汽车动力电池均衡技术浅析

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1.电池均衡的由来


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电池组是由多个电池单元连接而成。然而，当这些电池单元的状态发生变化时，电池组就会面临失去平衡的风险。这种失衡不仅影响电池完全充电或放电的能力，还会加速电池老化，降低性能，缩短使用寿命。

失衡问题在电池的制造和工作过程中都可能产生。在制造阶段，由于电池单元的荷电状态（SOC）、容量、阻抗或使用年限可能存在微小差异，组装后的电池组在初始使用时可能就已处于不平衡状态。而在工作过程中，电池单元的排列和布局等设计因素也可能导致电池组失衡。


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为了解决这一问题，我们采用了被动和主动电池均衡技术。这些技术旨在平衡电池组中的每个电池单元，保持其健康的荷电状态 (SOC)。这不仅能够延长电池的循环寿命，还提供了额外的保护，防止电池单元因深度放电和过度充电而受到损害。

总的来说，保持电池组的平衡是确保电池性能和使用寿命的关键因素，而电池均衡技术是实现这一目标的有效手段。

2.电池均衡的方法


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被动电池均衡主要通过使用一个电阻器之类的假负载来释放多余的电压，从而平衡电池组中的电池单元。每个电池单元都连接有自己的旁路电阻，并通过开关控制。当某个电池的电压高于其他电池时，控制器会打开相应的开关，使该电池通过电阻放电。然而，这种方法效率较低，因为电能会在电阻器中以热量的形式耗散，并且开关也会产生损耗。此外，由于放电电流流经控制器中的MOSFET，为了避免发热问题，放电电流必须保持在较低水平，这增加了放电时间。

与被动电池均衡相比，主动电池均衡更为高效。它利用电容器和电感器等电荷存储元件，将多余电荷从高压电池转移到低压电池，实现电池之间的平衡。


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在电荷穿梭法（电容式）中，电容器通过开关连接，并在高压电池和低压电池之间穿梭。首先，电容器连接到高压电池充电，然后切换到低压电池放电。然而，这种方法存在局限性，电荷只能在相邻电池之间传输，且传输过程需要时间。此外，电容器在充放电过程中会有能量损失，开关也会产生损耗，导致效率降低。

降压升压法（电感式）是另一种主动电池均衡方法。它使用电感器和开关电路，通过降压升压转换器将高压电池的电荷转移到低压电池。这种方法比电容器方法更快、更有效。但是，它同样只能从较高的电池单元转移到较低的电池单元，并且需要考虑开关损耗和二极管压降。

总的来说，主动电池均衡方法更为高效，但各有其优缺点。在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的电池均衡方法，以延长电池寿命并提高电池组的性能。