電池組容量使用效率最大化的方法

電池組的容量/能量效率最大化是指將電池包中所有串聯(lián)電池設(shè)置為相同的SOC，即使它們的容量不同。在所有時(shí)間內(nèi)管理SOC，使電池組的輸出能量達(dá)到最大。為了使電池組輸出能量最大化，所有的電池電芯都必須充滿(mǎn)電。即，所有電池的SOC必須為100%。如果電池的容量不同，一些電池的充/放電就會(huì)比其它電池更多。例如，假設(shè)一個(gè)電池包有三個(gè)串聯(lián)電池，C1>C2=C3。均衡這個(gè)電池包的唯一方法是給容量較高的電池（C1）施加一個(gè)差分充電電流。

在電池包放電時(shí)也必須如此，否則當(dāng)容量最小的電池達(dá)到關(guān)斷電壓時(shí)，整個(gè)電池包便會(huì)停止放電，而此時(shí)其它電池仍有剩余容量，這樣使總?cè)萘拷档?。長(zhǎng)此以往，容量最小的電池便會(huì)比其它電池性能衰退更快，經(jīng)過(guò)多個(gè)充/放電周期后將加速容量損耗。

通過(guò)匹配串聯(lián)電池的電壓，將從高容量電池汲取更多電流。放電時(shí)要求通過(guò)均衡消耗掉一些額外的電壓，在最后當(dāng)所有電池都達(dá)到0SOC時(shí)，從電池包中獲得的總電能相對(duì)于均衡前仍然會(huì)增加。

通常圓柱形鋰離子電池（cylindrical cell）的質(zhì)量控制通常都較好，電池容量差別不超過(guò)±3%。輸入容量基本上比較精確，差別不超過(guò)幾個(gè)mAs（毫安·秒）。因此，電池容量絕對(duì)值也基本準(zhǔn)確，SOC的差異在幾個(gè)百分點(diǎn)以?xún)?nèi)。

鋰離子材料的化學(xué)屬性本身并不會(huì)造成電池不均衡問(wèn)題，也不具有可逆自放電機(jī)理。但是，鋰離子電池還必須經(jīng)過(guò)一個(gè)過(guò)程才能使性能穩(wěn)定，并將產(chǎn)生不可逆損耗，多數(shù)此類(lèi)損耗都出現(xiàn)在電池出廠之前。高溫放電以及在室溫下放置過(guò)久也會(huì)出現(xiàn)少量此類(lèi)不可逆損耗，這種損耗的最大比例在10%以?xún)?nèi)。所有同時(shí)入庫(kù)或同時(shí)使用的電池發(fā)生這種損耗的機(jī)率一樣，因此這種情況不會(huì)引起電池不均衡問(wèn)題。在出現(xiàn)不可逆損耗時(shí)還伴隨著少量可逆損耗，二者之間存在著某種比例關(guān)系。大部分在工廠中出現(xiàn)的可逆損耗在進(jìn)行電池容量分類(lèi)前已經(jīng)被再次充電，因此這類(lèi)損耗非常小，而且每個(gè)電池都一樣，不會(huì)引起電池不均衡問(wèn)題。

引起電池不均衡的另一個(gè)原因是電池在裝配前被閑置過(guò)久，而如果將若干批生產(chǎn)時(shí)間不同的電池放到同一個(gè)電池包中將會(huì)加重這種不均衡。在這種情況下，通過(guò)容量分類(lèi)但尚未裝配的具有不同可逆損耗的電池將隨著時(shí)間的推移累計(jì)更大的差異。即使在裝配成電池包后，如果包中的電池變化很大（尤其是當(dāng)電池包放置過(guò)久），隨著時(shí)間推移，電池包內(nèi)的電池不均衡也會(huì)加重。