电池管理系统(BMS)作为新能源电动汽车电池系统的一个重要构成，对电池组的电压、温度、电流、SOC、SOH等各项参数起到整体的把控。这其中，我们知道，由于电池组是由若干节单体电芯组成的，BMS还扮演着能量均衡的角色。
由于电池组由若干节单体电芯串并联组成，BMS的均衡技术，就是使电池组中各个电池都达到均衡一致的状态。均衡技术是目前世界正在致力研究与开发的一项电池能量管理系统的关键技术，现在就让我们一起来了解下均衡技术吧。
均衡技术产生的原因
在电池制造过程中，由于工艺问题和材质的不均匀，使电池板厚度、微孔率、活性物质的活化程度存在微小差别，致使同一批次的同一型号单体电池的容量、内阻和电压等参数出现不一致现象；另一方面，电芯在组成电池组装车使用过程中，也会由于自放电程度以及部位温度等原因导致单体不一致性的现象，这种不一致性会使电芯的各项参数大相径庭。要想让它们组装在一起形成一个整体，则必须在作用过程中采用均衡的手段在同时充放电工作下，就会出现个别过充或过放的问题，从而大大降低电池组整体的使用寿命。
为解决电池不一致性所带来的问题，BMS的均衡技术应运而生。
均衡技术分类
根据均衡技术的种类可将BMS分为被动均衡和主动均衡，前者又称为能量耗散型，后者称为能量转移型：
被动均衡（能量耗散型）：
电阻耗能方式，在每一颗单体电池并联一个电阻耗能，这种均衡就是将容量多的电池中多余能量消耗掉，实现整组电池电压均衡。
主动均衡（能量转移型）：
能量转移方式，将单体能量高的转移到单体能量低的，在实施环节中需要一个储能单元，好让能量通过这个单元进行重新分配
均衡技术发展之选
主动均衡和被动均衡都是为了消除电池组的不一致性，但两者的实现原理可谓是截然相反：
能量耗散型的被动均衡，在每串电池上并联一个放电电阻，在充电时，容量低的电池过充而容量高的电池还未充满时，BMS通过控制低容量电池并联的电阻发热放电，从而解决过充问题，但对放电过程没有实质上的均衡意义。被动均衡先于主动均衡出现，因为电路简单，成本低廉至今仍被广泛使用。
能量转移型的主动均衡，由BMS内部控制一个双向高频开关电源变换器，在充电过程中，可将过充电池的电流分流补充给还未充满的电池，确保单个电池均可充满，解决过充问题；而在放电过程中，可实现高容量、高电压的电池对低容量、低电压的电池充电，以解决低容量电池的木桶效应实现放电过程的效率最优化。此种均衡没有电阻耗散电能，电能损失少，均衡电流较大，在充放电过程中均可以发挥作用，更加适合于充放电电流较大的新能源汽车的动力电池。
图1 主动均衡示意图
小结
主动均衡带来的好处显而易见，效率高，能量被转移，损耗只是变压器线圈损耗，占比小；均衡电流可以设计的大，达到几安甚至10A级别，均衡见效快。虽然有这些好处，主动均衡也带来了新的问题。首先是结构复杂，尤其是变压器方案。几十串甚至上百串电池需要的开关矩阵如何设计，驱动要怎么控制，这都是令人头痛的问题，所以这也是为什么至今主动均衡功能无法完全集成进专用IC的原因。其次是成本问题，复杂的结构必然带来复杂的电路，成本与故障率上升是必然的，现在有主动均衡功能的BMS售价会高出被动均衡的很多，这也多少限制了主动均衡BMS的推广。
不过从目前掌握的信息来看，只是现有的成本和技术阻碍了主动均衡的推广，这阻碍不了BMS的发展，从长远来看，在新能源汽车领域，主动均衡的BMS技术将是未来的主流发展方向。
文章来源：周立功单片机