ic 主動均衡 主動均衡與被動均衡

2021-10-13 05:01:16 字數 1459 閱讀 6488

主動均衡和被動均衡,是電動汽車bms業界爭論熱點之一。像極了華山劍派的氣宗和劍宗,業內爭論的不亦樂乎,業外看的卻是不明所以。  均衡之於動力鋰電 池組的重要性就不再贅述,沒有均衡的鋰電池組就像是得不到保養的發動機,沒有均衡功能的bms只是乙個資料採集器,很難稱得上是管理系統。主動均衡和被動 均衡都是為了消除電池組的不一致性,但兩者的實現原理可謂是截然相反。因為也有人把依靠演算法由bms主動發起的均衡都定義為主動均衡,為避免歧義,這裡把 凡是使用電阻耗散能量的均衡都稱為被動均衡,凡是通過能量轉移實現的均衡都稱為主動均衡。

被動均衡先於主動均衡出現,因為電路簡單,成本低廉至今仍被廣泛使用。其原理是依照電池的電量和電壓呈正相關,根據單串電池電壓資料,將高電壓的電池能 量通過電阻放電以與低電壓電池的電量保持相等狀態,也有以最高電壓為判據,比如三元鋰電最高4.2v,凡是超過4.2v就開始放電均衡。

因為bms概念和產品最早是由國外提出,國外半導體廠商最先設計出專用ic,開始只是檢測電壓和溫度,後來均衡的概念提出後,就採用了電阻放電的方法 並將這個功能加入到ic中(因為這個放電控制的功能容易整合進晶元裡),現在廣泛應用的ti\maxim\liner均有此類晶元在產,有的是將開關驅動 做到晶元裡,有的甚至試圖將開關也做進了晶元裡。從被動均衡原理及示意圖中我們可以看出,如果電池組比作木桶,串接的電池就是組成木桶的板,電量低的電池 是短板,電量高的就是長板,被動均衡做的工作就是「截長不補短」。電量高的電池中的能量變成熱耗散掉,電能使用效率低。不僅如此,因為將電能轉變成熱量耗 散,帶來了兩難的問題,這就是如果均衡電流大,熱量就多,最後如何散熱成為問題;如果均衡電流小,那麼在大容量電池組中、電量差別大的情況下所起到的電量 平衡作用效率很低,要達到平衡需要很長時間,在應用中有種隔靴搔癢的感覺。權衡利弊,所以現在被動均衡的電流一般都在百毫安(100ma)級別。

因為被動均衡的侷限,主動均衡的概念得以提出並發展。主動均衡是把高能量電池中的能量轉移到低能量電池中,相當於對木板「截長補短」。因為不像被動均 衡只有「截」,在如何「補」的問題上業內充分發揮了各自的優勢和想象力,主動均衡的方案可謂異彩紛呈。除了飛度電容的方案(因為適用串數低,轉移有侷限性 而未能成為主流),還有變壓器的方案,變壓器方案中又有各種拓撲結構。半導體廠家也設計了電池專用的dcdc轉換晶元,命名為主動均衡控制晶元來推向市 場,顯然是不想錯過這班車。

主 動均衡帶來的好處顯而易見:效率高,能量被轉移,損耗只是變壓器線圈損耗,佔比小;均衡電流可以設計的大,達到幾安甚至10a級別,均衡見效快。雖然有這 些好處,主動均衡也帶來了新的問題。首先是結構複雜,尤其是變壓器方案。幾十串甚至上百串電池需要的開關矩陣如何設計,驅動要怎麼控制,這都是令人頭痛的 問題,所以這也是為什麼至今主動均衡功能無法完全整合進專用ic的原因,半導體廠家一直希望能做出大一統的晶元,但在bms上實在是力有不逮。對bms整 機廠家也是如此,主動均衡電路結構方面,少有廠家的設計可以令人耳目一新,擊節叫好。其次是成本問題,複雜的結構必然帶來複雜的電路,成本與故障率上公升是 必然的,現在有主動均衡功能的bms售價會高出被動均衡的很多,這也多少限制了主動均衡bms的推廣。

因為兩種均衡功能各有利弊,

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