要防范热失控风险及其所带来的安全隐患

储能、动力电池组在发挥不可替代作用的同时，自身运行也同样面临巨大挑战与风险，既要提供设计功率和容量，以及续航时间，还要保证自身的运行安全，特别是要防范热失控风险及其所带来的安全隐患。

我们都知道，除了对温度敏感外，蓄电池最惧怕的操作是过充电和过放电，无论是哪一种情况，都会对蓄电池造成不可恢复的损伤，特别是容量的损伤最为严重，对于同一块电池，过充电和过放电经常是组合发生，一旦充电期间发生了过充电，那么放电期间在控制异常的情况下也会同样发生过放电，一个充放电循环就发生两次伤害，连续多个充放电循环后，电池受到的损伤将呈指数式形式加重，所以电池受到过充电或者过放电伤害后，电池组关键性能之一的容量将迅速下降，与实际应用相符。这一情况会使电池组的性能处于劣化状态，俗称一致性问题。如果电池仅仅是过充电和过放电，问题还不算严重，损失的主要是容量和续航时间，但由此带来的热失控风险问题却不可忽视，必须高度重视，否则极容易发生事故。

为提高管理质量，重要电池组通常安装BMS电池管理系统，虽然能对电池组包括单元电池的运行进行多种参数的监控，例如电流、电压、内阻、最高电压、最低电压、过压预警、欠压预警等，但这种系统大都具有严重技术缺陷，那就是无法对异常电池进行主动干预，管理作用没有发挥出来。

近几年，储能、动力、梯次利用电池组的火灾事故时有发生，特别是锂电池组和梯次利用锂电池组，经过事故分析，主要是由于热失控故障引发，而引发热失控的根本原因多是由于电池组的一致性问题引起的，虽然这些锂电池组都配备了BMS，具有强大的监控功能，但仍未避免事故的发生，可见，问题还是出现在BMS的设计缺陷和对一致性问题的管理欠缺上。

电池组一致性问题的解决方案有多种，理论和现实应用表明，最理想的解决方案电池均衡技术。储能、动力、梯次利用电池组的容量和工作电流通常都比较大，当发生一致性问题后，需要的均衡电流是较大的，一致性问题越严重，需要的均衡电流就越大，如果均衡技术介入得早，在电池成组时就同步配套安装，那么，较小的均衡电流也可以基本满足。但如果电池成组时的一致性就不佳，则需要的均衡电流就要大一些，具体需要多大的均衡电流需要依据电池组的容量、一致性差异情况和实际工作电流而定，但如果支持的均衡电流较大，电池组的一致性表现将会非常好。

现有的各种电池均衡技术方案中，鉴于成本和技术因素通常都使用二极管进行续流，实现电流或电量的转移，但二极管都具有较大的导通压降，即使采用导通压降较小的肖特基二极管，在大电流时（例如5A以上）的损耗也是非常大的，宝贵的电能都变成了热量损耗掉了，还提升了设备的温升，降低了设备的效率和可靠性，可见，在电池均衡器的设计上在提升均衡电流的同时还必须同时提升设备的工作效率。本文作者大胆创新，另辟蹊径，开发出一种全新的特殊的双向同步整流技术，应用在自行开发的转移式实时电池均衡器设计上，不仅支持的均衡电流成倍提高，而且转换效率大幅提升，同等均衡电流下的温升更低，更重要的是，整个设备的成本远远低于同类型设计。这项最新技术已申请国家发明专利，并且已经应用在最新开发设计的单体2V铅酸蓄电池组电池均衡器以及锂电池组电池均衡器上，经过测试，2类电池均衡器单机可支持连续均衡电流高达20A以上，在20A满负荷工作的情况下，2V铅酸蓄电池组电池均衡器的均衡效率仍高达82%以上，全电流范围内，平均效率在85～97%之间；而锂电池均衡器的效率更高，满负荷工作时的均衡效率高达90%以上。这种电池均衡器设计，支持电流扩展，以满足更大均衡电流需求，也可以并联使用。通过样机在大容量电池组的实际应用测试，应用效果达到预期设计目标。附图为24串2V600Ah电池组均衡测试图，其中电池组上的白色装置为设计均衡电流10A的2V铅酸蓄电池专用均衡器样机。这种高功率电池均衡技术通过高速分流技术均衡不同容量电池的电压和容量，对于防控“热失控”风险，提高电池组容量利用率和循环使用寿命非常明显，同样适用于超级电容器组的高速均衡，推广和普及应用意义重大。