▍前  言

电池管理系统（BMS）在电池组中扮演着至关重要的角色，其不仅监控电池的状态，还通过均衡充放电控制来确保电池组内各单体电池的性能和寿命。本文将深入解析BMS均衡充放电控制方式的工作原理、实施策略及其重要性，以期为电池组的安全、高效运行提供参考。

一、均衡管理原理

BMS的均衡管理功能是通过在电池组中插入均衡电路来实现的。均衡电路可以将电池之间的电荷进行调整，使得每个电池的状态保持一致。这主要包括两个方面的管理：

① 动态均衡：在充电和放电过程中，通过将电池组中电荷较多的电池放电到电荷较少的电池中，以实现均衡。这通常是通过BMS中的控制算法来实现的，该算法会根据各个电池的状态进行判断和控制。

② 静态均衡：当电池组完全充满后，使用均衡电路将电荷从电量较高的电池分散到其他电池中，以保持电池之间的电荷平衡。静态均衡一般在电池组长时间停止充电或放电时进行。

二、均衡管理流程

均衡管理的流程通常包括以下步骤：

⒈ 检测电池状态：

BMS首先会对电池组中的各个电池进行监测，获取电池的电压、温度、剩余容量（SOC）等关键参数。这是实现均衡管理的基础。

⒉判断均衡条件：

根据电池状态的监测结果，BMS会判断是否需要进行均衡管理。这通常基于预设的均衡条件，如单体电池电压差异、温度差异等。

⒊均衡控制：

如果需要进行均衡管理，BMS会根据具体情况选择动态均衡或静态均衡方式，并通过控制均衡电路来实现均衡。这包括控制开关的通断、调整均衡电流等。

⒋ 监测均衡效果：

在均衡过程中，BMS会不断监测各个电池的状态，以确保均衡效果达到预期。这包括监测单体电池的电压、温度等参数的变化。

⒌结束均衡管理：

一旦均衡达到预期，BMS会停止均衡管理，等待下一次均衡条件满足时再次进行均衡。

三、均衡管理控制方式

在均衡管理中，BMS会根据具体情况选择合适的控制方式。这包括：

l 基于外电压的均衡策略：始终以电池的外电压作为电池组一致性的判断标准，对电压较高的电池采取降压放电措施，电压较低的电池采用充电抬压均衡。这种方式实现起来较为容易，但可能受到电池内部参数的影响。

l 基于容量的均衡策略：以电池内部容量的使用率作为电池组整体一致性的评价标准，通过均衡使得电池组整体的容量使用率达到最大。这种方式可以实现容量的最大化利用，但不适合动态条件下的均衡控制。

l 基于剩余电量（SOC）的均衡策略：以各电池的SOC作为均衡衡量标准，因为SOC和容量性质相似，因此基于SOC的均衡控制策略一定程度上也可以提高电池组容量的总体利用率。这种方式只需针对电池的SOC进行测量，并不考虑单体电池的容量，实用性较好。

BMS（电池管理系统）的均衡充放电控制方式主要分为主动均衡和被动均衡两种方式。这两种方式各有其特点和适用场景。

被动均衡（能量耗散式均衡）

• 原理：

在每节电芯上并联一个电阻。当某个电芯已经提前充满，而又需要继续给其它电芯充电时，通过连接电阻对其进行放电，将多余的能量耗散掉。

• 优点：

电路结构简单，成本较低。

• 缺点：

能量利用率低，同时会增加模组的散热。

• 实现方式：

通常采用的是电阻式均衡算法，通过电阻放电的方式，对电压较高的电池进行放电，以热量形式释放电量，实现整组电压的均衡。

主动均衡（能量转移式均衡）

l 原理：通过电路设计将能量从一个已经充满的电池转移到其他电池上，以达到各个电池之间的均衡状态。

l 优点：能量利用率更高，可以更好地实现电池组内的能量平衡。

l 缺点：电路结构和成本相对更高。

l 实现方式：

l 电感式均衡算法：电感被用作储能元件，通过控制开关的通断来实现能量的转移。

l 双向DC-DC均衡算法：通过双向DC-DC转换器将能量从一个已经充满的电池转移到其他电池上，这种转换器可以实现输入电压和输出电压的可调，从而实现对电池组中各个电池的能量转移。

l 基于电容的均衡算法：电容被用作储能元件，通过控制开关的通断来实现能量的转移。

l 充电式主动均衡：在每节蓄电池监测单体都内置一个DC/DC电源模块，在浮充状态下，单独对电压最低的蓄电池单体充电，提升其充电电量，避免性能差的电池欠充。

总结来说，BMS的均衡充放电控制是电池管理中不可或缺的一部分。根据应用场景和需求，可以选择适合的均衡方式。被动均衡方式适用于成本敏感、对能量利用率要求不高的场景；而主动均衡方式则适用于对能量利用率和电池性能有较高要求的场景。在实际应用中，还需要根据电池组的特性、使用环境和用户需求等因素进行综合考虑和优化。

