1. 電池均衡功能需求

1.1 基本概念

???在電池簇電芯間容量存在一致性差異時，會導(dǎo)致電池系統(tǒng)整體可用電量下降及SOC估算不準(zhǔn)以致出現(xiàn)充放電末端出現(xiàn)跳變。電池均衡的意義就是利用電力電子技術(shù)，使鋰離子電池單體電壓或電池組電壓偏差保持在預(yù)期的范圍內(nèi)，從而保證每個單體電池在正常的使用時保持相同狀態(tài)，以避免過充、過放等異常的發(fā)生。

1.2 不一致性的來源

???電池由于自身內(nèi)部差異或外部使用狀態(tài)不同而形成的電池容量、SOC、內(nèi)阻和電壓等參數(shù)不同的現(xiàn)象，稱為電池組不一致性。
???鋰離子電池間的不一致性主要來源于幾個方面：
???1、生產(chǎn)制造時工藝上的差別和材質(zhì)的不均，造成電池兩極材料的活化程度和厚度、隔板等存在細(xì)微的差別，使得內(nèi)部結(jié)構(gòu)和材質(zhì)不完全一致；
???2、使用過程中，電池組中各個電池電解液密度、溫度、自放電程度等的差別也會造成不一致。
???3、隨著時間的累積，電池不一致性越來越大。

1.3 不一致性的影響

???不一致性主要影響以下幾個方面：
???1、降低整體容量性能
???2、縮短電池使用壽命
???3、限制整體充放電功率
???4、影響電池安全性能
???有實驗表明，在使用不一致性較大的電池組時電壓波動明顯，功率性能有所下降，同時電池組之間的差異進(jìn)一步加劇，電池利用率和電池壽命會隨著差異性的增大而減少。因此，在發(fā)現(xiàn)電池有差異時，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行處理，以減小不一致性對電池造成的影響，避免形成惡性循環(huán)。電池不一致性無法完全消除，但可以通過電池均衡技術(shù)使其盡量減小。

2. 電池均衡方法介紹

???電池均衡（Cell Balancing）分為兩種：被動均衡（Passive Balancing）與主動均衡（Active Balancing）。

2.1 被動均衡

???被動均衡，運(yùn)用電阻器件，將高電壓或者高荷電量電芯的能量消耗掉，以達(dá)到減小不同電芯之間差距的目的，是一種能量的消耗。
???被動均衡的優(yōu)點是電路結(jié)構(gòu)簡單，成本較低；缺點是能量利用率低，同時會增加模組的散熱。

2.1.1 被動均衡原理

???如果檢測到電池不均衡的情況下，被動均衡有選擇性地閉合高能量的單體電池放電回路，閉合開關(guān)，通過回路中的電阻對電池組中能量較高的電芯進(jìn)行放電，把偏高的能量消耗掉，以此減小電芯之間的差距最終達(dá)到均衡狀態(tài)。由于這種均衡方式是被動的能量消耗，所以被稱為被動均衡。

2.1.2 被動均衡應(yīng)用

???BMS均衡功能的實現(xiàn)主要靠AFE，它里面集成了均衡控制開關(guān)以及相關(guān)邏輯電路，給用戶提供了豐富的診斷和控制接口，如下圖（圖片來源于中穎的SH367309），方框部分即為均衡電路。

2.2 主動均衡

???主動均衡，運(yùn)用儲能器件等，將荷載較多能量的電芯部分能量轉(zhuǎn)移到能量較少的電芯上去，是能量的轉(zhuǎn)移。
???主動均衡的優(yōu)點是均衡速度快、能量利用率高；缺點是電路較為復(fù)雜，成本較高。

2.2.1 主動均衡原理

???主動均衡是將電池組中高能量電池的能量轉(zhuǎn)移到低能量電池上實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移式均衡，以此減小電芯之間的差距最終達(dá)到均衡狀態(tài)。由于是主動式的能量轉(zhuǎn)移，所以稱為主動均衡。

2.2.2 主動均衡應(yīng)用

???ETA3000是電池平衡IC，可面向上下兩串電池組，其可以通過無限級聯(lián)，實現(xiàn)3節(jié)-24節(jié)動力電池組的均衡，ETA3000是主動開關(guān)式均衡，其均衡電流可以達(dá)到1.5A。ETA3000是鈺泰半導(dǎo)體獨(dú)有專利池內(nèi)的新型電池均衡器，與傳統(tǒng)的無源平衡技術(shù)不同，ETA3000利用具有電感器的控制方案來在兩個電池之間source和sink電流，直到相鄰兩節(jié)電池電勢均等。在傳統(tǒng)的線性平衡技術(shù)中，會產(chǎn)生較大功耗，而使用ETA3000采用全新的開關(guān)式主動均衡技術(shù)，其大幅度降低均衡過程中熱量的產(chǎn)生，且均衡時間也大大減少。ETA3000在待機(jī)M中只消耗電池2uA的工作電流。ETA3000有效地提高了串聯(lián)電池的性能和壽命。

3. 電池均衡軟件算法介紹

3.1 被動均衡方法一

???以單體端電壓為監(jiān)督目標(biāo)，當(dāng)單體壓差進(jìn)入一定范圍，均衡開啟，開始發(fā)揮作用。設(shè)定均衡控制的觸發(fā)閾值，比如極值與平均值的差值達(dá)到50mV起動均衡過程，5mV結(jié)束均衡。管理系統(tǒng)按照固定的采集周期采集每一串單體端電壓，先計算平均值，再計算每只電芯電壓與電壓均值的差值，電芯編號按照差值大小排隊。差值與設(shè)定閾值比較，若最大的差值在閾值范圍內(nèi)，觸發(fā)均衡程序。后續(xù)策略與具體均衡實現(xiàn)形式有關(guān)。

3.2 被動均衡方法二

???常溫狀態(tài)下（20℃以上正常使用溫度區(qū)間）當(dāng)系統(tǒng)未進(jìn)行充放電，電芯在電流 < 0.5A以下并保持2H(低溫5H)以上時認(rèn)為電池去極化效應(yīng)完成，此時采集的電芯電壓近似認(rèn)為為開路電壓(OCV)，通過查SOC-OCV表得出當(dāng)前電芯SOC，并計算出電量差異 ，例如5%(根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)整)時，則需要控制開啟電芯電量高的均衡電路，通過放電調(diào)平電池間容量差異減小電芯間容量一致性差異。發(fā)生電芯欠壓、電芯高低溫故障、均衡故障、均衡電阻過溫、均衡時間到達(dá)時，則關(guān)閉均衡控制。

4. 均衡算法規(guī)劃

???均衡規(guī)劃：主被動均衡配合使用；電芯壓差、SOC差異兩種算法配合使用；

5. 均衡測試方法

? 《GBT34131-2022電力儲能用電池管理系統(tǒng)》 中要求：

文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-505068.html

到了這里，關(guān)于BMS——電池均衡算法的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！