鋰動(dòng)力電池不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有何優(yōu)缺點(diǎn)？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-30 11:06
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（1）不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)：
鋰動(dòng)力電池單體先并后串的缺點(diǎn)：由于鋰動(dòng)力電池單體內(nèi)阻的差異、散熱不均等都會(huì)影響并聯(lián)后鋰動(dòng)力電池模組的循環(huán)壽命。
鋰動(dòng)力電池先并后串優(yōu)點(diǎn)：鋰動(dòng)力電池單體失效自動(dòng)退出，除了容量降低，不影響并聯(lián)后使用；并聯(lián)中某個(gè)鋰動(dòng)力電池單體短路時(shí)造成并聯(lián)電路電流非常大，通常加熔斷保護(hù)技術(shù)避免。
鋰動(dòng)力電池先串后并優(yōu)點(diǎn)：根據(jù)鋰動(dòng)力電池單體容量先進(jìn)行串聯(lián)，如整組容量1/3，最后進(jìn)行并聯(lián)，降低了大容量鋰動(dòng)力電池模組的故障概率；先串后并對(duì)于鋰動(dòng)力電池模組一致性有很好的幫助。
從鋰動(dòng)力電池模組連接的可靠性以及電壓不一致性發(fā)展趨勢(shì)和性能影響的角度分析，先并聯(lián)后串聯(lián)連接方式優(yōu)于先串聯(lián)后并聯(lián)連接方式，而先串后并的鋰動(dòng)力電池拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有利于對(duì)系統(tǒng)各個(gè)鋰動(dòng)力電池單體進(jìn)行檢測(cè)和管理。
（2）應(yīng)用中問題分析：
在鋰動(dòng)力電池模組使用過程中出現(xiàn)的鋰動(dòng)力電池單體過充電、過放電、超溫和過流問題，將導(dǎo)致鋰動(dòng)力電池模組使用壽命大幅縮短甚至發(fā)生燃燒、爆炸等惡性事故，鋰動(dòng)力電池模組使用壽命縮短、安全性下降已經(jīng)成為制約其推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。
鋰動(dòng)力電池單體篩選和成組后的有效電池管理是提高鋰動(dòng)力電池模組性能的兩個(gè)重要方面，在串聯(lián)的鋰動(dòng)力電池模組中，由于鋰動(dòng)力電池單體容量、初始SOC、內(nèi)阻、極化的不一致性，在充放電過程中需要電池管理系統(tǒng)檢測(cè)鋰動(dòng)力電池單體電壓與充放電設(shè)備通信以防部分鋰動(dòng)力電池單體的過充或過放。
串聯(lián)的鋰動(dòng)力電池模組在良好的電池管理?xiàng)l件下，可在使用過程中避免如大倍率電流放電、環(huán)境溫度過高等危機(jī)鋰動(dòng)力電池模組的安全運(yùn)行，串聯(lián)的鋰動(dòng)力電池模組不會(huì)因?yàn)檫B接成組而造成快于鋰動(dòng)力電池單體的壽命衰退，但是部分鋰動(dòng)力電池單體性能的短板效應(yīng)，會(huì)減小串聯(lián)的鋰動(dòng)力電池模組的容量利用率，可以通過帶均衡功能的電池管理系統(tǒng)提高。
在并聯(lián)的鋰動(dòng)力電池模組中由于支路電流受到支路鋰動(dòng)力電池單體參數(shù)影響，成組后支路鋰動(dòng)力電池單體容量、初始SOC、內(nèi)阻和極化的差異會(huì)造成支路電流工況的差異，大多數(shù)并聯(lián)支路的鋰動(dòng)力電池單體參數(shù)雖然較為一致，整個(gè)充放電過程的平均電流倍率與并聯(lián)的鋰動(dòng)力電池模組的外施電流倍率差異不大，但是在鋰動(dòng)力電池模組的充放電電壓平臺(tái)兩端的SOC區(qū)間形成的電流差異較大。
