一、前言

近年來(lái)，隨著各種混合動(dòng)力汽車(chē)和電動(dòng)車(chē)的發(fā)展，對(duì)車(chē)載蓄電池的性能要求越來(lái)越高。特別是插電式混合動(dòng)力汽車(chē)(PHEV)和電動(dòng)車(chē)(EV)更是這樣：和汽油式混合動(dòng)力汽車(chē)相比，對(duì)蓄電池容量的要求更高、而充放電損耗和自放電要求盡量小。因此，鋰離子蓄電池的地位則越來(lái)越重要。

研究報(bào)告表明：2013年，全世界鋰離子蓄電池市場(chǎng)規(guī)模為5，670億日元。而到2018年其規(guī)模則增大163.8%，達(dá)到9，282億日元。

鋰離子蓄電池除具有體積小、重量輕的特點(diǎn)之外，標(biāo)稱(chēng)電壓(NominalVoltage)高達(dá)3.6伏特、能量密度很高(意味著可以用較少的電池單元獲得同樣的輸出電壓)。但是，從安全性的角度，以及為了防止過(guò)度充放電而帶來(lái)的電池性能劣化，需要設(shè)置對(duì)電池組中的每個(gè)電池單元進(jìn)行電壓和溫度進(jìn)行監(jiān)視的子系統(tǒng)(IC)。同時(shí)，考慮到這種子系統(tǒng)也有可能出現(xiàn)故障，還需要有檢測(cè)該系統(tǒng)工作狀態(tài)的獨(dú)立并列系統(tǒng)。

二、串聯(lián)電池組的固有問(wèn)題

當(dāng)串聯(lián)電池組中電池單元數(shù)量增加到數(shù)十至上百個(gè)時(shí)，串聯(lián)電池組的一個(gè)問(wèn)題變得突出起來(lái)，這就是電池單元平衡問(wèn)題。

雖然鋰離子蓄電池為工業(yè)化大量生產(chǎn)的產(chǎn)品，但是，在現(xiàn)有的生產(chǎn)環(huán)境下，所有的電池單元不可能都具有相同的質(zhì)量。比如，在制造過(guò)程中，電池單元的電極卷繞時(shí)的張力的變化，就會(huì)影響電池單元的劣化速度。另一方面，也不能要求在使用時(shí)，所有的電池組的使用環(huán)境完全相同。在使用過(guò)程中，離熱源近的電池單元劣化較快，反之離熱源遠(yuǎn)的電池單元劣化較慢。

由此而產(chǎn)生的問(wèn)題是，電池組中的各單元隨著使用時(shí)間的變化其劣化速度不同，導(dǎo)致電池單元的容量出現(xiàn)偏差。

電池組的總體性能也遵循著“木桶原則(短板原則)，即木桶的容量取決于構(gòu)成木桶的所有木板中最短的那一塊，電池組的容量也取決于容量最小的那個(gè)電池單元。蓄電池在充電過(guò)程中，一旦電池單元中的某一個(gè)達(dá)到了充滿電的狀態(tài)之后，充電器就會(huì)停止充電。電池組的放電過(guò)程也是這樣：當(dāng)某個(gè)電池單元放電結(jié)束，則整個(gè)電池組也會(huì)停止放電。其結(jié)果，就是整個(gè)電池組充電容量下降，無(wú)法充分發(fā)揮電池的能力。

我們以一個(gè)由3只電池單元組成的電池組為例：假如其中一只電池單元的劣化較快。當(dāng)這個(gè)電池組放電時(shí)，劣化較快的電池單元將會(huì)比其它兩只電池單元先結(jié)束放電。如繼續(xù)放電，該電池單元?jiǎng)t處于過(guò)度放電狀態(tài)。鋰離子蓄電池在處于過(guò)度放電狀態(tài)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生冒煙和著火的可能性。為防止事故的發(fā)生，這時(shí)只能停止放電，也就是說(shuō)，剩余的兩只電池單元中殘留的電能無(wú)法使用。

反之，當(dāng)該電池組開(kāi)始充電時(shí)，劣化較慢的兩只電池單元先充滿電；而劣化較快的電池單元這時(shí)并沒(méi)有充滿電。此時(shí)，如果以劣化較快的電池單元為準(zhǔn)繼續(xù)充電，則已充滿電的兩只劣化較慢的電池單元處于過(guò)度充電狀態(tài)。過(guò)度充電同樣會(huì)導(dǎo)致電池的燃燒、爆炸危險(xiǎn)的發(fā)生。同樣，為防止事故的發(fā)生，該電池組在劣化較快的電池單元沒(méi)有充滿電的狀態(tài)下，就會(huì)結(jié)束充電。