描述

　　1.被動(dòng)均衡

　　被動(dòng)均衡一般通過(guò)電阻放電的方式，對(duì)電壓較高的電池進(jìn)行放電，以熱量形式釋放電量，為其他電池爭(zhēng)取更多充電時(shí)間。這樣整個(gè)系統(tǒng)的電量受制于容量最少的電池。充電過(guò)程中，鋰電池一般有一個(gè)充電上限保護(hù)電壓值，當(dāng)某一串電池達(dá)到此電壓值后，鋰電池保護(hù)板會(huì)切斷充電回路，停止充電。如果充電時(shí)的電壓超過(guò)這個(gè)數(shù)值，也就是俗稱的“過(guò)充”，鋰電池就有可能燃燒或者爆炸。因此，

　　被動(dòng)均衡的優(yōu)點(diǎn)是成本低和電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單；而缺點(diǎn)為是以最低電池殘余量為基準(zhǔn)進(jìn)行均衡，無(wú)法增加殘量少的電池的容量，及均衡電量100％以熱量形式被浪費(fèi)。鋰電池保護(hù)板一般都具備過(guò)充保護(hù)功能，防止電池過(guò)充。

　　如圖2所示，充電過(guò)程中2號(hào)電池先被充電至保護(hù)電壓值，觸發(fā)鋰電池保護(hù)板的保護(hù)機(jī)制，停止電池系統(tǒng)的充電，這樣直接導(dǎo)致1號(hào)、3號(hào)電池?zé)o法充滿。整個(gè)系統(tǒng)的滿充電量受限于2號(hào)電池，這就是系統(tǒng)損失。為了增加電池系統(tǒng)的電量，鋰電池保護(hù)板會(huì)在充電時(shí)均衡電池。如圖3所示，均衡啟動(dòng)后，鋰電池保護(hù)板會(huì)對(duì)2號(hào)電池進(jìn)行放電，延遲其達(dá)到保護(hù)電壓值的時(shí)間，這樣1號(hào)、3號(hào)電池的充電時(shí)間也相應(yīng)延長(zhǎng)，進(jìn)而提升整個(gè)電池系統(tǒng)的電量。但是，2號(hào)電池放電電量100%被轉(zhuǎn)換成熱量釋放，造成了很大的浪費(fèi)（2號(hào)電池的散熱是系統(tǒng)的損失，也是電量的浪費(fèi)）。

　　如圖4所示，除了過(guò)充對(duì)電池會(huì)有嚴(yán)重影響外，過(guò)放也會(huì)造成電池嚴(yán)重?fù)p壞。同樣，鋰電池保護(hù)板具備過(guò)放保護(hù)功能。放電時(shí)，2號(hào)電池的電壓到達(dá)放電保護(hù)值時(shí)，觸發(fā)鋰電池保護(hù)板的保護(hù)機(jī)制，停止系統(tǒng)放電，直接導(dǎo)致1號(hào)、3號(hào)電池的電池余量無(wú)法被完全使用，均衡啟動(dòng)后會(huì)改善系統(tǒng)過(guò)放。

　　被動(dòng)均衡的優(yōu)點(diǎn)是成本低和電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單；而缺點(diǎn)為是以最低電池殘余量為基準(zhǔn)進(jìn)行均衡，無(wú)法增加殘量少的電池的容量，及均衡電量100％以熱量形式被浪費(fèi)。

　　2.主動(dòng)均衡

　　主動(dòng)均衡是以電量轉(zhuǎn)移的方式進(jìn)行均衡，效率高，損失小。不同廠家的方法不同，均衡電流也從1～10?A不等。目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的很多主動(dòng)均衡技術(shù)不成熟，導(dǎo)致電池過(guò)放，加速電池衰減的情況時(shí)有發(fā)生。市場(chǎng)上的主動(dòng)均衡大多采用變壓原理，依托于芯片廠家昂貴的芯片。并且此方式除了均衡芯片外，還需要昂貴的變壓器等周邊零部件，體積較大，成本較高。

