儲能電池均衡技術正向著智能化邁進

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/黃山明）所謂電池均衡，是指在電池組中調(diào)整各個單體電池的電量狀態(tài)，使得它們的電壓或容量達到一致的過程。在電池組中，由于制造差異、老化程度不同或者工作條件的不一致等原因，各個單體電池可能會有不同的放電率和充電率，這會導致某些電池過度放電或過度充電，進而影響整個電池組的性能和壽命。

電池均衡通?？梢苑譃楸粍泳馀c主動均衡，其中被動均衡通常使用電阻來耗散多余的能量，這種方式簡單但是效率較低。而主動均衡則是通過能量轉換裝置（如DC/DC轉換器）將能量從一個電池單元轉移到另一個單元，這種方式效率更高，但實現(xiàn)起來也更復雜。而近期，更是發(fā)展出了智能均衡技術，通過算法來對電池組中各單體進行精準控制和管理。

電池均衡技術發(fā)展歷程

隨著電池產(chǎn)品的迅速發(fā)展，電池均衡技術的重要性也與日俱增。對于儲能電池而言，電池均衡技術能夠提升其整體性能、延長使用壽命、增強系統(tǒng)可靠性、優(yōu)化能量管理、降低運維成本以及促進環(huán)保和資源回收等。

不過在最早期，在電池均衡技術出現(xiàn)之前，電池組的不一致性問題主要通過設計冗余來解決，但這并非一種高效的方法。并且隨著鋰離子電池的普及，特別是對于需要高能量密度的應用場景，電池組的一致性問題成為了必須要解決的問題之一。

因此工程師開始在在電池組中引入了簡單的電阻作為均衡手段，當某個電池單元的電壓超過預設值時，會通過電阻消耗多余的電能，這種方式被稱為被動均衡。

盡管這種方法結構簡單，易于實現(xiàn)，但由于它只是將多余的電能轉化為熱能散發(fā)掉，而不是有效地再利用，因此效率較低。

為了解決效率低下的問題，主動均衡技術開始興起，它可以將高電壓電池單元的能量轉移到低電壓電池單元，而不是簡單地消耗掉。

當然，主動均衡之所以被冠以“主動”二字，在于其可以通過對電池進行有針對性的控制來實現(xiàn)均衡，包括使用變換器式主動均衡和基于SOC的主動均衡研究。主動均衡技術具有均衡效率高、能量利用率高、安全性好等優(yōu)點，但實現(xiàn)難度較大，控制策略復雜。

近年來，智能均衡技術成為研究的重點。它利用先進的電子技術和算法，對電池組中的各單體電池進行精準控制和管理。

智能均衡策略依賴于算法來控制電路，這些算法需要實時監(jiān)測電池組中各單體電池的狀態(tài)，并據(jù)此做出決策。算法必須足夠智能以適應不同的工作條件和電池狀態(tài)變化，硬件上也需要精確的傳感器來監(jiān)測電池狀態(tài)，以及高效的電子開關來執(zhí)行均衡操作。

這就導致目前智能均衡策略的成本較高，并且面臨著如電池狀態(tài)的準確監(jiān)測、均衡算法的優(yōu)化、系統(tǒng)可靠性的提升等技術性難題。并且智能均衡系統(tǒng)還需要定期維護和軟件升級，以適應電池老化和性能變化，這增加了系統(tǒng)的運營成本和復雜性。

電池均衡技術向著更高效、更低成本的方向發(fā)展

可以確定的事，目前電池均衡技術仍在不斷進步，包括開發(fā)更高效率、更低能耗的均衡策略，以及探索新的材料和技術來改進電池性能。甚至還將結合AI和大數(shù)據(jù)分析，以便實現(xiàn)更為智能和個性化的電池管理方案。

但總體來看，電池均衡技術將向著向著更高的效率、更低的成本以及更好的用戶體驗方向發(fā)展。而現(xiàn)代電池管理系統(tǒng)已經(jīng)能夠實時監(jiān)控每個電池單元的狀態(tài)，并通過先進的算法進行精確的均衡控制，這不僅提升了電池組的性能，還優(yōu)化了整個系統(tǒng)的能效。

值得一提的是，智能電池均衡技術是BMS中一個重要的研究方向，因此目前有許多企業(yè)都在開發(fā)和推出自己的智能電池均衡方案。如比亞迪、特斯拉、寧德時代、三星、LG、通用電氣、ABB、西門子、Maxwell、Leclanché等企業(yè)都推出了自己的智能化電池均衡技術。

而這些企業(yè)的智能電池均衡方案具有一些共同的特點，如高度集成的硬件和軟件，以及采用了先進的算法與模型進行電池狀態(tài)評估，并且能夠實時監(jiān)控電池電壓、電流、溫度等參數(shù)，同時支持遠程監(jiān)控和診斷，通常采用模塊化設計，易于擴展和維護。

具體方案來看，比如鈺泰半導體推出的ETA3000是一種新型的電池均衡器，采用了獨有的專利技術。ETA3000不同于傳統(tǒng)的無源平衡技術，而是利用帶有電感器的控制方案，在電池單元之間傳輸電流，直到相鄰單元的電壓相等，實現(xiàn)高效的能量均衡。這也算一種智能化的電池均衡技術。

榮威在其RX5 eMAX車型中采用了上汽集團自主研發(fā)的智能電池均衡技術。這項技術能夠根據(jù)電池單元的容量、SOC、溫度及工作狀態(tài)等特性，適時地調(diào)整電池單元的均衡，從而提升電池組的穩(wěn)定性和使用壽命。

朗特智能在鋰電池均衡充電技術上也有著身后的技術底蘊，其技術已經(jīng)應用于智能家居及家電智能控制器。朗特智能的技術特點在于能夠提供穩(wěn)定的電源管理解決方案，并且在離網(wǎng)照明產(chǎn)品及充電樁業(yè)務方面也有應用。

此外，還有一些初創(chuàng)公司和科研機構正在研究基于智能算法（如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡、遺傳算法等）的電池均衡控制策略，這些策略能夠根據(jù)電池單體的實時狀態(tài)自適應調(diào)整均衡控制參數(shù)，實現(xiàn)更高效的均衡效果。

小結

在當前的市場中，智能化電池均衡技術意味著一種先進的BMS，不僅能夠監(jiān)控電池的基本參數(shù)，還能通過數(shù)據(jù)分析和算法優(yōu)化，實現(xiàn)電池組內(nèi)部單體電池之間更精細、更高效的能量均衡。而智能化均衡技術不僅是當前儲能電池領域的熱門研究方向，也是實現(xiàn)更高性能、更長壽命和更安全儲能系統(tǒng)的關鍵技術之一，代表了儲能電池技術的未來發(fā)展趨勢。