BMS的主动均衡和被动均衡详解

1、电池管理系统均衡方法BMS定义 BMS：BatterymanagementsystemSYSTEM）,其作用是对锂离子电池电压、电流、温度、容量、电池SOC荷电状态计量、电池与车体的绝缘状态等多种电池参数以CAN通讯的方式与车控电脑实时进行信息交换，确保电池的能量发挥到极致，使驾驶者能够随时掌握电池的工作状态，以保证电池的安全。BMS不仅是数字化智能电池系统的中枢神经，也是新能源汽车必不可少的关键部件 SOC：StateofCharge,电池（组）荷电状态； SOH：StateofHealth,电池健康度BMS功能-1）电池工作状态监控：主要指在电池的工作过程中，对电池的电压，温度，工作电流，

2、电池电，绝缘阻抗，继电器状态等一系列电池相关参数进行实时监测或计算，并根电池的状态，以进行相应的操作，防2）电池充放电管理:°在电池的充电或放电的过程中，根据环境状态，电池状态等相关参数对电池的充电或放电进行管理，设置电池的最佳充电或放电曲线（如充电电流，観上嚣压翳譌霹值等”实现电池过充,3）单体电池间均衡：即为单体电池均衡充电，使电池组达到均衡一致的状态。均衡器是电池管理系电池管理系统主要部件 1）信号采集模块：主要用于对电池组电压，充电电流，放电电流，单体电压，电池温度，等参数进行采集。通常采用隔离处理的方式。（除温度信号） 2）电池保护电路模块：通常这部分是采用软件控制一些外部

3、器件来实现的。如通过信号控制继电器的通断来允许或禁止充放电设备或电池的工作以实现对电池傑护。3）均爲电路模块：主要用于对电池组单体电压的采集，并进行单体间的均衡充电使组中各电池达到均衡一致的状态。 4）下位机模块：信号处理，控制，通讯。BMS为什么要均衡?一致性不好的原因?不一致性的产生原因:在制造过程中，由于工艺问题和材质的不均匀，使电池极板厚度、微孔率、活性物质的活化程度等存在微小差别，这种电池内部结构和材质上的不完全一致性，就会使同一批次出厂的同一型号电池的容量、内阻和电压等参数值不可能完全一致在装车使用时，由于电池组中各个电池的温度、通风条件、自放电程度、电解液密度等差别的影响，在一定

4、程度上增加了电池电压、内阻及容量等参数的不一致BMS均衡的目的延长电池站便启寿命电池组寿命困境'2号早体电丸。口口口口电池在成组H后的寿命远远低于单体电池的寿命,主要原因：由于电池间的个体建异，导致充电时.容8SW电池容易过充,放电时，容68最小的电池又容易过放.由于容量最小的电池受拐，容量变得更小，逬入恶性磴环.单体电池性肖齣优劣育接影诡到竿组电池的充欣电肖性，电,也组容摩低廿D&日G。廿口廿允电沟豪有源吻货e白0口右0日c*Q*O*Q*Q*放屯均衡均衡分类被动均衡（有损均衡）电阻耗能式，在每一颗单体电池并联一个电阻分流，耗能均衡就是将容量多的电池中多余的能量消耗掉，实现整组

5、电池电压的均衡主动均衡（无损均衡）能量转移式，将单体能量高的转移到单体能量低的，或用整组能量补充到单体最低电池，在实施觀鑑鈔g好让能量通过这个环被动式均衡介绍被动式均衡分为硬件方案和软件方案1被动式硬件方案介绍充电末端均衡，均衡电流约55mA,没有压差比较，单体电池到达某个点后开启均衡。例如10S三元电池，单体到达4.19V后开启单通道放电2.被动式软件方案均衡启动均衡条件：有单体最高电压值，单体最高最低压差比较，有对比选择性的均衡。例如ioS电池中，先采集单体电压，计算最高最低压差，当压差大于50mV,且单体最高大于38V时启动均衡,此时只要是单体大于38V且比单体最低高5omV即开启单通道

6、均衡（开启并联电阻放电）主动式均衡分类主动式无损均衡根据能量的流动方式分为集中式和分散式集中式均衡方法就是从整组电池获取能量，然后通过电能转换装置向能量少的电池补充电量，分散式的均衡方法就是在相邻的电池之问存在一个储能环节，这个储能环节可以是电感也可以是电容，这样就可以让能量在相邻电池Z间流动，能量多的电池就可以将能量传递到能量少的电池这两种方式的最终目的都可以均衡整组电池。无损均衡方式分类无损均衡分散式分散式冃前分为：电容式（飞度电容法）和储能电感式电容式：即通过切换电容开关，将电荷从电压高的电池转移到电压低的电池，达到均衡，达到均衡需要多次传输，且两个电池压差很小时需要很长时间均衡每两个电

7、池组成一个均衡单元，如图1中电池EB1和EB2组成第一个均衡单元，储能电容C1;储能电感LI、L2;开关QI、Q2组成了均衡电路.当EB1和EB2产生不平衡时，该均衡电路在相位相反的两个方波驱动下交替开关，通过储能冗件构成的能星交换通道逐次地把电压高电池的电荷搬移到电压低的电池中，直至两个电池平衡为止储能电感对称分布式能量转移Fig.IChargecircuii能电感、开关器件及二极管组成，对称地分布于电池鑑鸚譏響釐盘儡讖觀雪呛Sn关断时，电感5中的能量通过二极管续流到其他蓄电池中。上游电池的储能电感通过二极管续流到下游电池，下游电池的储能电感则通过二极管续流到上充电均衡电路如图1所示。电池组

8、Jj多节单体电池串礬睥务觀曙聲屠蠲器臥弊鑒聲韶襲蠢幕常體腐直鑰翳闕邇書站鸟蠶豔I§3比的大小，可有效调节能量转移速度。无损均衡一集中式无损均衡一集中式根据均衡器处理能量的可能流向分单向和双向均衡双向型使用双向变换器,输入输出方向动态调整。比较而言，双向型更具优势，基于均衡效率考虑,单向型均衡器，使用自组高压到单体低压的变换器适用于放电均衡，使用自单体低压到组高压的逆变器适合充电均衡。无损均衡一集中式单向均衡DC/DC无损均衡一集中式双向均衡基于变压器架构的新型主动均衡方案该方案采用一个反激式变压器作为核心,通过磁场与电场的转换，实现能量在单个电池单元与整个电池组间双向传递。电池充电和放电均衡的具体过程可以用“劫富济贫”来形容fi/oc«rBlock-Stec/r电池组间均画法S9“StckBMS均衡方法各均衡方案优缺点对比被动均衡方式优点：是电路结构简单，成本较低豔赧黜充瞬苗毀応魏均勰黔筠讎黔鑑作为BMS应用：电动自行车、电摩现压越实專以容度可贅案受衡、力流均该电，。懐仃体龍载于的高的山程率递。过用传篇利吊篦虽能游能为丙随式作的，右动容间制M主电Z限As单是单并06简，TN出构限两压曲结冇，率任虑案低效组绻方本衡池中铲容成均电组沖电.：在池慢储能电感方案优点；主动式能量