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在如今綠色環(huán)保意識(shí)日益增強(qiáng)的背景下，鋰電池作為一種高效、可靠的儲(chǔ)能裝置正逐漸成為主流選擇。然而，鋰電池在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)容量不匹配、電壓相差過(guò)大等問(wèn)題，這就需要電池均衡技術(shù)的應(yīng)用。本文將探討為什么鋰電池需要進(jìn)行電池均衡，并解析其重要性和實(shí)現(xiàn)方式。

鋰電池通過(guò)電池均衡，電池組中的每個(gè)單元都得以被有效監(jiān)控并保持健康的荷電狀態(tài)(State of Charge, SoC)。這樣不僅可以增加電池循環(huán)工作次數(shù)，還能夠提供額外的保護(hù)，防止電池單元由于過(guò)度充電/深度放電而產(chǎn)生損壞。

主動(dòng)均衡和被動(dòng)均衡

被動(dòng)均衡通過(guò)泄放電阻消耗多余的電荷，使所有電池單元都具有大致相當(dāng)?shù)腟oC，但是它并不能延長(zhǎng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，通常把使用電阻耗散能量的均衡都稱(chēng)為被動(dòng)均衡。

主動(dòng)均衡是一種更復(fù)雜的平衡技術(shù)，由于在充電和放電循環(huán)期間，電池單元內(nèi)的電荷得到重新分配，因此電池組中總的可用電荷也得到增加，從而延長(zhǎng)了系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間。與被動(dòng)均衡相比，主動(dòng)均衡能夠縮短充電時(shí)間，并減少均衡時(shí)產(chǎn)生的熱量，通常把通過(guò)能力轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)的均衡都稱(chēng)為主動(dòng)均衡。

主動(dòng)電池均衡的放電

如下圖所示，是一個(gè)典型的處于滿(mǎn)容量狀態(tài)的電池組，滿(mǎn)容量指的是充電量達(dá)到90%，因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間將電池保持在（或接近）100%的容量會(huì)使其使用壽命下降的很快。而完全放電指的是放電到30%，這樣可以防止電池進(jìn)入深度放電狀態(tài)。



隨著時(shí)間的推移，一些電池的特性會(huì)變得比其他電池差，從而導(dǎo)致電池組放電特性如下圖所示。



可以看到，即使有些電池單元仍然殘留了很大的能力，但弱電池單元限制了系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，5%的電池容量不匹配將導(dǎo)致5%的能量不能發(fā)揮作用。對(duì)于大容量電池而言，就意味著有大量的能量被浪費(fèi)掉，公眾號(hào)動(dòng)力電池BMS,這種情況對(duì)于遠(yuǎn)程系統(tǒng)和不易維護(hù)的系統(tǒng)顯得尤為關(guān)鍵。有一部分能量未被使用，還會(huì)導(dǎo)致電池充電和放電循環(huán)次數(shù)增加，降低了電池的壽命，并會(huì)因?yàn)殡姵仡l繁更換而產(chǎn)生更高的成本。

通過(guò)主動(dòng)均衡，電荷從強(qiáng)電池單元重新分配到弱電池單元，可以將電池組中的能量完全耗盡。



主動(dòng)電池均衡的充電

如果對(duì)電池組充電時(shí)不進(jìn)行均衡，弱電池單元會(huì)比強(qiáng)電池單元先達(dá)到滿(mǎn)容量，弱電池單元再一次成為限制因素；此時(shí)，它們限制了系統(tǒng)中可容納的總能量。



主動(dòng)均衡通過(guò)在充電期間對(duì)電荷進(jìn)行再分配，能夠使電池組達(dá)到滿(mǎn)容量狀態(tài)，對(duì)于均衡時(shí)間占比以及均衡電流對(duì)時(shí)間的影響這里先不進(jìn)行深入討論。

主動(dòng)均衡和被動(dòng)均衡的優(yōu)缺點(diǎn)

主動(dòng)電池均衡和被動(dòng)電池均衡通過(guò)監(jiān)控和匹配每個(gè)電池單元的荷電狀態(tài)，都能有效的促進(jìn)電池系統(tǒng)健康，與被動(dòng)電池均衡只在充電期間消耗多余電荷不同，主動(dòng)電池平衡能夠在充電和放電期間對(duì)電荷進(jìn)行重新分配。因此，主動(dòng)電池均衡能夠延長(zhǎng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，還能夠提高充電效率，主動(dòng)電池均衡需要的解決方案往往更復(fù)雜，尺寸也更大，而被動(dòng)電池均衡則更具成本效益。

電池均衡技術(shù)在鋰電池領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)成為提高儲(chǔ)能系統(tǒng)效率和延長(zhǎng)電池壽命的重要手段。通過(guò)監(jiān)測(cè)、調(diào)節(jié)電池組內(nèi)各單體電池的狀態(tài)，電池均衡系統(tǒng)可以使鋰電池組整體性能更加穩(wěn)定可靠。隨著科技進(jìn)步，我們可以期待更加先進(jìn)的電池均衡技術(shù)的出現(xiàn)，為鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的發(fā)展提供更好的支持。

原標(biāo)題：鋰電池為何要電池均衡？