電池均衡技術(shù)可提高電池包的使用壽命、延長電池包的使用時間，適用于大容量鎳氫、2V鉛酸蓄電池、鋰離子電池、6V鉛酸、12V鉛酸等電池包以及超級電容器組。

梯次電池與選用

梯次電池是指已經(jīng)使用過并且達(dá)到原生設(shè)計壽命，通過其他辦法使其容量全部或部分恢復(fù)持續(xù)使用的蓄電池。

一般使用5年后的電池，它的有效容量在80%左右。電池的自然衰減進(jìn)入平穩(wěn)期，完全可以按照小容量電池使用，通過一定數(shù)量電池的并聯(lián)使用，可利用容量獲得數(shù)倍的提高，完全滿足儲能和動力要，這一點與電動汽車為了新增續(xù)航里程，采用大量并聯(lián)電池新增電池容量的道理是相同的。

電池包在使用5年后，可用容量和續(xù)航時間分明縮短，用戶和經(jīng)銷商通常整體更換，殊不知，并不是一個電池包內(nèi)的所有電池都要更換，只是其中的一塊或幾塊電池容量嚴(yán)重衰減影響了整個電池包，倘若有多個這樣的電池包，通過測試剔除嚴(yán)重衰減的電池，其它電池通過分容和內(nèi)阻測試，完全可以重新梯次利用。動力鋰離子電池的梯次利用分明延長電池的使用效率和生命周期，減少電池所帶來的環(huán)境污染，被譽為是目前和今后的重點發(fā)展對象。

動力鋰離子電池再利用是動力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈形成閉環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在環(huán)境保護(hù)、資源回收和提高動力鋰離子電池全壽命周期價值等方面都具有緊要價值。退役后的動力鋰離子電池經(jīng)過探測、篩選、重組等環(huán)節(jié)，依然有能力用于低速電動汽車、備用電源、電力儲能等運行工況相對良好、對電池性能要求較低的范疇。

隨著新能源汽車推廣使用力度的不斷加大，每年將出現(xiàn)大量退役電池，動力鋰離子電池梯次利用的概念應(yīng)運而生并受到廣泛關(guān)注。

梯次電池利用能提高電池的利用率，延長電池的生命周期，無論是節(jié)能方面還是環(huán)保方面意義重大，但是梯次電池利用非得留意一些事項：

1、盡可能采用基本單元電池(cell),如2V單體鉛酸電池，各種鋰離子電池，包括磷酸鐵鋰離子電池、鈦酸鋰離子電池、三元鋰離子電池、鈷酸鋰離子電池、錳酸鋰離子電池等。以多個單元串聯(lián)后封裝一體的電池，如6V鉛酸電池(3個2V單元)和12V鉛酸電池(6個2V單元),不太適合梯次利用，緊要是因為這些電池的內(nèi)部為多串電池，自身就存在不均衡的問題，無法通過外部處理。

2、非得遵循同類型電池成組原則。成組電池非得是相同類型的電池，即電池的工作電壓區(qū)間非得相同。工作電壓區(qū)間不同的電池不能出今朝同一電池包中，即使容量相同也不能混用。

3、有條件的情況下，成組電池包裝前要進(jìn)行容量、電壓和內(nèi)阻測量，盡可能選擇容量和內(nèi)阻接近的電池，減少復(fù)用期間一致性差異的張大。

由于梯次電池的容量普遍低于標(biāo)稱容量，為獲得足夠的容量，要使用數(shù)量更多的電池通過適宜的串并聯(lián)來達(dá)到設(shè)計容量，因此要依據(jù)技術(shù)條件來裝配。

裝配方式一：先并后串，如電動汽車用電池包采用此方式。

裝配方式二：先串后并，常用于數(shù)據(jù)中心或機(jī)房。

兩種裝配方式各有優(yōu)缺點，適合不同環(huán)境：

先并后串的缺點：單元電池連接線和匯流排的選擇非常緊要，否則會造成電池充放電的差異，個別電池漏電流(或故障)會影響一個并聯(lián)單元，對容量的影響比較大，筆直影響續(xù)航時間(里程);優(yōu)勢：易于管理，倘若新增電池均衡器只要一組(套)即可。

