文章介紹 電動汽車?yán)m(xù)航為什么會衰減？中提到減少電芯不一致性可以通過均衡方式實(shí)現(xiàn)，本文主要講主要均衡方式。

為減小電動汽車中電池間不一致性，提高電池使用效率，減少壽命衰減，電池管理系統(tǒng)必須對電池進(jìn)行均衡。電動汽動力鋰電池電池均衡控制技術(shù)主要包括兩部分，均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計和均衡控制策略設(shè)計。

根據(jù)均衡是否存在能量發(fā)散可分為主動均衡和被動均衡，能量發(fā)散可以理解為電能以熱量的形式散失去。如下為幾種常見動力電池均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：

①并聯(lián)電阻均衡

并聯(lián)電阻均衡電路結(jié)構(gòu)如圖3-17所示，通過對每串電池并聯(lián)一個熱電阻，當(dāng)系統(tǒng)檢測到電池組中的某串電池剩余容量較低時，控制與剩余容量較高的電池相串聯(lián)的開關(guān)管，當(dāng)開關(guān)管閉合后，熱電阻與電池進(jìn)行并聯(lián)連接，熱電阻兩端通電后產(chǎn)熱消耗電能，對剩余容量較多的電池進(jìn)行放電達(dá)到均衡目的。

此方法電路簡單，將多余電量通過均衡電阻以熱量的形式散發(fā)，會造成能量浪費(fèi)?，F(xiàn)有產(chǎn)品均衡電流為100mA左右，均衡電流較小，均衡效率低。該方法屬于典型耗散性均衡。

②開關(guān)電容式均衡

如圖2為開關(guān)電容均衡電路結(jié)構(gòu)，開關(guān)電容式均衡通過開關(guān)管與電容的組合通過控制相應(yīng)開關(guān)管導(dǎo)通與閉合，將剩余容量多的電池電能轉(zhuǎn)移至剩余容量較少的電池中。在理論中該方法不存在能量消耗，可看作為非耗散性均衡，實(shí)際受電容影響和電路消耗會有少許能量消耗。

此方案控制邏輯相比于并聯(lián)電阻均衡電路較為復(fù)雜，同時要防止電池或電容出現(xiàn)短路等危險情況，若控制不當(dāng)，造成電池短路，電池在短時間釋大電流可將電容擊穿，電路板相關(guān)元器件燒壞，對整車及駕乘人員造成危險。

③Buck-Boost均衡結(jié)構(gòu)

圖3為雙向均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一個雙向電路連接兩串電池。通過控制開關(guān)管導(dǎo)通或閉合將電能存儲在電感中，在通過開關(guān)管導(dǎo)通或閉合將電能從電感中釋放至剩余容量較低的電池中。由于該結(jié)構(gòu)均衡效率較快，可快速實(shí)現(xiàn)相鄰串?dāng)?shù)電池間均衡。

但是不均衡電池不為相鄰電池時，需要通過控制不同開關(guān)管將能量通過相鄰電池傳送至剩余容量較低的電池，均衡效率較低，控制難度較大，造成均衡時間增加，能量在均衡過程中損失較多。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不適用于電池包內(nèi)含有較多串?dāng)?shù)電池的PACK中。

④同軸多副邊變壓器均衡

圖4為同軸多副邊變壓器均衡結(jié)構(gòu)，變壓器中含有多個副邊，一個原邊。原邊與開關(guān)管串聯(lián)，并且原邊兩端與電池組兩端正極和負(fù)極相連，變壓器中每個副邊與一串電池相連。為保證副邊易于統(tǒng)一控制，副邊設(shè)計時匝數(shù)相同，在工作中可產(chǎn)生相同的電流。該電流可實(shí)現(xiàn)對電池充電和放電，當(dāng)某串電池剩余容量較低時可閉合原邊相連開關(guān)管使能量存儲在變壓器中，通過閉合應(yīng)副邊開關(guān)管，將能量轉(zhuǎn)移至剩余容量較低的單串電池中。

⑤基于變壓器雙向均衡電路結(jié)構(gòu)

圖5為基于變壓器雙向均衡電路結(jié)構(gòu)，B1為電池，M+為電池模組正極，M-為電池模組負(fù)極。當(dāng)B1 SOC高于模組平均值且電壓在均衡允許范圍內(nèi)，初級開關(guān)輸出波控制導(dǎo)通，電池B1放電，放電電流在初級繞組上上升，可檢測該上升電流，當(dāng)上升電流到達(dá)設(shè)定 (峰值電流)時，初級開關(guān)控制斷開。次級開關(guān)控制導(dǎo)通，存儲在變壓器中的電能開始轉(zhuǎn)移至電池模組，當(dāng)檢測到電流降為0時，次級開關(guān)控制斷開，初級開關(guān)控制導(dǎo)通，重復(fù)上述循環(huán)，直到滿足放電均衡停止，圖6為充電均衡過程圖。

當(dāng)B1 SOC低于模組平均值且電壓在均衡電壓允許范圍內(nèi)，啟動充電均衡。次級開關(guān)控制導(dǎo)通，當(dāng)檢測到電流達(dá)到 (峰值電流)時，級開關(guān)控制斷開，初級開關(guān)控制導(dǎo)通，存儲在變壓器中的電能開始轉(zhuǎn)移至B1，當(dāng)檢測到電流降為0時，初級開關(guān)控制斷開，次級開關(guān)控制導(dǎo)通，重復(fù)上述循環(huán)，直到B1滿足充電均衡停止，圖7為放電均衡過程圖。

被動均衡結(jié)構(gòu)簡單、安全性高、成本低，在汽車行業(yè)廣泛應(yīng)用。儲能設(shè)備由于環(huán)境穩(wěn)定，可以采用獨(dú)立均衡設(shè)備定期人為進(jìn)行均衡。獨(dú)立均衡設(shè)備就要采用主動均衡方式，均衡電流達(dá)到3A以上，提高效率。新能源飛機(jī)和特種設(shè)備一不差錢二不缺維護(hù)，黃金玩家隨意!

電芯能量密度在提升，生產(chǎn)工藝也在提升，也許再過幾年電芯一致性問題可以從根本源頭解決。如果電芯一致性得到控制，也必將是電池行業(yè)的一番撕逼，一些生產(chǎn)技術(shù)落后的企業(yè)，也終將變?yōu)槁淙~。

來源：微信公眾號《新能源汽車設(shè)計之家》