例如在充電末端90％～100％SOC區(qū)間，由于平臺(tái)電流差異的累積導(dǎo)致末端支路電流的差異，極其容易出現(xiàn)部分鋰動(dòng)力電池單體欠充電，部分鋰動(dòng)力電池單體過充充電。
鋰動(dòng)力電池單體先并后串的缺點(diǎn)：由于鋰動(dòng)力電池單體內(nèi)阻的差異、散熱不均等都會(huì)影響并聯(lián)后鋰動(dòng)力電池模組的循環(huán)壽命。
鋰動(dòng)力電池先并后串優(yōu)點(diǎn)：鋰動(dòng)力電池單體失效自動(dòng)退出，除了容量降低，不影響并聯(lián)后使用；并聯(lián)中某個(gè)鋰動(dòng)力電池單體短路時(shí)造成并聯(lián)電路電流非常大，通常加熔斷保護(hù)技術(shù)避免。
鋰動(dòng)力電池先串后并優(yōu)點(diǎn)：根據(jù)鋰動(dòng)力電池單體容量先進(jìn)行串聯(lián)，如整組容量1/3，最后進(jìn)行并聯(lián)，降低了大容量鋰動(dòng)力電池模組的故障概率；先串后并對(duì)于鋰動(dòng)力電池模組一致性有很好的幫助。
從鋰動(dòng)力電池模組連接的可靠性以及電壓不一致性發(fā)展趨勢(shì)和性能影響的角度分析，先并聯(lián)后串聯(lián)連接方式優(yōu)于先串聯(lián)后并聯(lián)連接方式，而先串后并的鋰動(dòng)力電池拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有利于對(duì)系統(tǒng)各個(gè)鋰動(dòng)力電池單體進(jìn)行檢測(cè)和管理。
（2）應(yīng)用中問題分析：
在鋰動(dòng)力電池模組使用過程中出現(xiàn)的鋰動(dòng)力電池單體過充電、過放電、超溫和過流問題，將導(dǎo)致鋰動(dòng)力電池模組使用壽命大幅縮短甚至發(fā)生燃燒、爆炸等惡性事故，鋰動(dòng)力電池模組使用壽命縮短、安全性下降已經(jīng)成為制約其推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。
鋰動(dòng)力電池單體篩選和成組后的有效電池管理是提高鋰動(dòng)力電池模組性能的兩個(gè)重要方面，在串聯(lián)的鋰動(dòng)力電池模組中，由于鋰動(dòng)力電池單體容量、初始SOC、內(nèi)阻、極化的不一致性，在充放電過程中需要電池管理系統(tǒng)檢測(cè)鋰動(dòng)力電池單體電壓與充放電設(shè)備通信以防部分鋰動(dòng)力電池單體的過充或過放。
串聯(lián)的鋰動(dòng)力電池模組在良好的電池管理?xiàng)l件下，可在使用過程中避免如大倍率電流放電、環(huán)境溫度過高等危機(jī)鋰動(dòng)力電池模組的安全運(yùn)行，串聯(lián)的鋰動(dòng)力電池模組不會(huì)因?yàn)檫B接成組而造成快于鋰動(dòng)力電池單體的壽命衰退，但是部分鋰動(dòng)力電池單體性能的短板效應(yīng)，會(huì)減小串聯(lián)的鋰動(dòng)力電池模組的容量利用率，可以通過帶均衡功能的電池管理系統(tǒng)提高。
在并聯(lián)的鋰動(dòng)力電池模組中由于支路電流受到支路鋰動(dòng)力電池單體參數(shù)影響，成組后支路鋰動(dòng)力電池單體容量、初始SOC、內(nèi)阻和極化的差異會(huì)造成支路電流工況的差異，大多數(shù)并聯(lián)支路的鋰動(dòng)力電池單體參數(shù)雖然較為一致，整個(gè)充放電過程的平均電流倍率與并聯(lián)的鋰動(dòng)力電池模組的外施電流倍率差異不大，但是在鋰動(dòng)力電池模組的充放電電壓平臺(tái)兩端的SOC區(qū)間形成的電流差異較大。
例如在充電末端90％～100％SOC區(qū)間，由于平臺(tái)電流差異的累積導(dǎo)致末端支路電流的差異，極其容易出現(xiàn)部分鋰動(dòng)力電池單體欠充電，部分鋰動(dòng)力電池單體過充充電。
