為了給設(shè)備提供足夠的電壓，鋰電池包通常由多個電池串聯(lián)而成，但是如果電池之間的容量失配便會影響整個電池包的容量。為此，我們需要對失配的電池進(jìn)行均衡。本文討論了電池均衡的概念和一些注意事項(xiàng)。 

鋰電池包通常由一個或幾個電池組并聯(lián)，每個電池組由3到4個電池串聯(lián)構(gòu)成。這種組合方式能同時滿足筆記本電腦、醫(yī)療設(shè)備、測試儀器及工業(yè)應(yīng)用所需的電壓和功率要求。然而，這種應(yīng)用普遍的配置通常并不能發(fā)揮其最大功效，因?yàn)槿绻硞€串聯(lián)電池的容量與其它電池不匹配將會降低整個電池包的容量。 

電池容量的不匹配包括充電狀態(tài)(SOC)失配和容量/能量(C/E)失配。在兩種情況下，電池包的總?cè)萘慷贾荒苓_(dá)到最弱電池的容量。在大多數(shù)情況下，引起電池失配的原因是工藝控制和檢測手段的不完善，而不是鋰離子本身的化學(xué)屬性變化。棱柱形鋰電池(LiIon prismatic cell)在生產(chǎn)時需要更強(qiáng)的機(jī)械壓力，電池之間更容易產(chǎn)生差異。此外，鋰離子聚合物電池也會因?yàn)椴捎眯碌墓に嚩霈F(xiàn)電池之間的差異。 

采用電池均衡處理技術(shù)可解決SOC和C/E失配問題，從而改進(jìn)串聯(lián)鋰電池包的性能。通過在初始調(diào)節(jié)過程中對電池進(jìn)行均衡處理可以矯正電池失配問題，此后只需在充電過程中進(jìn)行均衡即可，而C/E失配則必須在充、放電過程都進(jìn)行均衡。盡管對于某個電池廠商而言其產(chǎn)品缺陷率可能很低，但為了避免出現(xiàn)電池使用壽命 過短的問題，我們?nèi)匀挥斜匾峁┻M(jìn)一步的質(zhì)量保證。 

電池均衡的定義 

工作電壓為6V 或以上的便攜式設(shè)備采用串聯(lián)電池包供電，這種情況下電池包的總電壓為各串聯(lián)電池電壓之和。便攜式電腦的電池包通常由三、四個電池串聯(lián)而成，標(biāo)稱電壓為 10.8V或14.4V。在大多數(shù)此類應(yīng)用中，單個串聯(lián)電池包無法提供設(shè)備所需能量。目前最大的電池(如18650)可提供2,000mAh(毫安 ·小時)能量，而電腦需要50-60Whr(5,000-6,000mAh)的能量，因此必須給串聯(lián)的每個電池并聯(lián)三個電池。 

電池均衡是指對串聯(lián)電池包中不同的電池(或電池組)采用差分電流。串聯(lián)電池包中每個電池的電流通常是一樣的，因此必須給電池包增加額外的元件和電路來實(shí)現(xiàn) 電池均衡。只有當(dāng)電池包中的電池是串聯(lián)的，同時串聯(lián)電池等于或大于三級時才會考慮電池均衡問題。當(dāng)電池包中所有電池都滿足下面兩個條件時，便實(shí)現(xiàn)了電池均衡： 

1. 如果所有電池的容量相同，那么當(dāng)它們的相對充電狀態(tài)一樣時便實(shí)現(xiàn)了電池均衡。SOC通常以當(dāng)前容量與額定容量的百分比來表示，因此，開路電壓(OCV)可作為SOC的一個衡量標(biāo)準(zhǔn)。如果一個不均衡電池包中的所有電池可以通過差分充電達(dá)到滿容量(均衡點(diǎn))，它們便可以進(jìn)行正常的充放電而無需任何額外的調(diào)整，通常這種調(diào)整是一次性的。用戶在使用新電池時，通常需要求對電池進(jìn)行長時間充電，這個過程實(shí)際上包括一次完整的放-充電。該過程使負(fù)載最小化，并使電池充 電時間最長，降低對電池均衡電路的要求。 

