电池中的电芯均衡是什么？

主动均衡和被动均衡两种均衡技术

目前，电动汽车普遍采用锂离子动力电池。其单体电池的容量和电压差异较大，充放电过程中容易出现不稳定，导致电动汽车续航里程缩短，并影响电池使用寿命。目前， 动力电池 电动汽车中常用的是磷酸铁锂电池。

导致电动汽车续航里程缩短

由于磷酸铁锂电池属于二次电池，因此在充放电过程中会出现不一致性。这是由于磷酸铁锂电池内部电阻和电阻率的差异造成的。为了解决这个问题，需要对单体电池进行均衡，以尽可能地降低内部不一致性。伙伴例如，目前常见的均衡方法有两种：主动均衡和被动均衡。

必须平衡单个细胞。

主动均衡是指利用由电路和控制芯片组成的电路结构进行均衡。与被动均衡不同，主动均衡不需要改变任何其他设备或组件的状态，具有实现简单、成本低、对电池无影响等优点。

简单、成本低廉，且不影响电池。

然而，由于单体电池间电阻和电容差异较大，主动均衡电路需要通过变压器将各单体电池的电压转换为统一的电压值，这就需要在开关管、变压器和控制芯片之间增加一组功率开关器件。此外，由于需要对各单体电池进行同步采样和控制，电路结构更加复杂，成本也更高。

这需要在开关管、变压器和控制芯片之间添加一组功率开关器件。

被动均衡是指在不改变电池组状态的前提下，对各单体电池的电压进行转换，然后比较转换后的电压值。该方法主要通过检测各单体电池电压之间的差异来实现。

 

转换电压值的比较

与主动均衡相比，被动均衡需要改变其他器件或元件的状态，这会增加电路的复杂性和成本。此外，由于需要检测各电池间的电压差才能实现均衡，因此需要额外的采集系统；如果需要检测电池的内阻和电阻率，则还需要能量采集模块。

此外，由于需要检测各电池间的电压差才能实现平衡，因此还需要一个额外的采集系统。

由于需要测量每个电池的电压和内阻，因此还需要一个控制系统。

均衡技术是指通过调节电芯之间的电压差，来调节电池在充放电过程中产生的电压、容量、电阻等参数的不一致性，使电池保持较好的工作状态，并减少因电芯性能差异而导致的电池寿命缩短等问题。

电压、电容、电阻及其他参数

由于传统被动均衡技术结构简单、成本低廉，因此目前它是电动汽车动力电池均衡的主要方式。

结构简单，成本低廉

主动均衡技术通过对电芯进行充放电，使各电芯之间的电压差达到设定值或保持在一定范围内，从而最大限度地提高锂离子动力电池的性能。最常用的主动均衡技术是串并联技术。

使各单体电池的电压差达到设定值或保持在一定范围内，以最大限度地提高锂离子动力电池的性能。

在串联电路中，每个单体电池独立工作，但当锂离子动力电池充满电后，单个电池组将保持稳定状态，即所谓的“静置期”。在此期间，电池组中的电压不会改变，保持恒定。

然而，当锂离子动力电池充满电后，单个电池组将保持稳定状态。

当电池组中某个单体电池的容量下降到一定值时，会导致其他单体电池的电压下降，甚至进入“浮充”状态。当所有单体电池都处于这种“休眠期”时，电池组的总电压将保持恒定。

电池容量

被动均衡技术利用锂离子动力电池在充放电过程中产生的热量来实现均衡。该技术无需任何能量输入，通过监测锂离子动力电池内部的温度变化来实现均衡。

通过加热实现平衡

锂离子动力电池在运行过程中会产生热量，主动均衡技术可以及时有效地为其冷却。

主动平衡技术可以及时有效地为其降温。

被动均衡技术可以随时保持电池组稳定运行。当电池组中的单个电芯发生故障时，其他电芯仍然可以正常工作；

当电池组中的单个电芯发生故障时，其他电芯不会受到影响。主动均衡技术要求整个电池组中的所有电芯在充电或放电操作时都连接到电路。

另一个单细胞不会受到影响。

主动均衡技术的优点是结构简单、成本低、充放电效率高、能量利用率高；缺点是电池组的寿命受多个电芯的影响很大。

结构简单、成本低、充放电效率高、能量利用率高

被动均衡技术可以随时将电池组中的所有单体电池连接到电路进行充电或放电操作，因此即使电池组中有多个不一致的电池，也可以实现均衡。

主动均衡技术结构复杂、成本高；被动均衡技术结构简单、成本低。与被动均衡技术相比，主动均衡技术在电池组管理方面要复杂得多。

技术结构简单，成本低。

主动均衡技术需要收集每个电芯的电压、电流、温度等信息；而被动均衡技术只需要收集电池组中单个电芯的信息即可实现均衡。

电压、电流、温度等。

ï¼›

电动汽车动力电池中主动均衡和被动均衡相结合，可以有效解决电芯间不一致性问题，从而延长电池使用寿命。本文采用主动均衡技术对锂离子电池电芯进行均衡。

它可以有效解决细胞间的不一致性问题。

主动均衡控制电路由主控制器、被动均衡电路和信号采集模块组成。其中，主控制器是整个系统的核心，其功能是控制被动均衡电路的工作状态，实现电池电压和容量信息的采集和处理，并进行判断和控制。

