幾種電池均衡技術(shù)的比較

　　鋰電池應(yīng)用的主要問題是電池成組應(yīng)用問題。為解決“電池一致性問題”，業(yè)內(nèi)普遍使用電池均衡技術(shù)。目前，業(yè)界把主流電池均衡技術(shù)分為被動(dòng)均衡法（能耗分流法），主動(dòng)均衡法（動(dòng)態(tài)均衡法），內(nèi)均衡法（自然均衡法）三種。

　　被動(dòng)均衡法是通過放電均衡的辦法讓電池組內(nèi)的電池電壓趨于一致。在傳統(tǒng)能耗型BMS系統(tǒng)中，以被動(dòng)均衡為主，采用單體電池并聯(lián)分流能耗電阻的方式，且只能在充電過程中做均衡工作，多余的能量被消耗到消耗電阻上，效率為零。同時(shí)，均衡電流很小，通常小于100mA，對(duì)大容量電池的作用可忽略不計(jì)，SOC估算精度也很低。

　　被動(dòng)均衡法的特點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，當(dāng)均衡電流較小時(shí)，器件成本相對(duì)較低。但存在兩大問題：一是電阻能消耗放電，浪費(fèi)能量，產(chǎn)生熱量；二是由于放電電阻不可能選得太小，充電結(jié)束時(shí)，根據(jù)電池特性往往小容量電池的電壓最高，在靜態(tài)均衡時(shí)，放掉的恰恰是小容量電池的電量，反而加大了電池間的互差。

　　主動(dòng)均衡法，是針對(duì)電池在使用過程中產(chǎn)生的容量個(gè)體，及自放電率產(chǎn)生的電壓差異進(jìn)行主動(dòng)均衡。其主要功能是在電池組充電、放電或放置過程中，都可在電池組內(nèi)部對(duì)電池單體之間的差異性進(jìn)行主動(dòng)均衡，以消除電池成組后由于自身和使用過程中產(chǎn)生的各種不一致性。

　　主動(dòng)均衡法的主要特點(diǎn)有采用DC/CD雙向有源均衡電路，均衡效率高；充電、放電和靜態(tài)過程中都做均衡；平衡電流大，均衡速度較快。但也存在兩大問題：一是技術(shù)復(fù)雜，成本高，實(shí)現(xiàn)困難；二是頻繁切換均衡電路，對(duì)電池造成的傷害大，影響電池的壽命。

　　目前，無論是被動(dòng)均衡技術(shù)還是主動(dòng)均衡技術(shù)，都不能很好地解決問題。究其原因，目前普遍使用的充放電控制過程，是以固定的電壓作為充放電終止條件，而電池在工作過程中，其有效電壓范圍是隨著溫度、充放電流和循環(huán)周期等條件在不斷變化，因此，采用固定電壓控制充放電，極易造成電池的過充或過放。而溫度的變化會(huì)造成鋰電池內(nèi)部材料的老化，使電池過早劣化。雖然研究人員一直在探索并提出一些解決方案，并對(duì)電池進(jìn)行了建模和仿真，但算法過于復(fù)雜，不適合在電池管理系統(tǒng)的單片機(jī)上運(yùn)行。由于缺乏普遍性，需要對(duì)特定品牌和型號(hào)的電池進(jìn)行復(fù)雜的辨識(shí)和建模，在電池組的充電設(shè)備上不斷進(jìn)行改進(jìn)，以獲得更平穩(wěn)的充電電源，但作用仍然有限。

　　內(nèi)均衡法是利用BMS在對(duì)串聯(lián)電池充電的過程中，通過調(diào)節(jié)充電電流和控制充電電壓的拓?fù)渌惴ǎ沟秒姵亟M中各單體電池荷電量達(dá)到基本一致。

　　內(nèi)均衡技術(shù)的特點(diǎn)是算法簡(jiǎn)單；沒有能量損失；沒有增加附加的充放電過程，不影響電池壽命；不增加硬件設(shè)備。但如果電池的荷電量相差很大，則需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能均衡。

　　近年來，BMS采用內(nèi)均衡的方法在國(guó)內(nèi)外80多家動(dòng)力電池廠及不同車型的電動(dòng)車廠家做過大量實(shí)際驗(yàn)證，均取得了很好的應(yīng)用效果，得到業(yè)界廣泛好評(píng)。

　　通過三種均衡模式的對(duì)比，并經(jīng)過大量實(shí)踐案例證明，BMS“內(nèi)均衡技術(shù)”遵循了“電池拐點(diǎn)”理論，既省去了繁雜且違背電池固有規(guī)律做法的硬件成本，又降低了鋰電池成組應(yīng)用的運(yùn)營(yíng)成本，得到業(yè)界廣泛認(rèn)可。

　　突破BMS瓶頸實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化

　　新能源汽車主要包括到電機(jī)、電池、電控三大部分。就其價(jià)格而言，電池價(jià)格占整車價(jià)格的一半，非常重要。電池工業(yè)歷經(jīng)了十多年的發(fā)展，主要是鋰電池行業(yè)，已積累了大量經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。

　　鋰電池長(zhǎng)壽命成為新能源汽車產(chǎn)業(yè)的追求目標(biāo)。只有在保證“電池出廠一致性”的標(biāo)準(zhǔn)前提下，配合以BMS的科學(xué)管理手段，在“電池拐點(diǎn)”允許的范圍內(nèi)，合理利用電池的充放電特性，才能保證電池組的“循環(huán)壽命最大化”。

　　目前，鋰電池成組管理技術(shù)難以突破現(xiàn)有技術(shù)瓶頸，是制約新能源汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的最大障礙。只有實(shí)現(xiàn)整車（電機(jī)）、鋰電池、BMS（電控）三者之間的合理配合，才能實(shí)現(xiàn)新能源汽車走向產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化、市場(chǎng)化之路。

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