[发明专利]一种电储能装置均衡方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池管理系统领域，具体涉及一种电储能装置均衡方法。

背景技术

新能源车辆产业化，电池是瓶颈；其中，铅酸电池实际应用较多，锂离子电池有望产业化，但普遍都存在单体间的一致性问题，且并不仅仅是需要均衡那么简单。在电池上、中、下游产业链的生产和应用过程中，实际为了追求单体的一致性投入了很高成本，造成锂离子电池初始成本、整车价格和后续更换费用都较高，阻碍着新能源车辆进一步商品化，为此一致性问题必须彻底解决。

电池“应用时一致性较差，生产时一致性要求较高”，具体缺陷在于：

1.为达成很高的一致性指标，铅酸、锂离子电池的原材料和工艺须严格控制，整个产业为此增加的制造、管理、售后成本高达30％。比如在锂离子电池购料、储存、配料、拉浆、裁片、制片、叠片、焊接、注液、化成、配组和洁净度、湿度、真空度、工艺温度、储存温度以及售后维护、更换等方面及诸多环节中，花费了大量物力、财力、人力成本和时间。

2.锂离子电池组用于车辆高端用户，能量以更高密度分布在有限的结构中高度集成，所以制造时各电池芯稍有偏差就会对一致性造成较大影响；使用时串、并的单体很多，也很难保证一致性，故而必须配备电池均衡管理系统。

3.锂离子电池均衡系统使电池增加成本约1/3，为此电动轿车价格又多增约1万多元，电动客车价格也多增约10万元；如果再加上自身因一致性要求高而增加的30％成本，综合起来占电池成本的60％左右。

4.铅酸电池本身价格低，所以其均衡系统价格反而显得太高，用户难接受，电池多是简单串联，对其不一致基本上听之任之，由此差的电池把好的拉坏且恶性循环，总体寿命缩短1/4。业内虽广泛研究，但难有性价比高的均衡系统出现。

5.铅酸电池组在使用后期，不一致的情况才会较为严重，因此在前期使用的1年内，配备高价位的均衡系统并不合算，整车厂不愿增加此项配置，消费者面对这一部分费用也不太认同，除非其结构简单、价格很低。

6.铅酸电池组的使用后期，因不一致造成的单格缺水、硫化以及组内恶性循环、最后寿命衰减的问题严重，故障率很高。且铅酸电池比锂离子单体电池的浪费率高出很多倍，6-24V的铅酸电池，单格损坏很难单换，而是与其它好的2-11个单格一起替换或报废，成倍的浪费是极其严重的；而制造单体独立的电池，体积、重量、辅料约增加百分之十几，且安装不便。

7.锂离子电池只有大批量生产，原料和生产工艺的一致性才会更好；生产数量越大，配伍才越容易。因此只有生产一个比订单数量大的基数，才能交出一致性达标的电池组，组间差异才不至于很大；而过量投料生产出的富余电池，其延期存放、容量衰减、维护成本、销售等又很是问题。

8.电池出厂前还必须进行的长时间配组循环测试，耗能大且拖延了生产周期，配组必须非常精确，稍有差异则对电池组出厂后的使用寿命影响很大。

9.锂离子单体电池虽然理论寿命很高，即使配组成功后，在使用过程中，其寿命和实际利用率却因一致性差异而会逐步下降很多，实际寿命距理论寿命相去甚远，单体常需更换，造成车辆停驶，尤其是使用后期，故障率和维护成本会越来越高，单体性能的浪费是很严重的，无疑需要一种均衡技术来彻底解决。

10.组内单体严重不一致，更换的新单体与旧单体仍然不会完全一致，寻找完全一致的电池芯成功率很低；换上有差异的电池还会面临再次更换；较多单体损坏后，组内即使仍有部分好电池，也很难再配组利用其价值，大多只能整组报废。

11.电池组因不一致更换部分电池包或单体后，与原充电器、均衡器的匹配很容易出现问题，过充、过放、失水、过热、着火的潜在风险较大。

12.从铅酸电池电动自行车一直到高速锂电电动汽车等多种车型，全周期内多次所换电池是“裸”车价格的2-5倍，所以降低一致性要求及降本增寿非常重要，解决得好回报率很高；解决不好，损失经常会超过车辆自身价格。

铅酸或锂离子电池不仅在新能源车辆上使用，在其它用电设备上也有大量应用，但只要配伍成组，总会不同程度地出现上述诸多问题，正所谓龙生九子，而随着生长延续，高矮胖瘦一致是绝难达成的。

而偏见总是存在于在技术突破之前，业内对这些状况的暂时偏见在于：