一、不一致性的来源
电池由于自身内部差异或外部使用状态不同而形成的电池容量、SOC、内阻和电压等参数不同的现象，称为电池组不一致性。
锂离子电池间的不一致性主要来源于几个方面：
【库仑积分效率不同 流过电芯的净电流不同 电芯温度不同】
1、生产制造时工艺上的差别和材质的不均，造成电池两极材料的活化程度和厚度、隔板等存在细微的差别，使得内部结构和材质不完全一致；
2、使用过程中，电池组中各个电池电解液密度、温度、自放电程度等的差别造成不一致。
3、随着时间的累积，电池不一致性越来越大。
不一致性的影响
1、降低整体容量性能
2、缩短电池使用寿命
3、限制整体充放电功率
4、影响电池安全性能
有实验表明，在使用不一致性较大的电池组时电压波动明显，功率性能有所下降，同时电池组之间的差异进一步加剧，电池利用率和电池寿命会随着差异性的增大而减少。因此，在发现电池有差异时，应当进行处理，以减小不一致性对电池造成的影响，避免形成恶性循环。电池不一致性无法完全消除，但可以通过电池均衡技术使其尽量减小。
二、 电池均衡方法介绍
电池均衡（Cell Balancing）分为两种：被动均衡（Passive Balancing）与主动均衡（Active Balancing）。
1、 被动均衡
被动均衡，运用电阻器件，将高电压或者高荷电量电芯的能量消耗掉，以达到减小不同电芯之间差距的目的，是一种能量的消耗。
被动均衡的优点是电路结构简单，成本较低；缺点是能量利用率低，同时会增加模组的热量。
1.1 被动均衡原理
如果检测到电池不均衡的情况下，被动均衡有选择性地闭合高能量的单体电池放电回路，闭合开关，通过回路中的电阻对电池组中能量较高的电芯进行放电，把偏高的能量消耗掉，以此减小电芯之间的差距最终达到均衡状态。由于这种均衡方式是被动的能量消耗，所以被称为被动均衡。
1.2 被动均衡应用
BMS均衡功能的实现主要靠AFE，它里面集成了均衡控制开关以及相关逻辑电路，给用户提供了丰富的诊断和控制接口，如下图（图片来源于中颖的SH367309），方框部分即为均衡电路
【补充】
BQ76952 被动均衡的注意事项
BQ76952 支持 AFE 自动均衡模式（autonomous balancing）和主机 MCU 控制的均衡模式（host-controlled balancing）。
主机 MCU 控制的均衡可能出现这样一种情况：主机在使能了 AFE 的均衡后，主机出现异常（如MCU 程序跑飞等）或者 I2C 通讯异常等，导致 BQ76952 一直没有收到停止均衡的指令。最终的结果是把某些电芯一直被放电至电压很低，导致整个电池包报废。
为了防止这种情况，BQ76952 有以下停止均衡的机制：
（1）MCU 发送停止均衡的指令。
（2）基于定时器的停止均衡机制。主机使能均衡后，同时启动定时器。到了定时器设定的时间后，会自动停止均衡。
（3）基于芯片内部温度来停止均衡。因为均衡电流会流经芯片内部的 MOSFET，导致芯片发热。如果芯片内部温度超过设定的阈值，会自动停止均衡。（4）对 AFE 自动均衡模式，还会有基于电压的停止均衡机制。即电芯电压低于设定值后，会自动停止均衡。
可参考应用笔记 Cell Balancing with BQ76952, BQ76942 Battery Monitors
（https://www.ti.com/lit/pdf/sluaa81），这里不多赘述。
BQ76952 的均衡，有一点涉及到原理图设计的地方需要特别注意。均衡 MOSFET 的驱动电流是从 VC16 管脚取电的，一个正在工作的均衡通道会消耗~35uA 的电流。例如，Cell1 和 Cell4 同时在均衡，会从 VC16 消耗 70uA电流。如果 VC16 管脚的 RC 选用的是 100R，那会导致 100R * 70uA = 7mV 的误差。
2 、主动均衡
主动均衡，运用储能器件等，将荷载较多能量的电芯部分能量转移到能量较少的电芯上去，是能量的转移。
主动均衡的优点是均衡速度快、能量利用率高；缺点是电路较为复杂，成本较高。
2.1 主动均衡原理
主动均衡是将电池组中高能量电池的能量转移到低能量电池上实现能量转移式均衡，以此减小电芯之间的差距最终达到均衡状态。由于是主动式的能量转移，所以称为主动均衡。
2.2 主动均衡应用
ETA3000是电池平衡IC，可面向上下两串电池组，其可以通过无限级联，实现3节-24节动力电池组的均衡，ETA3000是主动开关式均衡，其均衡电流可以达到1.5A。ETA3000是钰泰半导体独有专利池内的新型电池均衡器，与传统的无源平衡技术不同，ETA3000利用具有电感器的控制方案来在两个电池之间source和sink电流，直到相邻两节电池电势均等。在传统的线性平衡技术中，会产生较大功耗，而使用ETA3000采用全新的开关式主动均衡技术，其大幅度降低均衡过程中热量的产生，且均衡时间也大大减少。ETA3000在待机M中只消耗电池2uA的工作电流。ETA3000有效地提高了串联电池的性能和寿命。
————————————————
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/kingboj/article/details/134349560
|
楼主
标题置顶
标题高亮