先串后并的優(yōu)勢：連接方便，檢修方便，能夠快速測試和解決故障電池，易于維護(hù)，每一串中的單元電池容量均可以不同，電池利用率高，容量(功率)可以任意擴(kuò)充，新增后備時間，提高可靠性，特別適合數(shù)據(jù)中心;缺點：倘若新增電池均衡器要多組(套)。

4、下列電池不能復(fù)用：一是漏電流大(或自放電率高)的電池;二是外觀發(fā)生形變，如外殼膨脹的電池;三是發(fā)生漏液的電池。

梯次電池均衡

梯次電池的篩選即使非常嚴(yán)格，也難以保證電池的一致性，即使一致性最佳的電池裝配在一起，幾十個充放電循環(huán)后依然會發(fā)生不同程度的差異，并且這種差異會隨著使用時間的延長逐漸加重，一致性會越來越差，分明表現(xiàn)為電池間的電壓差逐漸拉大，有效充放電時間越來越短。大量測試數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，一致性變差的電池包具有如下特點：

1、單元電池的電壓呈現(xiàn)分明高低錯落、不規(guī)矩分布;

2、單元電池的剩余容量大小呈現(xiàn)不規(guī)矩離散型分布;

3、單元電池的內(nèi)阻大小同樣呈現(xiàn)不規(guī)矩離散型分布。

通過對測試數(shù)據(jù)的進(jìn)一步統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，造成電池失衡的最大殺手：

1、電池的溫度差異，電池包的安裝通常都比較密集，每個部位的電池溫度都不相同，影響電池的一致性發(fā)揮，加速電池間差異;

2、劇烈充放電，加速電池間差異的張大;

儲能電池包的容量都非常大，以標(biāo)稱500Ah電池包為例，假設(shè)電池的最大容量和最小容量的差異是50Ah,其他電池間的差異在5至10Ah不等，則系統(tǒng)的最大有效放電容量為450Ah(暫定其編號為D電池，下同),假設(shè)放電電流50A,則理論最大放電時間約為9h。超過這一時間，D電池將達(dá)到放電截止電壓，進(jìn)入過放電狀態(tài)，倘若持續(xù)放電，將嚴(yán)重傷害D電池，其最大有效容量將急劇減少，從而進(jìn)一步降低電池包的最大有效容量。這里面還涉及到一個放電倍率的問題，最大容量電池的放電倍率是0.1C,D電池的放電倍率0.11C,其他電池的放電倍率則處于0.1C～0.11C之間，放電倍率的不同，使每塊電池的衰減程度就不同，這將導(dǎo)致電池的差異和一致性逐漸張大，并且呈加速趨勢。同樣，充電期間，按0.1C倍率充電，D電池的充電倍率達(dá)到0.11C,處于最大，最先達(dá)到充電限制電壓，持續(xù)充電將進(jìn)入過充電狀態(tài)，對D電池造成進(jìn)一步的損壞，其他電池充電倍率則為0.1C～0.11C之間，充電倍率的不同將加劇電池的差異和一致性張大，并且呈加速趨勢。這樣的電池包，經(jīng)反復(fù)充放電，最終將導(dǎo)致有效容量越來越小，有效放電時間越來越短。大容量儲能電池包還有一個嚴(yán)重問題，那就是熱失控風(fēng)險問題，有關(guān)本電池包，倘若不能進(jìn)行有效防控，D電池將可能成為電池包充放電過程中溫度最高的一塊電池，極易發(fā)生熱失控故障，輕則電池徹底報廢，甚至引起電池包故障，重則可能會發(fā)生更加嚴(yán)重的連帶問題，不敢想象。倘若電池包在運行期間能維持每一塊電池都不發(fā)生過充電和過放電，那么電池包的有效容量和放電時間就能得到保證，始終處于自然衰減狀態(tài)，由此可見，電池均衡有關(guān)電池包的正常安全運行是多么的至關(guān)緊要。

有關(guān)本例中的D電池，倘若能將其放電電流自動降至50A以下，如47～48A，不足的2～3A電流自動由其他容量大的電池供應(yīng)，那么總體放電時間就可以超過9h，與其他電池共同到達(dá)放電終點，并且不會發(fā)生過放電;同樣，倘若能將其充電電流自動降至50A以下，如47～48A，剩余的2～3A電流自動轉(zhuǎn)移到其他容量大的電池，自動提高大容量電池的充電電流，與其他電池共同到達(dá)充電限制電壓，就不會發(fā)生過放電。由此可見，均衡電流非得要達(dá)到5A以上方可滿足要求，特別是在充放電末期，從均衡原理上，惟有轉(zhuǎn)移式電池均衡器才可能勝任。

