BMS的主要功能均衡管理

` BMS的一个很重要的功能就是维持电池组中的电芯具有同样的荷
电状态（SOC），这就涉及状态均衡。电池是在规范的标准约東下制造的，
但是从工厂发货的时候电池的电压或SOC也许没有那么一致。不仅如
此，与大多数其他电池一样，锂离子电池随着时间的推移有可能发生漏
电或者自放电。例如，如果电池在发货的时候是3．7V、100％S0C，当
电芯到组装企业的时候，也许soC已经降到995％
大型锂离子电池组通常由成百上千的电芯组成，电芯到电池组装工
程师手中的时候SOC或许会有稍微不同。这个差异看起来非常小，但
这种略微的差异在电池系统开始工作的时候也许会产生很大的麻烦。这
是因为SOC最小的电芯限制了电池组的充电和放电的能力
一个简单的例子也许可以帮助理解这个事情。在图8．5的例子中有
三个电芯，其中两个电芯具有相同的SOC，而第三个电芯的容量稍微低
点，即这组电芯的状态是不均衡的。当电芯以相同电流被全部放电的
时候，1号电芯将会比其他两个电芯早达到放电终点，这时电池组就会

停止放电，因为继续放电会损害1号电芯。这就意味着，2号和3号电
芯里面的电量不能初底放出，电池组总是会有剩余的不可用电量遗留下
来见图8．0。随着循环的增加，各个电芯充放电的SOC差异也会增加，
最弱的电芯要比其他的电芯工作得更努力，最终导致这个电芯过早失
效、甚至整个电池系统失效。所以尽可能确保每个电芯处于相同的SOC
是非常重要的，这也是BMS的重要目的和功能。就像 David Andrea描
述的一样，均衡是指使电池组中每个电芯的SOC达到相近的水平，以
尽最大可能来发挥整个电池组的容量5l
图85额定容量相同、SOC不同的电芯放电前的实际容量状态示意图
未用容量
图86额定容量相同、SOC不同的电芯放电后的实际容量示意图
如果电芯是通过并联的方式连接的，那么它们之间会实现自动均
衡。然而每一组并联的电芯模组之间还是需要进行均衡。知道了均衡的
重要性，我们接下来需要了解什么时候需要进行均衡。目前市场上的大
多数BMS系统在储能系统充电时进行电池均衡，这样做的原因如下。
首先，平衡通常需要大量的时间，为了准确测量储能系统中电池的容量
电压，电池必在非使用状态。其理系线1m压，建油必要处于停止使用状。ラ
了精确测量电范的容量和电对于混合电动车来说，理论上较长时间高速行驶的期间也可以进行电池均，困为此时电池基本上没有被使用。但这样会产生另外一个
题，BMS如何判断汽行驶在高璃公路上并且判定此时可以平衡电龙？
过监掉轮子的速度或可以判断年辆的行驶状态，但还需要确保车辆
在高速路上行驶的时间足够长，才可以完成电花的平衡过程
我们可以举个形象的例子来理解电均衡的方法。假设玩一个游
戏，在这个游戏中，桌子上一共有三个玻璃杯。你需要将它们装满水
最后再把这儿个玻璃杯的水倒空，但是我们必须道守一些规则：第一，
你必须使用特殊的具有通道的装置，使三个玻璃杯在同样的时间装同
样量的水第二・如果有一个杯子的水满了，就停止装水，无论其他
杯子里的水製了多少」第三，必刻使用另一个工具同时从三个杯子里
例出相同量的水1第四，如果其中的一个杯子已经倒空了，则停止操作
现在就开始这个游戏，止我们看看会发生什么。三个杯子的初始状态比不同SOC的电芯。三只存积相同的水里装有不同量的水，类比额定容量相同但
具有不同SOC的电
为了更好地展示游戏结果，我们将图中水的位置画得夸张了一些
然而，结果却是显面易见的：当你开始通过通道将水倒入玻璃杯中的时
候，最后一个玻璃杯首先装满水。现在你可以看到其他两个玻璃杯仍然
具有空间装水，特别是第一个玻璃杯离装满水还相差根远（见图88）
88以相同的速度加水，初始状态东量较多的杯子被最早灌满
比不同SOC的电艺进行充电时的情况
从这个游戏中可以看出，实现电芯均衡可以有两种方式。一种是从
满的玻璃杯倒出一些水，另一种是将水从满的玻璃杯中转移到水少的玻
璃杯中。同样，一共有两种方法让离子电池组内的电芯实现状态均衡，
这两种方法最大的区别就是如何处理电芯的能量。在下一部分，我们将
会描述这两种方法，即主动式和被动式均衡。
动式均衡
在被动式均衡中、高SOC电芯中多余的能量将被消耗掉。消耗的
方式有根多种。但是最常使用的是用电阻将多余能量转换成热。当然
这就意味着需要将合适大小的电阻组装到监测电芯的从属电路板中。

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