电池均衡如何提高电池寿命

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上海航芯通用mcu ACM32F0系列以其低功耗+1路CAN+10万次擦写128K 片上Flash+125度高温支持;ACM32F4系列以其180MHz M33内核+Flash加速+10万次擦写512K片上Flash+2路CAN+125度高温支持，被广泛应用到BMS场景中。BMS的主要功能包括：电量管理、电压检测、电池均衡等。
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电池均衡是通过对多节串联电池进行容量最大化处理，确保各个电池单元能量可用，以此来延长电池使用寿命的技术。电池均衡是指在一个系列电池组中对不同的电池使用差动电流。电池均衡器是电池管理系统中的一种功能组件，用于执行锂电池电动汽车和ESS应用中常见的电池均衡。

在均衡的过程中，较高容量的电池经历了一个完整的充电/放电循环。如果没有电池均衡，容量最低的电池就是一个薄弱点，即使其他电池单元仍有许多电量剩余，整个电池组也只能在其最弱的电池单元完全放电之后才能充电。因此，对各电池单元进行平衡可以更大限度地提高电池组的容量，并确保其中所有能量均可利用，从而提高电池寿命。除了更大限度提高电池容量外，电池平衡功能还可防止电池单元过充和过放，从而确保电池安全运行。电池均衡是BMS的核心功能之一，此外还有温度监控、充电，以及其他有助于延长电池组寿命的功能。

当您需要将多个电池合在一起为设备供电时，则需要进行电池均衡。因为电池单元较为脆弱，如果充电或放电过多，就会死亡或损坏。对于具有不同SoC的电池，并开始使用它们时，它们的电压开始下降，直到其中存储的能量最少的电池达到电池的放电截止电压。那时，如果能量继续流经电池，它就会受到无法修复的损坏。如果尝试将这组电池充电到正确的组合电压，健康的电池会过度充电并因此受到损坏，因为它们将要吸收已经损坏的电池不再能够存储的能量。不均衡的锂电池在第一次尝试使用时就会损坏，这就是为什么需要电池均衡。

热失控

电池老化

袋型电池中电极的机械退化或堆压损失。

在正极形成电解质氧化 (EO)，可能导致容量突然损失。

电池组的不完全充电

当给电池组通电，相同的电流流过电池时，电池3在充电过程中再次滞后，可以认为是完全充电，因为其他两个电池已完全充电。这意味着由于电池的自热导致电池不均衡，电池3的库仑效率 (CE) 较低。

消耗超过电池设计容量的电流或使电池短路，最可能导致电池过早失效。在对电池组放电时，较弱的电池比健康电池放电更快，它们比其他电池更快达到最低电压。在电池运行过程中，提供定期的休息时间，使电池中的化学转换能够保持对电流的需求。

主动均衡

主动电池均衡通过微型转换器电路高效地将能量从高电压的电池传递到低电压的电池，避免了热量导致的能量损耗。主动电池均衡方法有两种不同类别：电荷转移和能量转换。电荷转移用于主动地将电荷从一个电池传输到另一个电池，以实现相等的电池电压，能量转换是用变压器和电感在电池组的电池之间移动能量。

基于电容器

• 多个电容器，这种方法将多个电容器连接到每个电池，通过多个电容器传输不相等的电池能量，它不需要电压传感器或闭环控制。

• 单/多电感，单电感的电池均衡电路体积小，成本低，而多电感的均衡速度快，电池均衡效率高。

• 多变压器，这种电池均衡器具有快速的均衡速度，然而，它需要一个昂贵且复杂的电路来防止变压器被淹没。

• 反激/正激转换器，高压电池的能量存储在变压器中，该电池均衡器具有高可靠性。

有源均衡器能够将大量电流从一个电池推到另一个电池。

• 它提高了容量使用率，当一个系列中具有不同的电池容量时，它会表现出色。

• 寿命延长，它提高了电池的预期寿命。

主动均衡的缺点：

• 电荷只能从高位电池转移到低位电池。

被动均衡

被动均衡可使所有电池看起来具有相同的容量。有两种不同类别的无源电池均衡方法：固定分流电阻和开关分流电阻。

开关分流电阻电池均衡电路是目前电池均衡中最常用的方法。该方法有连续模式和感应模式，在连续模式下，所有开关都被控制在同一时间开启或关闭。在感应模式下，每个电池都需要一个实时电压传感器。该电池均衡电路通过均衡电阻消耗了高能量。这种电池均衡电路适用于在充电或放电时需要低电流的电池系统。

• 不必主动平衡电池组也依然能完美的工作。

• 它会让所有电池单元具有相同的SoC。

• 它可以纠正电池与电池之间自放电电流的长期失配情况。

• 热管理不良。

• 它的能量传输效率通常很低。电能在电阻器中以热量的形式耗散，电路也造成了开关损耗，换句话说，被动均衡电路会导致大量的能量损失。

上海空间电源研究所Wangbin Zhao提供的例子

TS – 切换周期;

TOFF – MOSFET的关断时间;

Ipri-peak – 初级峰值电流;

Lsec – 第二磁化电感;

UOFF – 电池组总电压;

同理，可以得到均衡变压器二次电池的平均充电电流为：

k——变压器初级和次级的匝数比;

电池组所需的均衡电流是多少?

总均衡

均衡电流 [A] = 包装尺寸 [Ah] / 总均衡时间 [小时]

维护均衡

在很多应用中，BMS除了不断地漏电放电外，还无法做到无限均衡。因此，均衡电流必须更高，与BMS均衡电池组可用的时间成反比。

如果BMS可以持续均衡，均衡电流可以是1mA，而如果BMS每天只能均衡1小时，均衡电流应该是24mA，才能达到1mA的平均值。

• 保持均衡始终开启，但降低其值以匹配电池自放电泄漏增量。

所需的均衡电流与泄漏电流的差和可用于均衡的时间百分比成正比：

均衡电流是均衡器对满电量电池进行分流时的电流量，以求可同时继续允许相同的电流流入非满电池。正确的量取决于想要多快结束均衡。

均衡补偿单个电池的SoC，而不是容量不均衡。电池组均衡的好处是，如果电池组在工厂均衡，BMS只需要处理均衡电流。这对于构建已经均衡的电池组更有意义，无需使用可以执行总均衡的BMS。

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Sleep_xz

有的电池不经用，电池还没咋用就没电了

troy168

是采用主动均衡还是被动均衡？？