電池?zé)崾Э貙?dǎo)致電池組和車輛自燃

 

大容量鋰電池組用途廣泛，例如電動汽車、儲能電站、基站等，鋰電池雖然優(yōu)點很多，但由于其對安全性要求很高，所以使用期間需要特殊護(hù)理，特別是單體（或并聯(lián)的一組）懼怕過充電和過放電。

 

長時間運行后的大容量鋰電池組，隨著電池的老化，各個電池之間的一致性會越來越差，最終造成整組電池的一致性變差，并且呈逐漸加重趨勢，在極端情況下就可能會演變成熱失控故障。

 

在對待和處理電池組一致性問題方面，最有效、最簡單的技術(shù)手段是采用電池均衡裝置，俗稱電池均衡器。

 

目前，市場上已經(jīng)出現(xiàn)很多類似鋰電池保護(hù)板的產(chǎn)品，并且有些產(chǎn)品還內(nèi)置均衡功能，但這種產(chǎn)品的均衡能力非常有限，一是只能進(jìn)行充電均衡，差電池過放電的問題依舊；二是充電均衡電流非常小，通常只有幾十毫安，均衡能力有限，特別是對于大容量電池組（幾十AH～幾百AH或更高），均衡作用有限。

 

例如，100AH鋰電池組，當(dāng)電池容量發(fā)生20%的偏差時，容量差高達(dá)20AH，如果按照10小時率充放電，提供幾十毫安均衡電流的均衡器幾乎無能為力，迫切需要最大均衡電流在幾A以上的電池均衡器方能滿足電池均衡需要。如果是5倍率甚至是2倍率充放電，則均衡電流至少需要4-10A才能保證保證“落后”電池的安全運行，包括不被過充電和過放電。這就要求大功率電池組必須使用高功率、高效率的電池均衡器。

 

電池均衡器效率的高低、均衡速度的快慢，主要取決于以下幾方面技術(shù)指標(biāo)的綜合運用情況：一是是否為主動均衡模式，主動均衡優(yōu)于被動均衡；二是均衡介入時機，均衡介入得越早，均衡效果越好，而實時均衡效果更佳；三是最大支持均衡電流大小，支持均衡電流越大，均衡能力越強；四是均衡效率的高低，均衡效率反映電池電能的利用率以及均衡器的溫升對電池組的影響，均衡效率越高越好。

 

目前，市場上同時具備這幾項技術(shù)指標(biāo)的電池均衡器很少，即便具備了，但成本很高，用戶難以接受。大慶市交通運輸局的周寶林同志歷時多年，終于研制出大功率、高效率電池均衡器，填補了這一空白，同時，又發(fā)明了特殊的雙向同步整流技術(shù)，在不采用同步整流專用芯片和同步整流專用開關(guān)管的情況下實現(xiàn)雙向同步整流功能，不僅成本大幅度降低，而且均衡電流和均衡效率大幅度上升，在3A以內(nèi)均衡電流的情況下，設(shè)備幾乎沒有溫升。下面結(jié)合一個具體的均衡實驗進(jìn)行描述。

 

實驗電池組：

 

為一個4串鋰電池組，其中3塊是方形13AH鋰離子電池，1塊是幾乎沒有容量、已經(jīng)報廢的18650鋰離子電池（為方便安裝電壓表頭，采用2塊并聯(lián)，實際容量不足200mAH，只有13AH容量的1.5%）。為了直觀顯示每塊電池的實時電壓，每塊電池上面都安裝1個微型電壓表頭，另外安裝1個總電壓表頭

 

 

 

實驗用均衡器為最新研制的具有雙向同步整流功能的實時轉(zhuǎn)移式電池均衡器樣機，單機最大支持均衡電流可以達(dá)到8-10A，本實驗電池組由于是4串電池，實際使用的電池均衡器為3臺，通過級聯(lián)實現(xiàn)整組電池均衡，因存在級聯(lián)時的電流疊加效應(yīng)，級聯(lián)后的有效均衡電流有所下降，仍達(dá)到6～7A。（注：實際使用中，均衡器數(shù)量可以任意級聯(lián)，不受電池串?dāng)?shù)限制），由于均衡器采用內(nèi)部級聯(lián)，實際連接線數(shù)量只有5條，與電池組的連接點數(shù)量相同。連接圖如圖所示。

 

 

 

均衡器樣機采用自創(chuàng)的雙向同步整流技術(shù)（這項技術(shù)已申請國家發(fā)明專利，名稱是：一種具有雙向同步整流功能的轉(zhuǎn)移式實時電池均衡器，申請?zhí)枺?01710799424.2，），在連續(xù)4A充放電的情況下，功率器件效率非常高、溫升非常低，雖然采用散熱性能不佳的ABS塑料外殼，但外殼最高溫度僅僅處于溫?zé)釥顟B(tài)，實測最大均衡電流達(dá)到了5A左右，整個均衡實驗期間，容量最小的2#電池放電期間從未進(jìn)入過放電狀態(tài)，充電期間也從未進(jìn)入過充電狀態(tài)，特別是充電期間的電池溫度一直處于平穩(wěn)狀態(tài)，沒有發(fā)生過熱的情況，全過程始終處于安全可控狀態(tài)。恒流放電期間，電池間的最大電壓差只有0.1V左右，如圖（4A恒流放電）所示。