对电动车主来说，“衰减”两个字是永恒的痛。虽不会像钱包遇到双11那样瞬间掏空，但衰减焦虑会像7月的梅雨季持续笼罩。从打算买电动汽车的那一刻就开始想：

它衰减了吗？

随着电动汽车行驶里程以及使用年限的增加，续驶里程会存在一定的衰减，这是正常现象。

电池内部本身电化学物质的损失，也就是我们常说的电池老化，这样的衰减为不可逆的衰减（Irreversible Capacity Loss）。

而冬季温度降低，或者电芯间不一致，导致的续航里程下降，这样的衰减我们称之为

可逆衰减（Reversible Capacity Loss）。

既然“可逆”，工程师就一定会想破脑袋把它扳回来。温度原因造成的可能用量下降，续航里程缩短，会随着气温回升而恢复。而电芯间不一致也可以通过BMS（电池管理系统）来妙手回春，其中很重要的“治疗过程”就是—— “电池均衡（Balance）”。

今天工程师就带你深入了解这门科学。

电芯一致性差的危害

这里可以把每个电芯看做一个碗。电池包使用初期，所有电芯的容量和SOC基本一致。

容量一致，是指每个碗的大小一样。SOC（State of Charge，荷电状态）一致，是指50ml的碗装25ml水，和40ml的碗装20ml水时，SOC都是50%，剩余容量与其满电容量的比值相同。

在这种状态下，所有电芯能同步充满和放空。电池包能充入和放出的电量最多，所有电芯的能力都可以得到最大的释放，电池包容量也可以达到最大值，此时电芯的一致性很好。

但就像同一个班级总有100分和60分一样，随着使用年限和充电次数的增加，电池内部也不可避免的出现一些小变化，电芯容量与电芯内剩余电量百分比SOC开始出现不同。

所有电芯同步充放电的，此时只要有一个电芯充满或放空，其他电芯便不能再继续充放电了，否则会出现过充或过放现象，这就导致：

1. 电池包内可用能量减少，从而续驶里程的缩短

2. 电池老化衰减变快，导致某些电芯在充电或者放电的过程中过流，进而导致析锂，即锂离子变为锂单质，不可再用。析锂这种不可逆的衰减，将对电池包造成永久伤害。

3. 过充过放的概率增大，长期过充可能会导致电芯起火等危险事件，长期过放会导致电芯内部结构破坏，同样增加安全隐患。

电芯间出现不一致的原因？

俗话说，想治病先诊断，搞清楚“病因”很重要。电芯间的差异一般有三种：

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。

第一种，SOC一致，容量不一致

这种状态就类似碗的边缘有了缺口，原本能装50ml水，但现在只能装40ml，否则就会从缺口漏出来。

充电前，三节容量不同的电芯他们的SOC是相同的，即当前电量都是满电电量的一半。

在充入相同的电量后，容量最小的电芯达到满充状态。这时无法对电芯继续进行充电，因为如果继续充，满充电芯将会过充电，长期过充甚至会导致电芯起火等危险事件。

对这些电芯进行放电时，容量最小的电芯同样首先达到放空状态。此时无法继续放电，因为如继续放电，已放空的电芯将会过放电，长期过放会导致电芯内部结构破坏，发生危险。

对于SOC一致，容量不一致的情况，容量小的最先充满和放空，是整个电池包容量的瓶颈

。

第二种，容量一致，SOC不一致

这种状态类似于每个碗都是完好的，但是碗内的水量不尽相同。有的当前电量是满电状态的70%，有的是50%。

可以发现，SOC最高的电芯最先充满，SOC最低的电芯最先放空。而且此时只能停止充放电，以避免过充和过放行为发生。SOC最低的电芯是整个电池包容量的瓶颈。

第三种，容量和SOC都不一致

但实际场景往往更复杂，容量和SOC都可能不一致。这类似于有的碗有缺口，有的碗没有缺口。有缺口的碗的缺口大小还不一致。同时，每个碗里的水量也不一样。

这时候，SOC最高的电芯可能最先充满，也有可能最先放空。

这个时候，无法再简单地将电芯当前的容量或者SOC作为评判标准。面对现实中更复杂的电动汽车使用工况下，检查手段和医术水平都必须升级，即对均衡逻辑判断及控制模块提出了较高的要求。

电芯外部能够实时测量到的变量一般有三个，将此电压，电流与温度的信息引入算法，即可得到每节电芯的SOC值、此时的可用容量。将两个数据结合，综合判断此时电芯间的不一致状态，就可以以此为依据判定电池包是否需要进入均衡状态。

电池均衡如何妙手回春？

电池均衡技术主要分为两种：

主动均衡 与 被动均衡

第一种，主动均衡

另一种专业叫法是非能量耗散式均衡。其原理为将能量高的电芯内的能量转移到能量低的电芯中去。这个碗里装不下，贡献出来，转移到没有填满的碗。

从专业结构上来说，主动均衡还可以细分为开关电容式均衡，变换器式均衡以及电感式均衡。

以开关电容式均衡电路为例，电容作为能量的载体，将能量较多的电芯中的能量转移到能量较低的电芯中。单一层级的均衡仅可实现相邻两节电芯的均衡。在均衡电路上再加入分层电路，可进一步实现电池组间的均衡，加速均衡速度。

第二种，被动均衡

又称为能量耗散式均衡，工作原理是在每节电芯上并联一个电阻。当某个电芯已经提前充满，而又需要继续给电池包充电时，接上电阻，对其进行放电把能量耗散掉。

主动均衡电路的优势在于能量损耗较小，但是其回路成本高，拓扑结构复杂。而且电容和电感的体积大，会导致空间需求大等。因此在电动汽车上的应用量较小。如何攻破主动均衡在结构硬件上的难题，是目前各BMS研发团队的研究重点之一。

被动均衡电路的优点是结构简单，布局成本低，硬件实现简单等，在电动汽车上广泛应用。

但同时，被动均衡的缺点也很明显。多余的能量会直接转化为热被耗散掉，能量使用效率低。如果在行车中使用被动均衡，还可能会对续驶里程产生影响。

另外，均衡产生了大量热，对电路稳定性也存在一定的影响。因此，对被动均衡电路来说，一个优秀可靠的均衡控制策略就显得尤为重要。

其实不论是主动均衡还是被动均衡，如何让每个碗都尽量的多装水，同时也可以将碗内的水都尽量放空，是设计的最终目标。

通过BMS系统均衡控制策略，可以在不影响车辆续驶里程的情况下，综合电芯的容量，SOC，温度及工作状态等特征，分时择机对电芯进行均衡，确保电池包的最佳容量状态，提升综合续驶里程。

可逆衰减较少，电池包整体的衰减速度当然也就放慢了。

你的电池焦虑感是否可以减轻了呢？