锂电池均衡技术介绍

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1、锂电池均衡技术介绍锂电池应用的主要问题是电池成组应用问题。为解决“电池一致性问题”，业内普遍使用电池均衡技术。目前，业界把主流电池均衡技术分为被动均衡法（能耗分流法），主动均衡法（动态均衡法），内均衡法（自然均衡法）三种。被动均衡法是通过放电均衡的办法让电池组内的电池电压趋于一致。在传统能耗型BMS 系统中，以被动均衡为主，采用单体电池并联分流能耗电阻的方式，且只能在充电过程中做均衡工作，多余的能量被消耗到消耗电阻上，效率为零。同时，均衡电流很小，通常小于 100mA，对大容量电池的作用可忽略不计，SOC 估算精度也很低。被动均衡法的特点是原理简单，容易实现，当均衡电流较小时，器件成本相对较低

2、。但存在两大问题：一是电阻能消耗放电，浪费能量，产生热量；二是由于放电电阻不可能选得太小，充电结束时，根据电池特性往往小容量电池的电压最高，在静态均衡时，放掉的恰恰是小容量电池的电量，反而加大了电池间的互差。主动均衡法，是针对电池在使用过程中产生的容量个体，及自放电率产生的电压差异进行主动均衡。其主要功能是在电池组充电、放电或放置过程中，都可在电池组内部对电池单体之间的差异性进行主动均衡，以消除电池成组后由于自身和使用过程中产生的各种不一致性。主动均衡法的主要特点有采用 DC/CD 双向有源均衡电路，均衡效率高；充电、放电和静态过程中都做均衡；平衡电流大，均衡速度较快。但也存在两大问题：一是技

3、术复杂，成本高，实现困难；二是频繁切换均衡电路，对电池造成的伤害大，影响电池的寿命。目前，无论是被动均衡技术还是主动均衡技术，都不能很好地解决问题。究其原因，目前普遍使用的充放电控制过程，是以固定的电压作为充放电终止条件，而电池在工作过程中，其有效电压范围是随着温度、充放电流和循环周期等条件在不断变化，因此，采用固定电压控制充放电，极易造成电池的过充或过放。而温度的变化会造成锂电池内部材料的老化，使电池过早劣化。虽然研究人员一直在探索并提出一些解决方案，并对电池进行了建模和仿真，但算法过于复杂，不适合在电池管理系统的单片机上运行。由于缺乏普遍性，需要对特定品牌和型号的电池进行复杂的辨识和建模，

4、在电池组的充电设备上不断进行改进，以获得更平稳的充电电源，但作用仍然有限。内均衡法是利用 BMS 在对串联电池充电的过程中，通过调节充电电流和控制充电电压的拓扑算法，使得电池组中各单体电池荷电量达到基本一致。内均衡技术的特点是算法简单；没有能量损失；没有增加附加的充放电过程，不影响电池寿命；不增加硬件设备。但如果电池的荷电量相差很大，则需要较长的时间才能均衡。近年来，BMS 采用内均衡的方法在国内外 80 多家动力电池厂及不同车型的电动车厂家做过大量实际验证，均取得了很好的应用效果，得到业界广泛好评。通过三种均衡模式的对比，并经过大量实践案例证明，BMS“内均衡技术”遵循了“电池拐点”理论，既省去了繁杂且违背电池固有规律做法的硬件成本，又降低了锂电池成组应用的运营成本，得到业界广泛认可。