常见的电池均衡电路介绍

大家好，小科来为大家解答以上问题。常见的电池均衡电路介绍这个很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

1、在以蓄电池作为储能单元的系统中，由于蓄电池单元往往容量较低，不能满足大容量系统的要求，需要将蓄电池单元串联起来组成电池组，以提高供电电压和储能能力。比如在电动汽车、微电网系统等领域，大部分蓄电池都需要串联。由于电池单体的制造工艺等原因，不同单体之间存在差异，如电解液密度、电极等效电阻等。这些差异导致即使串联电池单元中的每个单元的充电和放电电流相同，每个单元的容量也不同，从而影响整个电池单元的运行。在最坏的情况下，在电池组中，如果一个单体的剩余容量接近100%，而另一个单体的剩余容量为0，则电池组既不能充电也不能放电，因此根本不能使用。因此，平衡电池容量非常重要，尤其是当大量电池单元串联时。

2、常用的均衡电路分为有源均衡和无源均衡。我们通常把耗能均衡称为被动均衡，而其他均衡称为主动均衡，下面会详细介绍。

3、电阻消耗均衡法-无源均衡法

4、消耗平衡法是通过与电池单体相连的电阻释放高于其他单体的能量，从而达到各单体的平衡，如图1所示。每个电池单元通过三极管连接一个电阻，电池单元通过控制三极管的导通和关断来对电阻放电。结构控制简单，出料速度快，可同时出多种单体。但是缺点也很明显，比如能耗高，只能放电不能充电。此外，如果最低单体是标准，其他电池单元只能以低效率实现平衡。

5、电阻平衡法结构图

6、主动平衡的具体实现方案有很多，可以分为切高填低和并行平衡两大类。经常有人质疑主动平衡影响电池寿命，尤其是削高填低的主动平衡。下面总结了几种典型的有源均衡电路。

7、削高填低是指将高电压电池的部分能量转移到低电压电池，从而延缓最低单体电压的触放。截止阈值和最高单体电压达到充电终止阈值的时间可以获得提高系统充放电能力的效果。

8、但是在这个过程中，高压单体和低压单体都被额外充电和放电。众所周知，电池寿命被称为“循环寿命”。只是对于这个电芯来说，额外的充放电负担肯定会导致寿命的消耗。然而，对于电池组系统来说，它是延长了系统寿命还是降低了系统整体寿命，还没有明确的实验数据证明。

9、高负载和低负载的平衡包括电容平衡、电感平衡和变压器平衡。这三种平衡方法包括充电时的平衡和站立时的平衡。

10、还有一种主动均衡，叫并行均衡，只在充电过程中起作用。也有人认为应在车辆行驶和放电过程结束时加入均衡，但一般认为系统电流值波动比较大，如果均衡仍以单电压为基础，很可能出现误判，影响均衡效果。当然，随着技术的发展，如果能通过其他手段直接准确地计算出SOC，基于SOC的平衡就不会受到这个问题的困扰。

11、电容均衡

12、假设B1和B3电池分别是组中电压最高和最低的电池。在图中，所有的开关都是常开的。当均衡器发出均衡指令时，电源开关S1和Q2闭合。此时，单电池B1对电容器充电，并且控制电源开关的占空比以控制充电功率和时间。充电后，开关S3和Q4闭合，电容器对sin充电

13、充电时，开关管S闭合，充电器给电池组充电。此时，电池组右侧的开关管全部断开，均衡系统未开启。当单体电池B1的电压开始明显高于其他电池并达到均衡阈值时，均衡系统开启，S1和Q2开关管闭合，电感与单体电池B1并联起分流作用，电感储存来自充电器和电池B1的能量；当S1和Q2开关设置为0，Q3和S4开关设置为1时，电感在充电过程中向电池B3释放一定量的能量。

14、在静置过程中，开关管S关闭。当单体电池B1的电压高于其他电池并达到均衡阈值时，均衡系统开启，开关管S1和Q2闭合，电感与单体电池B1并联，电感吸收B1能量；当S1和Q2开关管关断，Q3和S4开关管关断时，电感会向B3电池释放电能。

15、变压器均衡

16、参数设计基于反激平衡变压器，即变压器既可以作为能量吸收源，也可以作为能量释放源，能量吸收和能量释放的转换在于磁能和电能的转换。

17、同样，让电池B1的电压最高，将S1和Q2设置为1，将其他开关设置为0。此时，变压器被用作能量吸收源，能量从电池B1的电能转换为磁能。S1、Q2设置为0，Q1、S2设置为1，能量从初级绕组传递到次级绕组，能量释放到电池B3，能量再次从磁能转换为电能。

18、并行均衡

19、理想的平衡方式是所有电池的能量和端电压相同，并联电池组中单节电池的电压始终相等，这是连接器的原理使然。

20、并联拓扑结构，每节单体电池都有一个单刀双掷的开关继电器，所以 n 节串联电池组内需要 n+1 个继电器。

21、控制原理如下：设电池组内 B4 电压最高，B2 电压最低，控制继电器 S5、S3、Q4、Q2 闭合，此时两节单体电池并联，两单体电池自动均衡，电压趋于一致。该拓扑的缺点是充电过程中不能进行均衡，只能静置去极化时候进行并联均衡。

23、并联均衡，总体上就是在充电过程中，分流充电电流，给电压低的电芯多充电，而电压高的少充电。于是，不必出现“劫富济贫”的过程，避免了最高和最低电压电芯的额外充放电负担，也就不用怀疑均衡过程对个别电芯寿命的影响拖累系统寿命的问题。

24、模组之间的均衡

25、这种形式在实际应用中很少见，但芯片供应商提供的方案蓝本中已经出现了相邻模组可以相互均衡的功能。一种原理图如下。

27、几种均衡方式的比较

29、主动均衡的选择

30、业内的经验总结大致如下：

31、1）对于10AH以内的电池组，采用能量消耗型可能是比较好的选择，控制简单。

32、2）对于几十AH的电池组来说，采用一拖多的反激变压器，结合电池采样部分来做电池均衡应该是可行的。

33、3）对于上百AH的电池组来说，可能采用独立的充电模块会好一些，因为上百AH的电池，均衡电流都在10多A左右，如果串联节数再多一些，均衡功率都很大，引线到电池外，采用外部DC-DC或AC-DC均衡也许更安全。

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