[分享] 电动汽车BMS的电池均衡(Cell Balance)

通过被动和主动电池均衡，以使电池单元保持健康的电池荷电状态 (SOC)。这不仅延长了电池的循环寿命，还提供了一层额外的保护，防止电池单元因深度放电和过度充电而损坏。

1 为什么需要电池均衡？

   
电池组由许多连接在一起的电池单元组成。当电池单元的状态发生变化时，电池组就会失去平衡。失去平衡的电池无法完全充电或完全放电，不平衡会导致电池加速老化。这不仅降低了电池性能，也缩短了电池的使用寿命。

电池失衡在制造和工作过程中都可能会出现。在制造过程中，电池组可能是由荷电状态（SOC）、容量、阻抗或使用年限略有不同的电池组装而成，这意味着组装后的电池组在开始使用时就已经失去平衡。在运行过程中，电池单元的排列以及布局等设计因素也可能导致电池组失去平衡。

 

 

 

通过被动和主动电池均衡，电池组中的每个电池都会得到平衡，以保持健康的电池荷电状态 (SOC)。这不仅延长了电池的循环寿命，还提供了一层额外的保护，防止电池单元因深度放电和过度充电而损坏。

 

2 怎么做电池均衡？
 

 

 

被动电池均衡

 

在这种方法中，使用一个电阻器之类的假负载来释放多余的电压，并使其与其他电池平衡。这些电阻被称为旁路电阻或放电电阻。电池组中串联的每个电池都有自己的旁路电阻，通过开关连接，如下图所示。

 

上面的示例电路显示了四个电池，每个电池通过一个类似 MOSFET 的开关与两个旁路电阻相连。控制器测量所有四个电池的电压，并打开电压高于其他电池的电池的 MOSFET。当 MOSFET 打开时，该电池开始通过电阻放电。由于我们知道电阻器的值，因此可以预测该电池正在耗散多少电荷。

 

这种方法的效率不高，因为电能会在电阻器中以热量的形式耗散，而且电路还会产生开关损耗。另一个缺点是，整个放电电流都流经MOSFET，而MOSFET大多内置在控制器中，为了避免发热问题，因此放电电流必须限制在较低值，这就增加了放电时间。

 

主动电池均衡

 

在被动电池平衡中，多余的电荷没有被实际利用，而是被浪费掉了。而在主动式电池平衡中，一个电池的多余电荷被转移到另一个低电荷的电池上，从而使两者达到平衡。这主要是利用电容器和电感器等电荷存储元件来实现的。

 

电荷穿梭法（电容式）

 

这种方法利用电容器将电荷从高压电池转移到低压电池。电容器通过开关连接，最初，开关将电容器连接到高压电池单元，一旦电容器充电完毕，开关将其连接到低压电池单元，电容器的电荷流入电池单元。由于电荷在电池之间穿梭，这种方法被称为电荷穿梭。下图可以帮助您更好地理解。

 

 

 

这些电容器被称为飞行电容器，因为它们在携带充电器的低压电池和高压电池之间切换。这种方法的缺点是电荷只能在相邻电池之间传输。此外，由于电容器必须先充电再放电才能传输电荷，因此需要更多时间。这种方法的效率也很低，因为电容器在充电和放电过程中会损失能量，而且还必须考虑开关损耗。

 

降压升压法（电感式）

 

另一种电池平衡方法是使用电感器和开关电路。在这种方法中，开关电路由降压升压转换器组成。高压电池的电荷被泵入电感器，然后通过降压升压转换器释放到低压电池中。下图是一个只有两个电池单元和一个降压升压转换器的电感式转换器。

 

 

 

这种方法也有一个主要缺点，即电荷只能从较高的电池单元转移到较低的电池单元。此外，还需考虑开关损耗和二极管压降。但这种方法比电容器方法更快、更有效。

KRIS
 

本帖最后由 qwqwqw2088 于 2024-3-26 13:34 编辑