多节锂离子电池串联好吗？

多节锂离子电池串联好吗？

多节串联锂离子电池存安全隐患 电阻均衡保护技术潜力大

近年来，锂离子电池以高能量密度、高循环使用次数、体积小、重量轻以及绿色环保的优势越来越受到人们的关注，其应用市场正在逐渐扩大，不仅广泛应用于手机、笔记本电脑、摄像机、DVD等一系列小型移动式电子产品，也在以多串锂离子电池为动力的电动工具、电动自行车、电动摩托车、轻型电动汽车及混合电动汽车等领域发展迅速。 

　　五大原因致电池不均衡

　　为保证这些多节串联锂离子电池在各种应用中的安全及使用寿命的持久，除对单体电池自身安全性的持续改进外，如何解决长期使用过程中电池包内各单体电池的性能差异或不一致性造成的问题显得越来越重要。在目前制造工艺水平及应用的条件下，单体电池在长期使用中性能差异是不可避免的，造成这些不一致性问题的主要原因可归纳为以下几个方面： 

　　第一，生产工艺、材质等的细微差异。在长时间的使用下，各电池的材质老化速度不同步，会使得单个电池的电压、内阻、容量产生较大差异变化。 

　　第二，不同的生产批次。由于初始时的条件及损耗不同，放在同一个电池包中会造成失衡，随着时间推移，不均衡会加重。 

　　第三，某些电池生产时的细微瑕疵可能使这些电池出现40kΩ以上的电阻漏泄通路，形成软短路现象。而这软短路是引起某些电池不均衡的主要原因之一。 

　　第四，同批的电池性能通常很相似，但由于电池包工作的温度变化大，造成部分电池受热较多，使得自身损耗变大，从而引起不均衡。严重时，电池包内会出现热点，这样的失衡很危险。 

　　第五，在电池包内，由于单体电池在串联中的不同位置，在电池保护板上会产生不同的系统漏电。漏电量可能很小，但长时间内也会造成电池的不均衡。 

　　电池不均衡威胁安全 

　　这些不均衡现象不仅会使电池包容量变小，甚至还可能会造成严重的过充电、过放电等安全隐患。让我们来对这两种情况进行仔细分析：首先是针对电池包容量变小的情况;。以三串电池包应用为例，初始时，A、B、C三单体电池都为100%容量，但在长时间的使用下，各电池产生了不均衡，造成在某一时刻，A电池剩余80%容量，B电池剩余40%容量，C电池剩余60%容量；此时对电池包内进行充电，由于过高压保护的作用，当A电池充满100%而使充电器关闭时，B电池容量才为60%，C电池容量为80%，从而出现电池包内B电池和C电池有未充满电现象。而在对该电池包进行放电时，由于过低压保护的作用，当B电池放完电至0%(理想值)时，A电池将还有40%容量，C电池还有20%容量，出现电池包内A电池和C电池有未放完电现象。(三串电池失衡后的充/放电容量变化如表1)。 

　　其次，针对可能造成严重过充电、过放电的情况。以4串电池包为例(单节过压点为4.2V;欠压点为3.0V;只对电池包总电压进行保护，不加单体电池电压监控。如图1)，在长时间使用下，电池产生了不均衡。而无单体电池电压监控的情况下，放电时，虽然该电池包满足了12V的欠压保护设置，但它却是由3.6V+3.2V+3.2V+2.0V=12V组成，其中最低失衡电池电压已低至2.0V，出现严重过放电现象。充电时， 虽然满足了16.8V的过压保护设置，但4.7V+4.1V+4.1V+3.9V=16.8V组成，其中最高失衡电池电压已达4.7V，这是很危险的过充电现象。 

　　电阻均衡方式潜力大 

　　了解造成电池不均衡的原因及缺点后，我们在设计电池均衡方案时应考虑适当的均衡电流大小,考虑均衡功能动作的时机,考虑电池均衡精准度,考虑对多个电池一起进行均衡,考虑整体均衡设计时散热的问题。
 
　　如今，如何经济可靠地解决多节电池包中单体失衡的问题，对电动工具、电动自行车、轻型电动车等应用的推广显得越来越重要。理论上均衡的方法有很多，而其中，电阻(分流)均衡方式被认为是目前最经济、最实用的一种方式。在这基础之上，凹凸科技提出了最新的智能均衡技术Battery Bleeding-on-Demand (BOD)技术。该技术所提供的各均衡参数的设置皆为设计电池均衡时整体散热考虑的一部分。对均衡热损耗限制高的应用，可选择低均衡电流、较高的均衡启动电压、较低的均衡精度以及较少的同时均衡电池数来减低均衡热损耗；而在电池包热容量宽裕的情况下，可以选择较高的均衡电流、较低的均衡启动电压、较高的均衡精度以及较多的同时均衡电池数来提高均衡的速度。