主動均衡和被動均衡，是電動汽車BMS業(yè)界爭論熱點之一。像極了華山劍派的氣宗和劍宗，業(yè)內(nèi)爭論的不亦樂乎，業(yè)外看的是不明所以。　　

沒有均衡的鋰電池組就像是得不到保養(yǎng)的發(fā)動機，沒有均衡功能的BMS只是一個數(shù)據(jù)采集器，很難稱得上是管理系統(tǒng)。主動均衡和被動均衡都是為了消除電池組的不一致性，但兩者的實現(xiàn)原理可謂是截然相反。

因為也有人把依靠算法由BMS主動發(fā)起的均衡都定義為主動均衡，為避免歧義，這里把凡是使用電阻耗散能量的均衡都稱為被動均衡，凡是通過能量轉(zhuǎn)移實現(xiàn)的均衡都稱為主動均衡。

基本電池組設(shè)計原則

為什么電池要做主被動均衡，首先我們了解一下基本電池組設(shè)計原則。

基本電池組設(shè)計原則:

·當(dāng)?shù)谝粋€單電池充滿電時，必須停止充電。

·當(dāng)?shù)谝粋€單電池?zé)o電時，放電必須終止。

·弱蓄電池節(jié)比強蓄電池老化得更快。

·弱蓄程度最高的電池節(jié)將最終限制電池組的可用電量(最弱環(huán)節(jié))。

·電池組中的系統(tǒng)溫度梯度使運行在較高平均溫度的電池節(jié)變?nèi)酢?/p>

·在不使用均衡的情況下，在每個充放電周期中，最弱蓄和最強蓄單電池之間的電壓差將增加。最終，其中一個單電將始終接近最大電壓，而另外一個單電池接近最低電壓→從而阻礙了電池組的充放電能力。

由于這些電池再也不會像它們最初使用時那么互相匹配，而且由于我們的安裝方式將使它們處于不同的溫度環(huán)境中，我必須做好單電池均衡。

鋰離子電池主要出現(xiàn)兩種不匹配;充電不匹配和容量不匹配。充電不匹配在容量相同的單電池所容納的充電量逐漸產(chǎn)生差別時出現(xiàn)。容量不匹配出現(xiàn)在同時使用初始容量不同的電池節(jié)時。由于電池組通常由幾乎在同一時間生產(chǎn)的單電池組裝而成，這些單電池的制造工藝也相差無幾，所以單電池通常情況下匹配良好。然而，如果電池組由來源不明的單電池組裝而成，或者在制造工藝方面差別很大的話，也有可能出現(xiàn)容量不匹配。

主動均衡VS被動均衡

1.目的

電池系統(tǒng)組是由眾多電池串聯(lián)而成的，每一節(jié)電池不可能完全一樣，當(dāng)?shù)谝粋€單電池充滿電時，必須停止充電。當(dāng)?shù)谝粋€單電池?zé)o電時，放電必須終止。均衡的意義在于利用電子技術(shù)，使鋰離子電池單體電壓偏差保持在預(yù)期的范圍內(nèi)，實現(xiàn)整體可用可控，從而保證每個單體電池在正常的使用時不發(fā)生損壞，延長其使用壽命。

2.設(shè)計比較
被動均衡一般通過電阻放電的方式，對電壓較高的電池進行放電，以熱量形式釋放電量，在充電過程中為其他電池爭取更多充電時間。

主動均衡是一種復(fù)雜的均衡技術(shù)，在充電和放電循環(huán)期間，使得電池單元內(nèi)的電荷得到重新分配，從而縮短充電時間，延長放電使用時間。放電模式下一般采用底部均衡策略，充電模式下一般采用頂部均衡策略。

結(jié)語

BMS概念和產(chǎn)品最早是由國外提出，國外半導(dǎo)體廠商最先設(shè)計出專用IC,開始只是檢測電壓和溫度，后來均衡的概念提出后，就采用了電阻放電的方法并將這個功能加入到IC中(因為這個放電控制的功能容易集成進芯片里)，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的TI\MAXIM\LINER均有此類芯片在產(chǎn)，有的是將開關(guān)驅(qū)動做到芯片里，有的甚至試圖將開關(guān)也做進了芯片里。

從上面的被動均衡原理及示意圖中我們可以看出，如果電池組比作木桶，串接的電池就是組成木桶的板，電量低的電池是短板，電量高的就是長板，被動均衡做的工作就是“截長不補短”。電量高的電池中的能量變成熱耗散掉，電能使用效率低。不僅如此，因為將電能轉(zhuǎn)變成熱量耗散，帶來了兩難的問題，這就是如果均衡電流大，熱量就多，最后如何散熱成為問題;如果均衡電流小，那么在大容量電池組中、電量差別大的情況下所起到的電量平衡作用效率很低，要達(dá)到平衡需要很長時間，在應(yīng)用中有種隔靴搔癢的感覺。權(quán)衡利弊，所以現(xiàn)在被動均衡的電流一般都在百毫安(100mA)級別。

因為被動均衡的局限，主動均衡的概念得以提出并發(fā)展。主動均衡是把高能量電池中的能量轉(zhuǎn)移到低能量電池中，相當(dāng)于對木板“截長補短”。因為不像被動均衡只有“截”，在如何“補”的問題上業(yè)內(nèi)充分發(fā)揮了各自的優(yōu)勢和想象力，主動均衡的方案可謂異彩紛呈。
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主動均衡帶來的好處顯而易見：效率高，能量被轉(zhuǎn)移，損耗只是變壓器線圈損耗，占比小;均衡電流可以設(shè)計的大，達(dá)到幾安甚至10A級別，均衡見效快。雖然有這些好處，主動均衡也帶來了新的問題。首先是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是變壓器方案。幾十串甚至上百串電池需要的開關(guān)矩陣如何設(shè)計，驅(qū)動要怎么控制，這都是令人頭痛的問題，所以這也是為什么至今主動均衡功能無法完全集成進專用IC的原因。半導(dǎo)體廠家一直希望能做出大一統(tǒng)的芯片，但在BMS上實在是力有不逮。對BMS整機廠家也是如此，主動均衡電路結(jié)構(gòu)方面，少有廠家的設(shè)計可以令人耳目一新，擊節(jié)叫好。其次是成本問題，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)必然帶來復(fù)雜的電路，成本與故障率上升是必然的。

因兩種均衡功能各有利弊，在這里小智建議大家電池一致性較好的，可以選擇被動均衡，而電池一致性離散程度比較大，則可以考慮選擇主動均衡。
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審核編輯：湯梓紅