浅谈锂电池的主动均衡和被动均衡

为什么要电池均衡？

通过电池均衡，电池组中的每个单元都得以被有效监控并保持健康的荷电状态(State of Charge, SoC)。这样不仅可以增加电池循环工作次数，还能够提供额外的保护，防止电池单元由于过度充电/深度放电而产生损坏。

主动均衡和被动均衡

被动均衡通过泄放电阻消耗多余的电荷，使所有电池单元都具有大致相当的SoC，但是它并不能延长系统运行时间，通常把使用电阻耗散能量的均衡都称为被动均衡。

主动均衡是一种更复杂的平衡技术，由于在充电和放电循环期间，电池单元内的电荷得到重新分配，因此电池组中总的可用电荷也得到增加，从而延长了系统运行时间。与被动均衡相比，主动均衡能够缩短充电时间，并减少均衡时产生的热量，通常把通过能力转移实现的均衡都称为主动均衡。

主动电池均衡的放电

如下图所示，是一个典型的处于满容量状态的电池组，满容量指的是充电量达到90%，因为长时间将电池保持在（或接近）100%的容量会使其使用寿命下降的很快。而完全放电指的是放电到30%，这样可以防止电池进入深度放电状态。

随着时间的推移，一些电池的特性会变得比其他电池差，从而导致电池组放电特性如下图所示。

可以看到，即使有些电池单元仍然残留了很大的能力，但弱电池单元限制了系统运行时间，5%的电池容量不匹配将导致5%的能量不能发挥作用。对于大容量电池而言，就意味着有大量的能量被浪费掉，这种情况对于远程系统和不易维护的系统显得尤为关键。有一部分能量未被使用，还会导致电池充电和放电循环次数增加，降低了电池的寿命，并会因为电池频繁更换而产生更高的成本。

通过主动均衡，电荷从强电池单元重新分配到弱电池单元，可以将电池组中的能量完全耗尽。

主动电池均衡的充电

如果对电池组充电时不进行均衡，弱电池单元会比强电池单元先达到满容量，弱电池单元再一次成为限制因素；此时，它们限制了系统中可容纳的总能量。

主动均衡通过在充电期间对电荷进行再分配，能够使电池组达到满容量状态，对于均衡时间占比以及均衡电流对时间的影响这里先不进行深入讨论。

主动均衡和被动均衡的优缺点

主动电池均衡和被动电池均衡通过监控和匹配每个电池单元的荷电状态，都能有效的促进电池系统健康，与被动电池均衡只在充电期间消耗多余电荷不同，主动电池平衡能够在充电和放电期间对电荷进行重新分配。因此，主动电池均衡能够延长系统运行时间，还能够提高充电效率，主动电池均衡需要的解决方案往往更复杂，尺寸也更大，而被动电池均衡则更具成本效益。

审核编辑：汤梓红