【技術(shù)】論電動(dòng)汽車BMS的主動(dòng)均衡和被動(dòng)均衡

主動(dòng)均衡和被動(dòng)均衡，是電動(dòng)汽車BMS業(yè)界爭論熱點(diǎn)之一。像極了華山劍派的氣宗和劍宗，業(yè)內(nèi)爭論的不亦樂乎，業(yè)外看的卻是不明所以。

均衡之于動(dòng)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(yǎng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，沒有均衡功能的BMS只是一個(gè)數(shù)據(jù)采集器，很難稱得上是管理系統(tǒng)。主動(dòng)均衡和被動(dòng)均衡都是為了消除電池組的不一致性，但兩者的實(shí)現(xiàn)原理可謂是截然相反。因?yàn)橐灿腥税岩揽克惴ㄓ葿MS主動(dòng)發(fā)起的均衡都定義為主動(dòng)均衡，為避免歧義，這里把凡是使用電阻耗散能量的均衡都稱為被動(dòng)均衡，凡是通過能量轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)的均衡都稱為主動(dòng)均衡。

被動(dòng)均衡先于主動(dòng)均衡出現(xiàn)，因?yàn)殡娐泛唵危杀镜土两袢员粡V泛使用。其原理是依照電池的電量和電壓呈正相關(guān)，根據(jù)單串電池電壓數(shù)據(jù)，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(tài)，也有以最高電壓為判據(jù)，比如三元鋰電最高4.2V，凡是超過4.2V就開始放電均衡。

因?yàn)锽MS概念和產(chǎn)品最早是由國外提出，國外半導(dǎo)體廠商最先設(shè)計(jì)出專用IC，開始只是檢測電壓和溫度，后來均衡的概念提出后，就采用了電阻放電的方法并將這個(gè)功能加入到IC中(因?yàn)檫@個(gè)放電控制的功能容易集成進(jìn)芯片里)，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的TI\MAXIM\LINER均有此類芯片在產(chǎn)，有的是將開關(guān)驅(qū)動(dòng)做到芯片里，有的甚至試圖將開關(guān)也做進(jìn)了芯片里。從被動(dòng)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(dòng)均衡做的工作就是“截長不補(bǔ)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?yàn)閷㈦娔苻D(zhuǎn)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，最后如何散熱成為問題；如果均衡電流小，那么在大容量電池組中、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(dá)到平衡需要很長時(shí)間，在應(yīng)用中有種隔靴搔癢的感覺。權(quán)衡利弊，所以現(xiàn)在被動(dòng)均衡的電流一般都在百毫安(100mA)級別。

因?yàn)楸粍?dòng)均衡的局限，主動(dòng)均衡的概念得以提出并發(fā)展。主動(dòng)均衡是把高能量電池中的能量轉(zhuǎn)移到低能量電池中，相當(dāng)于對木板“截長補(bǔ)短。因?yàn)椴幌癖粍?dòng)均衡只有“截，在如何“補(bǔ)的問題上業(yè)內(nèi)充分發(fā)揮了各自的優(yōu)勢和想象力，主動(dòng)均衡的方案可謂異彩紛呈。除了飛度電容的方案(因?yàn)檫m用串?dāng)?shù)低，轉(zhuǎn)移有局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?fù)浣Y(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體廠家也設(shè)計(jì)了電池專用的DCDC轉(zhuǎn)換芯片，命名為主動(dòng)均衡控制芯片來推向市場，顯然是不想錯(cuò)過這班車。