2. 如果電池的容量不同，當(dāng)SOC相同時也認(rèn)為它們是均衡的。但SOC只是一個相對值，每個電池容量的絕對值是不同的。為了使容量不同的電池的SOC相同，每次對串聯(lián)電池進(jìn)行充放電時都必須使用差分電流。正常充放電的時間比初次充放電更短，并需要更大的電流。 

當(dāng)電池包中的電池不均衡時，它的可用容量將減少，串聯(lián)電池包中容量最低的電池將決定電池包的總?cè)萘?。在不均衡電池包中，一個或幾個電池會在其它電池尚需充電時便已達(dá)到最大容量。而在放電時，未完全充電的電池又會比其它電池先放完電，使電池包因電壓不足而提前停止供電。 

通常，電池之間容量的差異低于3%。如果串聯(lián)鋰電池包的某個電池不合標(biāo)準(zhǔn)，或者在封裝前放置過久，在充滿電后電壓差可達(dá)150mV，從而使電池包的總?cè)萘肯陆?3-18%。 

SOC均衡處理 

如果電池包中所有電池的容量相同，我們便采用SOC均衡處理。當(dāng)所有電池的SOC值相同時我們認(rèn)為電池是均衡的。 

單個電池的充電狀態(tài)定義為： 

SOC=C/CTOTAL% 

單個電池的容量定義為： 

C=(i×t)mAh 

為了確定某個電池的容量，我們將該電池完全放電然后再充電，并在充電過程中的不同時間進(jìn)行電流測量，直到達(dá)到4.20V的開路電壓。最佳性能電池在該狀態(tài)下的SOC為100%，SOC為50%的OCV電壓通常稱為VMID，其典型值為3.67V。 

為了給容量不同的電池充電使它們達(dá)到同樣的SOC，要求一些電池的充/放電量必須比其它電池多，這必須使用差分電流。我們將這個過程稱之為容量/能量最大化。 

容量/能量最大化

容量/能量最大化是指將電池包中所有串聯(lián)電池設(shè)置為相同的SOC，即使它們的容量不同。在所有時間內(nèi)管理SOC，使電池包的輸出能量達(dá)到最大。為了使輸出能量最大化，所有的電池都必須充滿電。即，所有電池的SOC必須為100%。如果電池的容量不同，一些電池的充/放電就會比其它電池更多。例如，假設(shè)一個電池包有三個串聯(lián)電池，C1＞C2=C3。均衡這個電池包的唯一方法是給容量較高的電池(C1)施加一個差分充電電流。 

在電池包放電時也必須如此，否則當(dāng)容量最小的電池達(dá)到關(guān)斷電壓時，整個電池包便會停止放電，而此時其它電池仍有剩余容量，這樣使總?cè)萘拷档?。長此以往，容量最小的電池便會比其它電池性能衰退更快，經(jīng)過多個充/放電周期后將加速容量損耗。 

通過匹配串聯(lián)電池的電壓，將從高容量電池汲取更多電流。放電時要求通過均衡消耗掉一些額外的電壓，在最后當(dāng)所有電池都達(dá)到0SOC時，從電池包中獲得的總電能相對于均衡前仍然會增加。 
通常圓柱形鋰離子電池(cylindrical cell)的質(zhì)量控制通常都較好，電池容量差別不超過±3%。輸入容量基本上比較精確，差別不超過幾個mAs(毫安·秒)。因此，電池容量絕對值也基本準(zhǔn)確，SOC的差異在幾個百分點(diǎn)以內(nèi)。

