？
来源：宝鄂实业
2019-05-05 14:43
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我们都知道，除了对温度敏感外，蓄电池最惧怕的操作是过充电和过放电，无论是哪一种情况，都会对蓄电池造成不可恢复的损伤，特别是容量的损伤最为严重，对于同一块电池，过充电和过放电经常是组合发生，一旦充电期间发生了过充电，那么放电期间在控制异常的情况下也会同样发生过放电，一个充放电循环就发生两次伤害，连续多个充放电循环后，电池受到的损伤将呈指数式形式加重，所以电池受到过充电或者过放电伤害后，电池组关键性能之一的容量将迅速下降，与实际应用相符。这一情况会使电池组的性能处于劣化状态，俗称一致性问题。如果电池仅仅是过充电和过放电，问题还不算严重，损失的主要是容量和续航时间，但由此带来的热失控风险问题却不可忽视，必须高度重视，否则极容易发生事故。
为提高管理质量，重要电池组通常安装BMS电池管理系统，虽然能对电池组包括单元电池的运行进行多种参数的监控，例如电流、电压、内阻、最高电压、最低电压、过压预警、欠压预警等，但这种系统大都具有严重技术缺陷，那就是无法对异常电池进行主动干预，管理作用没有发挥出来。
近几年，储能、动力、梯次利用电池组的火灾事故时有发生，特别是锂电池组和梯次利用锂电池组，经过事故分析，主要是由于热失控故障引发，而引发热失控的根本原因多是由于电池组的一致性问题引起的，虽然这些锂电池组都配备了BMS，具有强大的监控功能，但仍未避免事故的发生，可见，问题还是出现在BMS的设计缺陷和对一致性问题的管理欠缺上。
电池组一致性问题的解决方案有多种，理论和现实应用表明，最理想的解决方案电池均衡技术。储能、动力、梯次利用电池组的容量和工作电流通常都比较大，当发生一致性问题后，需要的均衡电流是较大的，一致性问题越严重，需要的均衡电流就越大，如果均衡技术介入得早，在电池成组时就同步配套安装，那么，较小的均衡电流也可以基本满足。但如果电池成组时的一致性就不佳，则需要的均衡电流就要大一些，具体需要多大的均衡电流需要依据电池组的容量、一致性差异情况和实际工作电流而定，但如果支持的均衡电流较大，电池组的一致性表现将会非常好。
现有的各种电池均衡技术方案中，鉴于成本和技术因素通常都使用二极管进行续流，实现电流或电量的转移，但二极管都具有较大的导通压降，即使采用导通压降较小的肖特基二极管，在大电流时（例如5A以上）的损耗也是非常大的，宝贵的电能都变成了热量损耗掉了，还提升了设备的温升，降低了设备的效率和可靠性，可见，在电池均衡器的设计上在提升均衡电流的同时还必须同时提升设备的工作效率。本文作者大胆创新，另辟蹊径，开发出一种全新的特殊的双向同步整流技术，应用在自行开发的转移式实时电池均衡器设计上，不仅支持的均衡电流成倍提高，而且转换效率大幅提升，同等均衡电流下的温升更低，更重要的是，整个设备的成本远远低于同类型设计。这项最新技术已申请国家发明专利，并且已经应用在最新开发设计的单体2V铅酸蓄电池组电池均衡器以及锂电池组电池均衡器上，经过测试，2类电池均衡器单机可支持连续均衡电流高达20A以上，在20A满负荷工作的情况下，2V铅酸蓄电池组电池均衡器的均衡效率仍高达82%以上，全电流范围内，平均效率在85——97%之间；而锂电池均衡器的效率更高，满负荷工作时的均衡效率高达90%以上。这种电池均衡器设计，支持电流扩展，以满足更大均衡电流需求，也可以并联使用。通过样机在大容量电池组的实际应用测试，应用效果达到预期设计目标。附图为24串2V600Ah电池组均衡测试图，其中电池组上的白色装置为设计均衡电流10A的2V铅酸蓄电池专用均衡器样机。这种高功率电池均衡技术通过高速分流技术均衡不同容量电池的电压和容量，对于防控“热失控”风险，提高电池组容量利用率和循环使用寿命非常明显，同样适用于超级电容器组的高速均衡，推广和普及应用意义重大。