　　被動(dòng)均衡適合于小容量、低串?dāng)?shù)的鋰電池組應(yīng)用，主動(dòng)均衡適用于高串?dāng)?shù)、大容量的動(dòng)力型鋰電池組應(yīng)用。對(duì)BMS來(lái)講，除了均衡功能非常重要，背后的均衡策略更為重要。

　　如圖5所示，每6串電池為一組，取6串電池的總電量轉(zhuǎn)移給容量小的電池。電感式主動(dòng)均衡以物理轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)，集成了電源開(kāi)關(guān)和微型電感，采用雙向均衡方式，通過(guò)相近或相鄰電池間的電荷轉(zhuǎn)移均衡電池，并且不論電池處于放電、充電還是靜置狀態(tài)，都可以進(jìn)行均衡，均衡效率高達(dá)92%。

　　其放電和充電工作原理，如圖6及圖7所示，2號(hào)電池將電量轉(zhuǎn)移給1號(hào)、3號(hào)電池。高效的電荷轉(zhuǎn)移，使得充電時(shí)3個(gè)電池的電壓一直保持在均衡狀態(tài)下，這樣所有電池都能充滿。鋰電池保護(hù)板在放電時(shí)，也可均衡電池。1號(hào)、3號(hào)電池將電量轉(zhuǎn)移給2號(hào)電池，3個(gè)電池的電壓一直在均衡狀態(tài)下放電，這樣所有電池電量都能用完。

　　電池保護(hù)板主動(dòng)均衡電路:

　　下圖用的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組的電池保護(hù)板主動(dòng)均衡充電系統(tǒng)拓?fù)鋱D。電池保護(hù)板主動(dòng)均衡是相對(duì)于被動(dòng)均衡而言的一種均衡方式，究其定義而言，指的是利用主動(dòng)元件實(shí)現(xiàn)電池組容量均衡的方式。

　　系統(tǒng)主要由單體電池保護(hù)板管理電路與整車控制器組成，單體電池管理電路由單體電池檢測(cè)單元和單體電池均衡充電單元構(gòu)成，檢測(cè)單元采用基于自適應(yīng)Kalman濾波算法計(jì)算單體電池sOC，均衡充電單元采用反激變換器實(shí)現(xiàn)由電池組整體向單體SOC較低的電池進(jìn)行補(bǔ)充電，從而實(shí)現(xiàn)各單體電池SOC在可控制范圍內(nèi)的一致。

　　各單體電池管理電路之間的通信方式采用的是CAN總線通信，單體電池管理電路與整車控制器之間是通過(guò)CAN-USB總線適配器實(shí)現(xiàn)通信。整車控制器通過(guò)USB-CAN總線適配器與單體電池管理電路的CAN總線相連接，實(shí)現(xiàn)了對(duì)單體電池管理電路信息的發(fā)送和接收。通過(guò)采用CAN總線的分布式結(jié)構(gòu)，減少了系統(tǒng)的連線，便于系統(tǒng)安裝調(diào)試。

　　由n節(jié)單體電池管理電路構(gòu)成電池組管理系統(tǒng)，如圖所示，為當(dāng)n=4時(shí)單體電池管理電路與單體電池的連接線圖。

　　單體電池保護(hù)板管理電路之間采用CAN總線進(jìn)行通信和連接，CAN總線由4根信號(hào)線組成，GND_CAN為外部供電接口地線，CANL為CAN總線L信號(hào)，CANH為CAN總線H信號(hào)，+5VCAN為CAN模塊+5V電源外部供電接口。odd代表奇數(shù)模塊，even代表偶數(shù)模塊。單體電池管理電路各自分別引出兩根線與單體電池相連接，從而可實(shí)現(xiàn)隨時(shí)從單體電池上將單體電池管理電路斷開(kāi)。