鉅大LARGE | 點擊量：2321次 | 2019年01月09日
動力電池BMS均衡功能介紹
被動均衡，運用電阻器，將高電壓或者高荷電量電芯的能量消耗掉，以達到減小不同電芯之間差距的目的，是一種能量的消耗。
什么是主動均衡
主動均衡，運用儲能器件等，將荷載較多能量的電芯部分能量轉移到能量較少的電芯上去，是能量的轉移。
有專家認為，上面的兩個表述應該對應于耗散型均衡和非耗散型均衡。而主動還是被動，應該取決于觸發(fā)均衡過程的事件，系統(tǒng)到達那個狀態(tài)不得不進行的就是被動。如果是人為設定，在可以不均衡的時候設置了均衡程序，才稱為主動均衡。
例如，放電放到最后，電壓最低的電芯已經(jīng)到達了放電截止電壓，而其他電芯還存有電量。這時候，系統(tǒng)為了把盡量多的電都放掉，于是把高能量電芯的電部分的轉移給低能量的電芯，使得放電過程又進行下去，直到把全部電量放干凈，這是被動均衡過程。如果在放電至電量還有40%的時候，系統(tǒng)預計到，在放電截止的時候會出現(xiàn)不均衡，于是起動均衡過程，這才是主動均衡。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
最近看到了這部分內容，放在這里供參考。
2.2均衡控制策略
當前的均衡控制策略中，有以單體電壓為控制目標參數(shù)的，也有人提出應該用SOC作為均衡控制目標參數(shù)。暫且擱置兩個控制目標孰優(yōu)孰略的討論，舉例說明均衡策略的一般形式。
以單體電壓為例。設定均衡控制的觸發(fā)閾值，比如極值與平均值的差值達到50mV起動均衡過程，5mV結束均衡。管理系統(tǒng)按照固定的采集周期采集每一串單體端電壓，先計算平均值，再計算每只電芯電壓與電壓均值的差值，電芯編號按照差值大小排隊。差值與設定閾值比較，若最大的差值在閾值范圍內，觸發(fā)均衡程序。后續(xù)策略與具體均衡實現(xiàn)形式有關。
3均衡硬件概述
3.1基于變壓器
變壓器匝數(shù)多的原邊并聯(lián)在整個電池組的總正總負上，匝數(shù)少的副邊通過開關的切換可以并聯(lián)在任意一只電芯上，變壓器通過互感作用，使得能量在原邊與副邊之間的傳遞。
均衡過程大體是這樣的。副邊先并聯(lián)在高能量電芯上，能量傳遞到原邊，形成原邊的端電壓，加載在整個電池組上，給整組電池組充電；副邊并聯(lián)在低能量電芯上，通過變比，得到一個高于低能量電芯端電壓的電壓，給電芯充電。
3.2基于雙向DCDC
有文獻提出的做法是，將每只電池的SOC與平均SOC做差，按差值大小將電池排隊，按照一幫一一對紅的原則，差值正的最大與負的絕對值最大結成對子，通過低壓DCDC，電壓高的電芯給電壓低的充電。以此類推，遍歷全部差值超過某個限定值的電芯，直到遇到?jīng)]有配組必要的電池為止。
3.3基于電感
基本想法是把能量高的電芯能量暫存在電感中，待電路開關轉換位置，電感與低能量電芯連接成回路，再將電感中的能量放入低能量電芯中。
一個具體的例子。比較相鄰兩只電池A和B的端電壓，A高B低；均衡電路首先把電感與A短時間接通，將部分能量充入電感，斷開；再使電感與B形成回路，電感給B充電。能量只能通過電感在相鄰的電芯之間傳遞，但一串電芯的第一只和最后一只也可以通過這種方式實現(xiàn)能量轉移，因而可以形成一個能量傳遞的閉環(huán)。在多次比較傳遞以后，理論上系統(tǒng)內的單體電壓可以實現(xiàn)均衡。
3.4基于電容
與應用電感的基本想法類似，同樣是設法把高能量電芯部分能量暫存在電容里，通過配置開關電路，將能量轉移給低能量電芯。
電容的應用一般有三種方式，多電容均衡，單電容均衡和雙層電容均衡。
多電容均衡和單電容均衡原理類似，區(qū)別在于，多電容電路，電容只在左近的兩只電池之間切換，而單電容均衡，是用開關的不同通斷組合，使得電容可以并聯(lián)在任意一只電芯的兩端。
將一只電容并聯(lián)在高能量電芯的兩端，部分能量，以充電的形式轉移到電容上，待到電芯與電容電壓平衡，開關斷開，并將電容轉接到低能量電芯的兩端，待到電芯與電容電壓平衡，再去重復剛才的過程。電芯自身具有內阻，給電芯充電的電源電勢必須略高于電芯。經(jīng)過幾次轉移，電容最后與低能量電芯并聯(lián)時，發(fā)現(xiàn)自己不能再給電芯充電了，壓差不夠了。此時均衡過程宣告結束。
雙層電容均衡，是在多電容的基礎上增加一只并聯(lián)在整個串聯(lián)電池組兩端的電容，使得一串電芯的第一節(jié)和最后一節(jié)的能量轉移成為可能，也提高了均衡效率。
3.5基于電阻
給電芯兩端并聯(lián)電阻，讓電阻消耗掉部分電池能量，也就是前面說到的被動均衡采用的方式。
并聯(lián)電阻有兩種形式，一種是固定連接，電阻長期并聯(lián)在電池兩端，電芯電壓高時，通過電阻的電流大，消耗的電量多，電池電壓低時，電阻消耗電量小。通過電阻這種壓敏特性，實現(xiàn)電池端電壓的均衡。這是個理論上可行的方法，實際很少使用。
另一種并聯(lián)電阻方法，是通過開關回路將電阻并聯(lián)在電芯兩端。開關由管理系統(tǒng)信號觸發(fā)，當系統(tǒng)判斷哪個電芯電壓或者SOC高時，連接其并聯(lián)電阻，消耗其能量。
4均衡的局限性
被動均衡，電流無法完全按照實際需求去做，因為通過電阻消耗的能量，轉化成熱量，對電池管理系統(tǒng)以及電池包都會產生不良影響；
主動均衡，需要配置相應電路和儲能器件，體積大，成本上升，這兩個條件一起決定了主動均衡不容易推廣應用。
電池包的每個充電放電過程，都伴隨著一部分電池局部的附加充放過程，無形中增加了電池的循環(huán)次數(shù)，對于本身需要充放電才能實現(xiàn)均衡的電芯，額外的工作量是否造成其超越一般電芯的老化，進而造成與其他電芯更大的性能差距，還沒有研究做出過明確的判斷。
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