怎样让电池组“寿命均衡”

如今，锂离子电池在新能源汽车、3c等领域的应用逐年增长，但仍然存在电池参数不一致的问题，这也是影响电池使用寿命的关键因素。在近日召开的“后补贴时代的动力电池市场前景”论坛上，同济大学汽车学院副院长魏学哲对此进行了分析。

动力电池作为电动汽车的核心组成部分，组成结构相当复杂。由于纯电动汽车的动力电池由几十甚至上万个电池组成，单体电池无法满足车用功率与能量需求，因此需要大量电池串、并联组成电池组。

在魏学哲看来，电池的一致性分为三个层面的概念：一个是工况的一致性，一个是内部状态的一致性，一个是内部参数的一致性。据他介绍，电池组在同样的工作环境下，电流、温度、换热系统、电压、SOC，电池内部温度等都可能影响电池的一致性，进而对电池的整包使用造成一定的影响，如：整包功率特性受限于功率特性最差的单体；某些单体电池的提前失效导致整包循环寿命性能大幅下降；引起某些单体电池过充、过放，甚至热失控等事故，降低电池包的安全性。“很多单体电池在实验室阶段做的很好，但组成电池包以后明显寿命要缩短很多，这实际上是寿命和状态之间相互耦合造成的。”

魏学哲表示，对于一个串联的电池组来说，电路上耦合、热耦合及寿命之间的关系是紧密相连的，在实际使用中，要基于电池组平均模型与差异模型的电池组做状态估计，监测电池的电压，防止过高或过低，对实际工况下的电压电流温度进行采样，借助等效模型加辨识算法对电池的状态进行估计。此外，有初步研究表明，并联电池模组内可能存在一种反馈调节机制，使得电池模组的一致性存在收敛的倾向。

据魏学哲介绍，现在有很多技术参数是估计不出来的，需要用测量手段来收集信息。尤其是内阻，本身既有扩散的成份、也有界面上的成份，成份非常丰富，因此需要增加测量信息，再基于数据进行管理。

魏学哲表示，在应对一致性难题方面，可以通过离线设计和在线管理两条路径来解决。具体来讲，离线设计包括电池包设计、分选成组、热管理三方面，在线管理包括电池状态评估和均衡管理两方面。针对初始参数不一致的问题，可以通过改变电池包设计、电池分选成组等方法解决。面向工况不一致的难题，则可以通过调整电池的热管理系统，进行温度范围控制、温度分布一致性来解决。面对内部状态不一致的问题，要基于电池组平均模型与差异模型进行状态评估。

对于电池包恶性循环问题，魏学哲给出了自己的观点：可以借助于被丢掉很久的均衡电路来解决，通过拉平电压或拉平电阻，打破当前的恶性循环，做到电池组的寿命均衡。