電子愛好者網(wǎng)報(bào)道(文章 / 目前，隨著儲(chǔ)能電池的快速發(fā)展，電池組的容量越來越大，其中的電池也越來越多。然而，許多電池由串聯(lián)或并聯(lián)組成。由于生產(chǎn)過程中的細(xì)微差異和長(zhǎng)期使用中老化程度的不同，電池之間會(huì)出現(xiàn)電壓和容量不一致。此時(shí)需要有一個(gè)平衡芯片來減少這種不一致性，確保電池組內(nèi)左右電池保持相似的電荷狀態(tài)。

平衡芯片可以通過監(jiān)控電池組的充放電狀態(tài)和每個(gè)電池的電壓、電流、溫度等數(shù)據(jù)，保持電池組中每個(gè)單個(gè)電池容量的一致性，并采用相應(yīng)的控制方法調(diào)整電池單體的充放電過程，減少電池單體之間的不平衡特性，使每個(gè)單體電池的電量盡可能保持一致，從而提高整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的性能和壽命。

平衡芯片中的技術(shù)一般可以概括為兩種，即被動(dòng)平衡和主動(dòng)平衡。被動(dòng)平衡技術(shù)又稱能耗散平衡，其工作原理是在每個(gè)省級(jí)電池上并聯(lián)一個(gè)電阻。

當(dāng)一個(gè)電池提前充滿，需要繼續(xù)給其他電池充電時(shí)，高電壓的電池會(huì)通過電阻釋放熱量，從而為其他電池獲得更多的充電時(shí)間。這種方法結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)用廣泛，但會(huì)降低系統(tǒng)效率，因?yàn)橥ㄟ^電阻耗能會(huì)產(chǎn)生熱量，平衡時(shí)間短，效果差。一般平衡時(shí)間在充電周期末。

主動(dòng)平衡技術(shù)，又稱非能耗散平衡，其原理是在充電和放電循環(huán)過程中，將高能量電池中的能量轉(zhuǎn)移到低能量電池中，實(shí)現(xiàn)能量在電池之間的流動(dòng)。這種方法有助于降低消耗，提高系統(tǒng)的可用容量，適用于大空間、高串?dāng)?shù)的鋰電池組。與被動(dòng)平衡相比，主動(dòng)平衡的能量利用率更高，可以縮短充電時(shí)間，減少平衡時(shí)產(chǎn)生的熱量。

平衡芯片的發(fā)展與選擇

在最初的 BMS 其中，由于平衡技術(shù)不發(fā)達(dá)，通常只依靠簡(jiǎn)單的過充過放保護(hù)。隨著鋰離子電池的廣泛應(yīng)用，對(duì)電池管理的需求逐漸增加。到了 2000 20世紀(jì)初，被動(dòng)平衡技術(shù)在消費(fèi)電子產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用，雖然效率低下，但結(jié)構(gòu)緊湊，成本低廉。

到了 2010 2000年后，主動(dòng)平衡技術(shù)逐漸成熟和商業(yè)化，尤其是在電動(dòng)汽車和大型儲(chǔ)能系統(tǒng)中。在此期間，更多的半導(dǎo)體公司，如 Linear Technology（已被 ADI 收購)推出如下 LTC680x 支持高精度測(cè)量和主動(dòng)平衡控制的專業(yè)芯片系列。

如今，隨著電池能量密度的提高和應(yīng)用需求的多樣化，電池平衡技術(shù)不斷創(chuàng)新。有更多高度集成、智能化的平衡芯片，有些是雙向的。 DC-DC 主動(dòng)平衡芯片，也可以選擇智能算法，不僅提高了平衡效率，而且延長(zhǎng)了電池組的使用壽命。與此同時(shí)，為了提高平衡效率，降低成本，雙向同步整流技術(shù)、大平衡電流能力和節(jié)能型成為平衡芯片研發(fā)的新趨勢(shì)。

對(duì)于平衡芯片來說，最重要的指標(biāo)是平衡效率。平衡效率是指平衡芯片在實(shí)現(xiàn)電池電壓平衡時(shí)，能量的比例可以有效轉(zhuǎn)移，即能量與實(shí)際消耗或轉(zhuǎn)移能量的比例從高壓電池轉(zhuǎn)移到低壓電池。高平衡效率意味著平衡過程中能量損失小，系統(tǒng)整體效率更高。

舉例來說，假設(shè)有一個(gè)理由 4 一個(gè)由電池串聯(lián)而成的電池組，每個(gè)電池的理想電壓為 3.7V，總電壓應(yīng)為 14.8V。但是由于生產(chǎn)差異或使用過程中的不均勻老化，電芯 A 的電壓為 3.8V，電芯 B、C 為 3.7V，電芯 D 為 3.6V。此時(shí)，電池之間存在電壓差異，需要平衡。

假如使用一個(gè)平衡效率為？ 90% 平衡芯片的平衡操作，目的是將所有電芯的電壓調(diào)整到平衡芯片。 3.7V。第一，芯片是電壓最高的芯片。 A 將能量轉(zhuǎn)移到電壓最低的電芯上 D。從理論上講，需要遵循 A 電芯移出 0.1V 電壓差，也就是轉(zhuǎn)移(0.1)V * 容量）/1 電荷量為小時(shí)。

如果電池的電量是 如果是10Ah，則需要轉(zhuǎn)移電荷。 0.1Ah（即 1000mAh) 90% 在平衡效率下，實(shí)際消耗的電能是轉(zhuǎn)移電能。 1.11 倍，也就是實(shí)際消耗 1110mAh 完成這種平衡的電能。

也就是說，盡管電池之間的電壓平衡已經(jīng)完成， 110mAh 能量（即 1110mAh-1000mAh)通過熱能等方式消耗，這些能量沒有得到電池系統(tǒng)的有效利用。所以，平衡效率越高，在同一任務(wù)下消耗的越低，電池組的能量利用率就越高，這對(duì)提高整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和續(xù)航能力至關(guān)重要。

另外，還要考慮到平衡芯片的精度與分辨率測(cè)量電壓與電流的精度直接相關(guān)，高分辨率的平衡效果 ADC 能更精確地控制電芯電壓。對(duì)維持系統(tǒng)穩(wěn)定性而言，動(dòng)態(tài)響應(yīng)、快速響應(yīng)負(fù)荷變化和電壓波動(dòng)的能力尤為重要。

總結(jié)

當(dāng)代的平衡芯片 BMS 對(duì)于提高電池組性能、保證安全運(yùn)行和延長(zhǎng)使用壽命至關(guān)重要。隨著電池技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，平衡技術(shù)不斷進(jìn)步，以滿足更高的標(biāo)準(zhǔn)和更復(fù)雜的需求。

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