对于采用圆柱形电池的车辆来说，不可避免的要面对大量电池单体所带来的电池控制问题，毕竟即便是采用21700电池也需要将几千枚圆柱电池放在一起形成电池包，数量非常庞大。另外由于圆柱形电池在组合成电池组时需采用钢壳，所以其重量相对较高，能量密度相较于另两种形状的电池有所不足。
方形电池
方形电池的可塑性会更强一些，它能根据产品的具体需求而进行定制化的设计。但这也导致了方形电池的大小不一，制造工艺标准也就没有圆柱形电池那样清晰。但也正因为其灵活性高，曾经长时间的应用在早期的新能源汽车中，车企可以根据车型不同而对电池尺寸进行定制化生产，而不用受到圆柱形电池标准的限制。方形电池也曾一度被认为是最适合新能源汽车应用的电池设计。
目前方形电池在很多车型上都得到了应用，比如宝马的i系列车型、荣威ERX5、蔚来ES8，另外宝马3系以及8系新能源车型，也都采用了方形电池技术，宝马在当时也希望由此实现在新能源汽车上轻量化的目标。
软包电池
软包电池因为采用了叠加的制造方式，所以体积更小，能量密度更高，这对于我国新能源车市场的需求非常契合。软包电池同样可以像方形电池一样进行定制。尤其是对于混动车型来说，在考虑整车布局和配重时，软包电池的优势就更加明显了。因为软包电池追求更加纤薄的工艺，采用了比铝外壳重量更轻的铝塑膜包装，其纤薄的程度你甚至可以用手感觉到内部液态电池的流动。更轻的电池组能让整体车重更低，从而也为车企提供了更多的布局方法。随着技术的进步，越轻的单体电池在兼顾能量密度上的空间也越大。
目前通用旗下别克的VELITE5/VELITE5、凯迪拉克CT6插电、XT5混动版车型、日产的轩逸纯电都采用的是软包电池。总体来说软包电池更受韩系、美系车企青睐，现代以及通用汽车最新的新能源车型都采用了软包电池。
到底哪种更高级？
在目前的新能源车市场中，圆柱、方形、软包三种电池造型都有一定的使用比例，并没有绝对的好坏之分，只能说是各有优劣。
圆柱形电池由于发展时间较长，所以制造工艺也更加成熟，成本较低，同时也有固定的国际化标准来衡量产品优劣。不过在电池布局以及能量密度方面，圆柱形电池都还有着进一步的提升空间。
而方形电池和软包电池，虽然其在标准化上很难与圆柱电池相媲美，但其可以实现定制化的特点使其能够更好地与车辆相协调，能够满足不同厂商不同车型的特殊需求。尤其是软包电池，通过铝膜外壳的使用能在保证安全的同时提高效率，但受成本的制约现在并没有太多车企采用。圆柱、方形以及软包电池对于市场而言都有各自的价值，但圆柱形三元锂电池已经成为了目前的主流，这也是车企在权衡性能和成本后的折中选择。
为提高管理质量，重要电池组通常安装BMS电池管理系统，虽然能对电池组包括单元电池的运行进行多种参数的监控，例如电流、电压、内阻、最高电压、最低电压、过压预警、欠压预警等，但这种系统大都具有严重技术缺陷，那就是无法对异常电池进行主动干预，管理作用没有发挥出来。
近几年，储能、动力、梯次利用电池组的火灾事故时有发生，特别是锂电池组和梯次利用锂电池组，经过事故分析，主要是由于热失控故障引发，而引发热失控的根本原因多是由于电池组的一致性问题引起的，虽然这些锂电池组都配备了BMS，具有强大的监控功能，但仍未避免事故的发生，可见，问题还是出现在BMS的设计缺陷和对一致性问题的管理欠缺上。
电池组一致性问题的解决方案有多种，理论和现实应用表明，最理想的解决方案电池均衡技术。储能、动力、梯次利用电池组的容量和工作电流通常都比较大，当发生一致性问题后，需要的均衡电流是较大的，一致性问题越严重，需要的均衡电流就越大，如果均衡技术介入得早，在电池成组时就同步配套安装，那么，较小的均衡电流也可以基本满足。但如果电池成组时的一致性就不佳，则需要的均衡电流就要大一些，具体需要多大的均衡电流需要依据电池组的容量、一致性差异情况和实际工作电流而定，但如果支持的均衡电流较大，电池组的一致性表现将会非常好。