不知道各位新老車主有沒有遇到過電池缺電而在路途上無法著車而半路拋錨的尷尬情況？車輛無法啟動又沒有旁人協(xié)助的情況下，我們只能祈求上天的眷顧。汽車蓄電池為車輛上的所有用電設(shè)備供電。小到一盞燈泡，大到發(fā)動機(jī)上的點(diǎn)火線圈、電磁閥、各種傳感器以及控制電腦，無一不在蓄電池的掌控之下。蓄電池“罷工”意味著你得“客串”一下發(fā)動機(jī)的角色，你得推著車子走；如果你是一個人遇上蓄電池缺電，你還得為找人為你打方向而發(fā)愁。由此可見，蓄電池出問題的后果可能很麻煩。為了讓我們的車輛能夠平安出行，順利返回，我們就得經(jīng)常留意蓄電池的狀況，防患于未然。

一.加水型電池和免維護(hù)電池的區(qū)別

目前，我們常用的蓄電池主要分為兩類,分別為普通蓄電池和免維護(hù)蓄電池兩種。

1.加水型蓄電池

普通蓄電池的極板是由鉛和鉛的氧化物構(gòu)成，電解液是硫酸的水溶液。它的主要優(yōu)點(diǎn)是電壓穩(wěn)定、價(jià)格便宜；缺點(diǎn)是比能低(即每公斤蓄電池存儲的電能)、使用壽命短和日常維護(hù)頻繁。

2.免維護(hù)蓄電池

免維護(hù)蓄電池由于自身結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢，電解液的消耗量非常小，在使用壽命內(nèi)基本不需要補(bǔ)充蒸餾水。它還具有耐震、耐高溫、體積小、自放電小的特點(diǎn)。使用壽命一般為普通蓄電池的兩倍。

二.汽車蓄電池使用說明

1.蓄電池長久不用，它會慢慢自行放電，直至報(bào)廢。因此，每隔一定時間就應(yīng)啟動一次汽車，給蓄電池充電。另一個辦法就是將蓄電池上的兩個電極拔下來，需注意的是從電極柱上拔下正、負(fù)兩根電極線，要先拔下負(fù)極線，或卸下負(fù)極和汽車底盤的連接。然后再拔去帶有正極標(biāo)志(+)的另一端，蓄電池有一定的使用壽命，到一定的時期就要更換（此期限一般為2年）。在更換時同樣要遵循上述次序，不過在把電極線接上去時，次序則恰恰相反，先接正極，然后再接負(fù)極。

2.當(dāng)電流表指針顯示蓄電量不足時，要及時充電。蓄電池的蓄電量可以在儀表板上反映出來。有時在路途中發(fā)現(xiàn)電量不夠了，發(fā)動機(jī)又熄火啟動不了，作為臨時措施，可以向其他的車輛求助，用它們車輛上的蓄電池來發(fā)動車輛，將兩個蓄電池的負(fù)極和負(fù)極相連，正極和正極相連（使用的工具是我們常聽到的“過江龍”）。

3.電解液的密度應(yīng)按照不同的地區(qū)、不同的季節(jié)按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

4.在虧電解液時應(yīng)補(bǔ)充蒸餾水或?qū)Ｓ醚a(bǔ)液。切忌用飲用純凈水代替。因?yàn)榧儍羲泻卸喾N微量元素，對蓄電池會造成不良影響。

5.在啟動汽車時，不間斷地使用啟動機(jī)會導(dǎo)致蓄電池因過度放電而損壞。正確的使用辦法是每次發(fā)動車的時間總長不超過5秒，再次啟動間隔時間不少于15秒。在多次啟動仍不著車的情況下應(yīng)從電路、點(diǎn)火線圈或油路等其他方面找原因。

6.日常行車時應(yīng)經(jīng)常檢查蓄電池蓋上的小孔是否通氣。倘若蓄電池蓋小孔被堵，產(chǎn)生的氫氣和氧氣排不出去，電解液膨脹時，會把蓄電池外殼撐破，影響蓄電池壽命。