剖析电池系统 “均衡” 本质:非低品质电池的救命稻草
扫描二维码
随时随地手机看文章
在新能源产业快速发展的当下,电池系统作为核心能源载体,其性能与安全性备受关注。而 “均衡” 技术,作为电池管理系统(BMS)的关键组成部分,却常被误解为 “低品质电池的救命稻草”。事实上,均衡技术的本质是解决电池固有特性差异、保障系统长期稳定运行的核心手段,无论电池单体品质高低,都是电池系统不可或缺的重要环节。
电池系统由数十甚至数百节单体电池串联、并联组成,而即使是同一批次、同一型号的电池单体,在生产制造过程中,电极材料的均匀性、电解液的注入量、隔膜的微观结构等方面也会存在微小差异。这些微小差异在电池长期充放电循环过程中会被不断放大,导致单体电池的电压、容量、内阻等参数出现明显不一致。例如,在充电过程中,部分容量较低的电池会先达到满电电压,若继续充电,这些电池可能会因过充而损坏;在放电过程中,部分容量较低的电池会先放完电,若继续放电,这些电池则可能会因过放而失效。这种单体电池的不一致性,不仅会降低整个电池系统的容量和续航能力,还会严重影响电池系统的安全性和使用寿命。
均衡技术的核心作用,就是通过主动或被动的方式,对电池系统中各单体电池的充放电过程进行调节,使各单体电池的电压、容量等参数保持一致,从而避免部分电池过充、过放,保障电池系统的稳定运行。被动均衡技术通常通过在每节单体电池两端并联一个电阻,当某节电池电压过高时,通过电阻放电的方式将多余的电量消耗掉,使该电池电压降至与其他电池一致的水平。这种技术结构简单、成本较低,但能量利用率较低,通常适用于小型电池系统或对能量效率要求不高的场景。主动均衡技术则通过电感、电容等储能元件,将电压过高的电池中的能量转移到电压过低的电池中,实现能量的循环利用。主动均衡技术能量利用率高,均衡效果好,但结构复杂、成本较高,适用于大型动力电池系统、储能电池系统等对性能要求较高的场景。
然而,在行业内,均衡技术却常常被误解为 “低品质电池的救命稻草”,认为只有使用了低品质、一致性差的电池单体时,才需要依靠均衡技术来保障电池系统的性能。这种观点显然是对均衡技术本质的严重误解。事实上,即使是采用高品质、高一致性的电池单体组成的电池系统,在长期使用过程中,由于电池单体的老化速率不同、使用环境温度差异等因素,也会导致单体电池的不一致性逐渐增大。如果没有均衡技术的调节,这些高品质电池组成的电池系统,其性能和使用寿命也会受到严重影响。
以新能源汽车动力电池系统为例,新能源汽车在行驶过程中,电池系统会频繁充放电,且电池包内部各位置的温度差异较大,这些因素都会加速电池单体不一致性的产生。如果动力电池系统没有配备高效的均衡技术,即使采用了高品质的电池单体,随着使用时间的增加,电池系统的容量会快速衰减,续航里程会大幅缩短,甚至可能出现电池过充、过放等安全隐患,严重影响新能源汽车的使用体验和安全性。相反,配备了高效均衡技术的动力电池系统,能够实时调节各单体电池的状态,有效抑制电池单体不一致性的增大,延长电池系统的使用寿命,保障电池系统的安全稳定运行。
在储能电池系统中,均衡技术的重要性同样不可忽视。储能电池系统通常需要长时间运行,且充放电循环次数多,电池单体的老化速率差异会更加明显。如果没有均衡技术的调节,储能电池系统的容量会快速下降,储能效率会大幅降低,无法满足长期稳定储能的需求。而配备了均衡技术的储能电池系统,能够有效平衡各单体电池的状态,提高电池系统的储能效率和使用寿命,保障储能系统的稳定运行。
从行业发展趋势来看,随着电池技术的不断进步,电池单体的能量密度不断提高,电池系统的规模不断扩大,对均衡技术的要求也越来越高。传统的被动均衡技术已经难以满足大型电池系统的需求,主动均衡技术正逐渐成为主流。同时,随着人工智能、大数据等技术的发展,智能均衡技术也应运而生。智能均衡技术能够通过对电池单体状态数据的实时采集和分析,预测电池单体不一致性的发展趋势,提前进行均衡调节,进一步提高均衡效果,保障电池系统的性能和安全性。
综上所述,均衡技术的本质是解决电池系统中单体电池不一致性问题、保障电池系统长期稳定运行的核心手段,并非 “低品质电池的救命稻草”。无论是采用高品质电池单体还是低品质电池单体组成的电池系统,都需要依靠均衡技术来抑制单体电池不一致性的增大,延长电池系统的使用寿命,保障电池系统的安全稳定运行。在新能源产业快速发展的背景下,我们应当正确认识均衡技术的本质和重要性,加大对均衡技术的研发投入,推动均衡技术不断创新升级,为新能源产业的健康发展提供有力支撑。