目前有效的電池均衡技術(shù)進(jìn)展很不平衡，特別是在均衡電流和均衡效率上，盡管有些辦法已經(jīng)采用了同步整流技術(shù)，但最大均衡電流多局限在5A以內(nèi)，繼續(xù)均衡電流惟有1～3A,滿足不了要。由于非得支持雙向均衡，電流轉(zhuǎn)換效率通常也不高，較大均衡電流下的自身發(fā)熱問題仍比較突出，還有一個緊要障礙就是設(shè)備成本，由于多數(shù)采用了同步整流芯片，成本新增不少。

高效電池均衡技術(shù)

目前，一種大功率、高效率、實時、動態(tài)轉(zhuǎn)移式電池均衡器技術(shù)已由大慶市交通運輸局的周寶林同志歷經(jīng)多年研制成功。它以國家專利技術(shù)(專利號201220153997.0和201520061849.X)為核心，又融入了自行發(fā)明的雙向同步整流技術(shù)(已申請專利：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),這是一種不要同步整流芯片的雙向同步整流技術(shù)，不僅設(shè)備成本大幅度降低，而且將均衡電流和均衡效率大幅度提升。實現(xiàn)了均衡技術(shù)指標(biāo)上的沖破，具有以下特點：

1、均衡電流范圍大。均衡電流大就意味著均衡速度非?？?，見附表。目前加強版鋰離子電池均衡器已實現(xiàn)均衡電流與電壓差的關(guān)系約為1A/13mV,例如電壓差達(dá)到130mV時，均衡電流可以達(dá)到10A左右，特別有利于高速均衡。

2、均衡效率高。均衡效率高意味著電能的損耗更少，利用率更高，設(shè)備的溫升更低，見表1。

3、實時動態(tài)均衡。電池包靜止?fàn)顟B(tài)下，可以將組內(nèi)最大電壓差控制在10mV以內(nèi)甚至更小(取決于基準(zhǔn)電壓差的設(shè)定),并進(jìn)入微功耗待機(jī)測試狀態(tài)，電池包無論是在充電狀態(tài)，還是在放電狀態(tài)，一旦測試到電壓差大于基準(zhǔn)電壓差，立即進(jìn)入高速均衡狀態(tài)，實時動態(tài)均衡的最大好處是有效均衡時間長，均衡器的效率最高，其神奇的脈沖技術(shù)對電池具有良好的養(yǎng)護(hù)和容量提升效果，已經(jīng)得到使用的檢驗。

使用大電流、高效率電池均衡器能最大限度防止衰減電池的過充電、過放電以及熱失控故障。即使電池包的容量衰減已形成一致性變差的事實，也能非常好地降低其衰減速度，通過自動強制電壓保持一致性，在一定程度上還能提高電池包的有效容量，延長電池包的循環(huán)使用壽命，特別是分明減少維修和維護(hù)成本。

實際使用效果：在24串單體2V170Ah客戶返廠鉛酸電池包上的使用。采用標(biāo)準(zhǔn)17A電流充放電，在無均衡器情況下，洋溢電后的最大放電時間約3h,3塊電池放電期間發(fā)熱嚴(yán)重，嚴(yán)重過放電，電壓值低于0.5V,其中1塊電池為-0.1V,出現(xiàn)了極性反轉(zhuǎn)，21塊電池電壓在1.8～2.0V不等，尚有很多電量沒有釋放出來;使用本文的電池均衡器樣機(jī)后，標(biāo)準(zhǔn)充放電參數(shù)下，幾個充放電循環(huán)后，放電時間逐漸延長到5.5h左右，提高效能達(dá)80%以上，3塊最差的電池，放電結(jié)束后的電壓全部在1.5V以上，并且放電電壓逐漸上升，特別是當(dāng)初發(fā)熱嚴(yán)重的問題，得到極大改善，溫度降低非常分明，惟有4塊電池的電壓在1.9V左右，其余電池均在1.8V左右，電池電量得到充足、有效釋放。圖1為試驗電池包。