維持BMS電池電荷狀態(tài)的電池均衡電路

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/黃山明）顧名思義，作為用于BMS中的一種電路，電池均衡電路的主要目的是維持電池組中各個電池單元（單體電池）之間的電壓和容量的一致性。在儲能系統(tǒng)中，電池均衡電路的作用尤為重要。

不均衡的電池單元會導(dǎo)致部分電池過早老化，限制整個電池組的可用容量。電池均衡電路通過減少單體電池間的不一致性，防止過充和過放，從而延長整個電池組的使用壽命。同時防止電池單元因電壓過高或過低而發(fā)生熱失控或損壞，減少安全隱患。

均衡電路還能通過優(yōu)化每個單體電池的性能，提高了整個電池組的輸出穩(wěn)定性和可靠性。在溫度等外部環(huán)境因素變化時，均衡電路能維持電池組性能的一致性，適應(yīng)復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境的需求。

在技術(shù)原理上，電池均衡電路通常分為兩大類，被動均衡與主動均衡。被動均衡是通過在電壓較高的電池上并聯(lián)電阻和開關(guān)，當(dāng)檢測到該電池電壓過高時，開啟開關(guān)，使多余能量通過電阻消耗掉，降低其電壓，達(dá)到與其他電池均衡的目的。這種方法簡單且成本較低，但效率不高，因為能量以熱量形式損失。

主動均衡則是通過電力電子技術(shù)，將高能量電池中的多余能量轉(zhuǎn)移到低能量電池中，實現(xiàn)能量的有效再分配。比如采用DC-DC轉(zhuǎn)換器或電容/電感耦合的方式，當(dāng)檢測到電池間電壓差異時，主動均衡電路啟動，將能量從高電壓電池轉(zhuǎn)移至低電壓電池，直到所有電池電壓接近一致。這種方法雖然電路復(fù)雜、成本較高，但均衡效率高，適合大容量電池系統(tǒng)。

工程流程上，一般是BMS持續(xù)監(jiān)測每個電池單元的電壓、電流和溫度，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)評估電池狀態(tài)，識別出需要均衡的電池。再根據(jù)均衡策略（主動或被動），決定何時啟動均衡操作，進(jìn)而激活均衡電路，按照既定算法調(diào)節(jié)電池間的電荷狀態(tài)。均衡過程完成后，BMS再次評估電池狀態(tài)，判斷是否達(dá)到預(yù)期的均衡效果。

判斷電池均衡電路的重要指標(biāo)

判斷什么才是一個優(yōu)秀的電池均衡電路，通常會有幾個指標(biāo)，包括均衡能力、均衡效率、均衡速度和安全性等。再結(jié)合實際應(yīng)用中的測試數(shù)據(jù)和長期運行表現(xiàn)，可以綜合判斷電池均衡電路的性能優(yōu)劣。

其中比較重要的是均衡效率，優(yōu)秀的電池均衡電路應(yīng)能快速、準(zhǔn)確地消除電池組內(nèi)各電池之間的電荷狀態(tài)差異。高效率意味著能夠在較短時間內(nèi)完成均衡，減少能量損失。同時優(yōu)秀的電池均衡電路應(yīng)具備強(qiáng)大的電流調(diào)節(jié)能力，能夠根據(jù)不同容量的電池實時調(diào)節(jié)電流，以保持電池組中每個單體電池的電壓一致性。這有助于防止電池過充或過放，從而延長電池組的使用壽命。

并且在均衡過程中，能量應(yīng)該是被重新分配而非以熱能形式損耗。主動均衡電路通常比被動均衡電路在能量利用上更為高效，因為它能將多余的能量轉(zhuǎn)移給其他電池，而非簡單地消耗掉。

衡量均衡電路效率的另一個重要指標(biāo)是其能量轉(zhuǎn)換效率，即在均衡過程中，能量從一端轉(zhuǎn)移到另一端的效率。高效的轉(zhuǎn)換可以減少能量損失，提高整個電池組的能量利用率。

在響應(yīng)速度上，均衡電路的響應(yīng)時間越短，意味著它在檢測到電池組中存在電壓不一致時能更快地進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而快速恢復(fù)電池組的均衡狀態(tài)。這對于動態(tài)變化的負(fù)載條件尤為重要。不僅要快，還需準(zhǔn)確，就需要需要考驗電池均衡電路的精度，是否能準(zhǔn)確識別并處理電池間微小的電壓差異，確保電池組長期使用的穩(wěn)定性和一致性。

同時，優(yōu)秀的均衡電路設(shè)計應(yīng)平衡復(fù)雜度和成本，既不應(yīng)過于復(fù)雜增加系統(tǒng)不穩(wěn)定性，也不應(yīng)過于簡化影響均衡效果。并且能夠適應(yīng)不同規(guī)模和類型的電池組，易于調(diào)整均衡策略以匹配不同的電池技術(shù)和應(yīng)用需求。與BMS系統(tǒng)的其他組件（如MCU、通信模塊等）的集成度高，兼容行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，便于系統(tǒng)設(shè)計和升級是更好的選擇。

小結(jié)

電池均衡電路對于儲能產(chǎn)品的穩(wěn)定性、效率、安全性和經(jīng)濟(jì)性都有著重要的影響，是實現(xiàn)高性能儲能系統(tǒng)不可或缺的一部分。判斷電池均衡電路是否優(yōu)秀，需要從均衡能力、均衡效率、均衡速度、安全性以及適應(yīng)性等多個角度進(jìn)行綜合考量，可以幫助選擇最適合自己需求的電池均衡電路，從而優(yōu)化電池管理系統(tǒng)的性能，延長電池壽命，提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。