四、BMS均衡充放电控制的必要性

在电池组中，由于单体电池的性能差异、工作环境的变化以及使用习惯的不同，各单体电池的充放电状态往往会存在差异。如果不加以控制，这些差异会逐步累积，导致某些电池过充或过放，进而影响整个电池组的性能和寿命。因此，BMS均衡充放电控制显得尤为重要。

五、BMS均衡充放电控制的工作原理

BMS均衡充放电控制的工作原理主要基于电池组内各单体电池的电压、电流和温度等参数的实时监测。通过实时收集和分析这些数据，BMS可以判断各单体电池的充放电状态，并据此采取相应的均衡控制策略。

5.1 主动均衡工作原理

监测与判断：

l BMS实时监测各单体电池的电压、电流、温度等参数。

l 根据预设的均衡条件（如单体电池电压差异、温度差异等），判断是否需要启动主动均衡。

能量转移：

l 当需要均衡时，BMS启动主动均衡电路。

l 通过DC-DC转换器、电感、电容等电路元件，将能量从一个单体电池转移到其他需要充电的电池中。

l 转移过程中，BMS会根据各电池的实际情况，精确控制转移的电量和速度。

效果监测：

l 在均衡过程中，BMS持续监测各单体电池的状态，确保均衡过程的有效性和安全性。

l 一旦达到预设的均衡目标，BMS会停止主动均衡，等待下一次均衡条件的满足。

5.2 被动均衡工作原理

监测与判断：

l 同样，BMS实时监测各单体电池的电压、电流、温度等参数。

l 当检测到某个单体电池的电压过高时，BMS判断需要启动被动均衡。

能量耗散：

l BMS启动被动均衡电路，通过并联在单体电池两端的电阻进行放电。

l 高电压的电池通过电阻放电，将多余的能量以热能的形式耗散掉，从而降低其电压。

安全性考虑：

l 在被动均衡过程中，BMS会严格控制放电电流和时间，以防止过热或其他安全问题。

l 同时，BMS会持续监测电池状态，确保均衡过程的安全可靠。

六、BMS均衡充放电控制的实施策略

BMS均衡充放电控制策略主要分为主动均衡和被动均衡两种方式。

6.1 主动均衡控制策略

l 原理：主动均衡控制策略通过能量转移的方式实现电池组内的均衡。当BMS检测到某些单体电池的电压过高或过低时，会启动主动均衡电路，将这些电池的能量转移到其他电池中，从而实现电池组内的均衡。

l 优点：主动均衡控制策略能量利用率高，能够更高效地实现电池组内的均衡。

l 实现方式：这通常通过DC-DC转换器、电感、电容等电路元件实现，将能量从一个单体电池转移到另一个单体电池。

6.2 被动均衡控制策略

l 原理：被动均衡控制策略则是通过能量耗散的方式实现电池组内的均衡。当BMS检测到某些单体电池的电压过高时，会启动被动均衡电路，通过电阻将这些电池的能量耗散掉，从而降低它们的电压，实现电池组内的均衡。

l 优点：被动均衡控制策略结构简单、成本低，易于实现。

l 缺点：但能量利用率较低，可能会产生热量，影响电池组的温度控制。

七、BMS均衡充放电控制的重要性

BMS均衡充放电控制对于电池组的性能和寿命具有重要影响。具体来说：

l 提高安全性：通过均衡充放电控制，可以避免单体电池过充或过放，降低电池失效的风险，提高电池组的安全性。

l 延长寿命：均衡充放电控制可以优化电池组内的能量分布，降低单体电池之间的性能差异，从而延长电池组的循环寿命。

l 提升性能：均衡充放电控制可以提高电池组的充电速度和放电效率，从而提升整个电池系统的性能。

▍总结与展望

BMS均衡充放电控制是电池组管理中不可或缺的一部分。通过实时监测电池组内各单体电池的充放电状态，并采取相应的均衡控制策略，BMS可以实现电池组内的均衡，提高电池组的性能和寿命。展望未来，随着电动汽车、储能系统等领域的快速发展，电池管理系统的技术也将不断进步和创新。将继续致力于研发更先进、更智能的BMS产品，为用户提供更加优质、高效的服务。同时，我们也期待更多企业能够加入到电池管理系统的研发和应用中来，共同推动电池技术的进步和电动汽车产业的发展。

文章来源：储能锂电池生产商

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