主控制器、无源平衡电路、信号采集模块

被动均衡电路由均衡开关、双向IGBT驱动器等组成。其主要功能是通过单向IGBT驱动和隔离电池组中的电芯，实现双向能量传输，使电池组中各电芯的电压和容量尽可能接近。

平衡开关、双向IGBT驱动器等。

动力电池组中的单体电池都具有初始荷电状态（SOC）值。在使用过程中，单体电池会老化并出现一定程度的损坏，导致SOC值发生变化。根据SOC值的变化，电池组可以分为四类：正常、健康、老化和不健康。

导致 SOC 值变化

由于每种电池的荷电状态 (SOC) 值不同，为了更好地管理电池组中的每个单体电池，可以采用主动均衡技术进行控制。在主动均衡中，由于被动均衡电路是单向工作的，因此可以将电池组分成两组或多组进行控制。

为了更好地管理电池组中的每个单体电池

当一组单体电池处于健康状态（SOC 值接近 1）时，电池与电池组隔离；当一组单体电池处于不健康状态（SOC 值小于 1）时，电池与电池组隔离。

（SOC 值接近 1）

（SOC值小于1）

基于主动均衡技术的基本工作原理和电动汽车动力电池的当前应用，可以采用以下方法实现电池组中单体电池的均衡控制：

主动平衡技术

（1）电流转移法。该方法是根据动力电池系统的电压变化和不同单体电池电压之间的偏差来分配单体电池的电压。

电压变化

电流转移法可以隔离故障电池，避免单个电芯的荷电状态（SOC）值过高，从而影响其他电芯的电压值。该方法需要额外的电路来实现电流转移功能。

SOC值小于1

这种方法通过将故障单体电池的电压转换为特定电压值来控制电池组中单个动力电池组的电压。这种方法需要额外的转换电路，通常用于串联电池组。

转换电路

（2）功率控制方法。该方法通过控制与故障单体电池组隔离的健康单体电池的功率来控制故障单体电池组的电压。该方法可以使用控制电路来实现对电池组中所有单体电池组电压的控制。

控制电路可以完成对电池组中所有单电源电池组的电压控制。

（3）均衡开关法。该方法根据动力电池组中各单节电池之间的电压偏差，控制各单节电池的电压，使其达到恒定值，从而保证在不平衡情况下，每个动力电池组中各单节电池的电压处于同一水平。

常量值

该方法根据不同类型锂离子电池的工作特性，控制不健康和不健康的单电源电池组的电压。

从结构上看，被动均衡是将不一致的动力电池串联起来，以实现电池电压和容量的均衡；而主动均衡是将不一致的动力电池串联起来，以实现容量和电压的均衡。

串联

主动均衡结构简单，成本低，但需要外部能源，这会增加成本和体积，而且由于电池组电压不一致，容易导致电池组不平衡；

成本低廉，

被动均衡结构虽然简单且成本高，但其能量损失小、体积小、无机械损失，对电池本身的性能影响也小。

能量损失小，体积小，没有机械损失，对电池本身的性能影响也很小。

从电路结构上看，被动均衡电路结构简单，可以使用同一芯片对电池组进行统一控制，易于维护；主动均衡电路结构复杂，因为它需要外部能源进行能量传输和输出均衡控制，因此在能量传输过程中容易出现电压过高或过低等异常情况。

同一芯片可用于统一控制电池组。

新能源汽车作为我国重点发展的战略产业，是我国实现“两个百年”目标和中华民族伟大复兴中国梦的重要力量，但同时也带来了一些不容忽视的问题。

“两百年”目标和中华民族伟大复兴的中国梦的重要力量

例如，新能源汽车动力电池的使用容易出现不一致性问题，严重影响其使用寿命。为了解决这个问题，主要有两个研究方向：

一方面，需要开发一种新型电池均衡系统。通过分析电池均衡系统的工作原理、电路结构、控制策略等，找出影响电池均衡的因素并加以解决。同时，研究电池不一致性对动力电池使用寿命的影响，并提高电池寿命。

通过分析电池均衡系统的工作原理、电路结构、控制策略等，找出影响电池均衡的因素并加以解决。

通过分析和处理电动汽车的运行数据，对动力电池进行智能管理。根据不同情况对动力电池进行充放电，确保动力电池始终处于较好的运行状态。同时，通过分析和处理电池组数据，利用SOC算法和充放电策略对电池组进行实时均衡控制。

确保电源电池处于较好的工作状态

主动均衡和被动均衡是解决动力电池性能不稳定的两种有效方法。主动均衡工作特性较好，但电路结构复杂，成本较高；被动均衡电路结构简单，但易受其他因素影响，工作稳定性较差。

电路结构复杂且成本高；无源平衡电路结构简单，但容易受到其他因素的影响，工作稳定性差。

与基于被动均衡的电池管理系统（BMS）相比，基于主动均衡的BMS在价格上具有优势。因此，将主动均衡技术应用于电动汽车可以带来更好的经济效益。