對電動車主來說，“衰減”兩個字是永恆的痛。雖不會像錢包遇到雙11那樣瞬間掏空，但衰減焦慮會像7月的梅雨季持續籠罩。從打算買電動汽車的那一刻就開始想：

它衰減了嗎？

隨著電動汽車行駛里程以及使用年限的增加，續駛里程會存在一定的衰減，這是正常現象。

電池內部本身電化學物質的損失，也就是我們常說的電池老化，這樣的衰減為不可逆的衰減（Irreversible Capacity Loss）。

而冬季溫度降低，或者電芯間不一致，導致的續航里程下降，這樣的衰減我們稱之為

可逆衰減（Reversible Capacity Loss）。

既然“可逆”，工程師就一定會想破腦袋把它扳回來。溫度原因造成的可能用量下降，續航里程縮短，會隨著氣溫回升而恢復。而電芯間不一致也可以通過BMS（電池管理系統）來妙手回春，其中很重要的“治療過程”就是—— “電池均衡（Balance）”。

今天工程師就帶你深入瞭解這門科學。

電芯一致性差的危害

這裡可以把每個電芯看做一個碗。電池包使用初期，所有電芯的容量和SOC基本一致。

容量一致，是指每個碗的大小一樣。SOC（State of Charge，荷電狀態）一致，是指50ml的碗裝25ml水，和40ml的碗裝20ml水時，SOC都是50%，剩餘容量與其滿電容量的比值相同。

在這種狀態下，所有電芯能同步充滿和放空。電池包能充入和放出的電量最多，所有電芯的能力都可以得到最大的釋放，電池包容量也可以達到最大值，此時電芯的一致性很好。

但就像同一個班級總有100分和60分一樣，隨著使用年限和充電次數的增加，電池內部也不可避免的出現一些小變化，電芯容量與電芯內剩餘電量百分比SOC開始出現不同。

所有電芯同步充放電的，此時只要有一個電芯充滿或放空，其他電芯便不能再繼續充放電了，否則會出現過充或過放現象，這就導致：

1. 電池包內可用能量減少，從而續駛里程的縮短

2. 電池老化衰減變快，導致某些電芯在充電或者放電的過程中過流，進而導致析鋰，即鋰離子變為鋰單質，不可再用。析鋰這種不可逆的衰減，將對電池包造成永久傷害。

3. 過充過放的概率增大，長期過充可能會導致電芯起火等危險事件，長期過放會導致電芯內部結構破壞，同樣增加安全隱患。

電芯間出現不一致的原因？

俗話說，想治病先診斷，搞清楚“病因”很重要。電芯間的差異一般有三種：

① SOC一致，容量不一致；

②容量一致，SOC不一致；

③ 容量和SOC都不一致。

第一種，SOC一致，容量不一致

這種狀態就類似碗的邊緣有了缺口，原本能裝50ml水，但現在只能裝40ml，否則就會從缺口漏出來。

充電前，三節容量不同的電芯他們的SOC是相同的，即當前電量都是滿電電量的一半。

在充入相同的電量後，容量最小的電芯達到滿充狀態。這時無法對電芯繼續進行充電，因為如果繼續充，滿充電芯將會過充電，長期過充甚至會導致電芯起火等危險事件。

對這些電芯進行放電時，容量最小的電芯同樣首先達到放空狀態。此時無法繼續放電，因為如繼續放電，已放空的電芯將會過放電，長期過放會導致電芯內部結構破壞，發生危險。

對於SOC一致，容量不一致的情況，容量小的最先充滿和放空，是整個電池包容量的瓶頸

。

第二種，容量一致，SOC不一致

這種狀態類似於每個碗都是完好的，但是碗內的水量不盡相同。有的當前電量是滿電狀態的70%，有的是50%。

可以發現，SOC最高的電芯最先充滿，SOC最低的電芯最先放空。而且此時只能停止充放電，以避免過充和過放行為發生。SOC最低的電芯是整個電池包容量的瓶頸。

第三種，容量和SOC都不一致

但實際場景往往更復雜，容量和SOC都可能不一致。這類似於有的碗有缺口，有的碗沒有缺口。有缺口的碗的缺口大小還不一致。同時，每個碗裡的水量也不一樣。

這時候，SOC最高的電芯可能最先充滿，也有可能最先放空。

這個時候，無法再簡單地將電芯當前的容量或者SOC作為評判標準。面對現實中更復雜的電動汽車使用工況下，檢查手段和醫術水平都必須升級，即對均衡邏輯判斷及控制模塊提出了較高的要求。

電芯外部能夠實時測量到的變量一般有三個，將此電壓，電流與溫度的信息引入算法，即可得到每節電芯的SOC值、此時的可用容量。將兩個數據結合，綜合判斷此時電芯間的不一致狀態，就可以以此為依據判定電池包是否需要進入均衡狀態。

電池均衡如何妙手回春？

電池均衡技術主要分為兩種：

主動均衡 與 被動均衡

第一種，主動均衡

另一種專業叫法是非能量耗散式均衡。其原理為將能量高的電芯內的能量轉移到能量低的電芯中去。這個碗裡裝不下，貢獻出來，轉移到沒有填滿的碗。

從專業結構上來說，主動均衡還可以細分為開關電容式均衡，變換器式均衡以及電感式均衡。

以開關電容式均衡電路為例，電容作為能量的載體，將能量較多的電芯中的能量轉移到能量較低的電芯中。單一層級的均衡僅可實現相鄰兩節電芯的均衡。在均衡電路上再加入分層電路，可進一步實現電池組間的均衡，加速均衡速度。

第二種，被動均衡

又稱為能量耗散式均衡，工作原理是在每節電芯上並聯一個電阻。當某個電芯已經提前充滿，而又需要繼續給電池包充電時，接上電阻，對其進行放電把能量耗散掉。

主動均衡電路的優勢在於能量損耗較小，但是其迴路成本高，拓撲結構複雜。而且電容和電感的體積大，會導致空間需求大等。因此在電動汽車上的應用量較小。如何攻破主動均衡在結構硬件上的難題，是目前各BMS研發團隊的研究重點之一。

被動均衡電路的優點是結構簡單，佈局成本低，硬件實現簡單等，在電動汽車上廣泛應用。

但同時，被動均衡的缺點也很明顯。多餘的能量會直接轉化為熱被耗散掉，能量使用效率低。如果在行車中使用被動均衡，還可能會對續駛里程產生影響。

另外，均衡產生了大量熱，對電路穩定性也存在一定的影響。因此，對被動均衡電路來說，一個優秀可靠的均衡控制策略就顯得尤為重要。

其實不論是主動均衡還是被動均衡，如何讓每個碗都儘量的多裝水，同時也可以將碗內的水都儘量放空，是設計的最終目標。

通過BMS系統均衡控制策略，可以在不影響車輛續駛里程的情況下，綜合電芯的容量，SOC，溫度及工作狀態等特徵，分時擇機對電芯進行均衡，確保電池包的最佳容量狀態，提升綜合續駛里程。

可逆衰減較少，電池包整體的衰減速度當然也就放慢了。

你的電池焦慮感是否可以減輕了呢？