现有的各种电池均衡技术方案中，鉴于成本和技术因素通常都使用二极管进行续流，实现电流或电量的转移，但二极管都具有较大的导通压降，即使采用导通压降较小的肖特基二极管，在大电流时（例如5A以上）的损耗也是非常大的，宝贵的电能都变成了热量损耗掉了，还提升了设备的温升，降低了设备的效率和可靠性，可见，在电池均衡器的设计上在提升均衡电流的同时还必须同时提升设备的工作效率。本文作者大胆创新，另辟蹊径，开发出一种全新的特殊的双向同步整流技术，应用在自行开发的转移式实时电池均衡器设计上，不仅支持的均衡电流成倍提高，而且转换效率大幅提升，同等均衡电流下的温升更低，更重要的是，整个设备的成本远远低于同类型设计。这项最新技术已申请国家发明专利，并且已经应用在最新开发设计的单体2V铅酸蓄电池组电池均衡器以及锂电池组电池均衡器上，经过测试，2类电池均衡器单机可支持连续均衡电流高达20A以上，在20A满负荷工作的情况下，2V铅酸蓄电池组电池均衡器的均衡效率仍高达82%以上，全电流范围内，平均效率在85——97%之间；而锂电池均衡器的效率更高，满负荷工作时的均衡效率高达90%以上。这种电池均衡器设计，支持电流扩展，以满足更大均衡电流需求，也可以并联使用。通过样机在大容量电池组的实际应用测试，应用效果达到预期设计目标。附图为24串2V600Ah电池组均衡测试图，其中电池组上的白色装置为设计均衡电流10A的2V铅酸蓄电池专用均衡器样机。这种高功率电池均衡技术通过高速分流技术均衡不同容量电池的电压和容量，对于防控“热失控”风险，提高电池组容量利用率和循环使用寿命非常明显，同样适用于超级电容器组的高速均衡，推广和普及应用意义重大。
对于采用圆柱形电池的车辆来说，不可避免的要面对大量电池单体所带来的电池控制问题，毕竟即便是采用21700电池也需要将几千枚圆柱电池放在一起形成电池包，数量非常庞大。另外由于圆柱形电池在组合成电池组时需采用钢壳，所以其重量相对较高，能量密度相较于另两种形状的电池有所不足。
方形电池
方形电池的可塑性会更强一些，它能根据产品的具体需求而进行定制化的设计。但这也导致了方形电池的大小不一，制造工艺标准也就没有圆柱形电池那样清晰。但也正因为其灵活性高，曾经长时间的应用在早期的新能源汽车中，车企可以根据车型不同而对电池尺寸进行定制化生产，而不用受到圆柱形电池标准的限制。方形电池也曾一度被认为是最适合新能源汽车应用的电池设计。
目前方形电池在很多车型上都得到了应用，比如宝马的i系列车型、荣威ERX5、蔚来ES8，另外宝马3系以及8系新能源车型，也都采用了方形电池技术，宝马在当时也希望由此实现在新能源汽车上轻量化的目标。
软包电池
软包电池因为采用了叠加的制造方式，所以体积更小，能量密度更高，这对于我国新能源车市场的需求非常契合。软包电池同样可以像方形电池一样进行定制。尤其是对于混动车型来说，在考虑整车布局和配重时，软包电池的优势就更加明显了。因为软包电池追求更加纤薄的工艺，采用了比铝外壳重量更轻的铝塑膜包装，其纤薄的程度你甚至可以用手感觉到内部液态电池的流动。更轻的电池组能让整体车重更低，从而也为车企提供了更多的布局方法。随着技术的进步，越轻的单体电池在兼顾能量密度上的空间也越大。
目前通用旗下别克的VELITE5/VELITE5、凯迪拉克CT6插电、XT5混动版车型、日产的轩逸纯电都采用的是软包电池。总体来说软包电池更受韩系、美系车企青睐，现代以及通用汽车最新的新能源车型都采用了软包电池。
到底哪种更高级？
在目前的新能源车市场中，圆柱、方形、软包三种电池造型都有一定的使用比例，并没有绝对的好坏之分，只能说是各有优劣。
圆柱形电池由于发展时间较长，所以制造工艺也更加成熟，成本较低，同时也有固定的国际化标准来衡量产品优劣。不过在电池布局以及能量密度方面，圆柱形电池都还有着进一步的提升空间。
而方形电池和软包电池，虽然其在标准化上很难与圆柱电池相媲美，但其可以实现定制化的特点使其能够更好地与车辆相协调，能够满足不同厂商不同车型的特殊需求。尤其是软包电池，通过铝膜外壳的使用能在保证安全的同时提高效率，但受成本的制约现在并没有太多车企采用。圆柱、方形以及软包电池对于市场而言都有各自的价值，但圆柱形三元锂电池已经成为了目前的主流，这也是车企在权衡性能和成本后的折中选择。
