关于保护板的均衡技术知识普及

(原)幸福锂电 · 发表于 2017-4-13 13:43:29

分为两大类
1、被动电阻式放电均衡

原理：通过每一串直接串联一个小电阻和小开关，开关通常为三极管或者小的场效应管，只要检测到电池电压不一致时候，对应的三极管或者MOS导通，电阻把高的这一串的电放掉一点，如此反复，最终达到电压一致性

  如果是人去操作这个事儿，你拿个小电阻和一个万用表，不停的用万用表量每一串的电压，哪一串高，你就用电阻短接这一串放放电，只不过这个工步是用电路去完成

被动均衡的策略管理又细分为：
  1.1  凡是电压高于均衡起控点的，都特么的齐刷刷放到均衡起控点，比如均衡起控点是3.5V，那么均衡完毕后所有的电池电压都是3.5V（铁锂电如果静置后电压低于3.5V的自然也拉不到3.5V，但至少保证所有串的电芯电压在均衡灯不亮时候都在3.5V以下....
   这种均衡是最原始、也是最简单的均衡方式，常见的有431分压均衡，或者专门的均衡IC，比如宏康、MM都有相应的均衡IC
优点：便宜、简单
缺点：不论是431还是专门的均衡IC，精度一般都在20MV左右。。。。此外，不论电池一致性咋样，都会拉低，而且在均衡时候由于线损也会导致检测电压略有不准，特别是在大电流均衡下，压差更大，所以一般都是做在50ma的均衡电流，应用于2轮车的场景

1.2 开关导通开启均衡策略会相对复杂一点，必须满足2个条件的与才开启均衡： 1、要开启的这一串电压必须高于均衡起控点；2、最高电压的这一串和最低的这一串的压差必须大于平衡开启压差，以均衡起控点 3.50V 压差开启30mv为例，如果电池都是3.51 3.52 ，那么均衡是不会开启的，哪怕到3.61 6.62，均衡也不会开启，这样就避免了在一致性好的情况下均衡开启造成不必要的耗电及发热。。。。这种会常见于硬件版本的4路 5路IC当中，如比亚迪BM3451，螺母5233，O2 8905等4串5串1个IC管理的当中，较1.1的均衡策略复杂一点，但精度也差不多

1.3 前端AFE采集+MCU模式，常见于更高等级的保护板当中，也就是大家所说的BMS了，除了满足策略1.2的参数都可调以外，还提供脉冲式均衡，也就是假设1秒一个均衡脉冲，750ms用于放电，250ms是关闭后探测电压，这样的优点是检测电压精度会高（为什么要做脉冲呢，大家都用过EBD或者相关内阻仪，都是四线制测量法则，也就是承载与信号线相分离，这样测量更精准，用到BMS来讲，因为4线太复杂，所以就2线制，但是2线也划分时隙，一个时隙用于放电，然后下一个时隙用于探测电压....
有了MCU，自然就好玩多了，可以定义非常非常多的策略，比如维护深度均衡半年开启一次，日常使用均衡不开启等等等等。。。。

被动均衡有个最大的弊端，就是无论如何均衡，电池的容量依然遵循木桶效应原理，也就是总容量依然是根据单串落后的那一串容量走，10AH和100AH的电池串联，也是10AH的电池组，所以均衡仅仅是取到因自放电差异、内阻差异引起的一致性为主，还有就是BMS取电导致的电池不均匀的的问题

有的屌丝往往说他需要1A 2A均衡电流，200ma都嫌小，如果是根据1.1模式去做，加大均衡电流，不外乎就是均衡开启的三极管或者MOS换个大一点的型号，然后均衡电阻功率用大一点的罢了，电路上不是什么难事儿，但是难的是假设你1A电流均衡，根据经典欧姆定理，P=UI，24路同时开启时候总功率是24路*4V*1A=96W，你先尝试下把一个100W的灯泡放在你密封的电池箱体里，然后通上电，看看会什么情况再说吧。。。。

2、主动无损式电量补偿均衡
  说到主动均衡，大家都明白，也都学过连通器原理
  主动和被动，有的人明明是电阻放电式均衡也说是主动均衡，他所说的主动的意思是策略是他定义的罢了。真正的无损式均衡是电量补偿法则，细分来讲又有2大类

1、总压集中取电再回灌

原理是从电池总压取电，通过隔离DC-DC转换成单串的电压，转换成的这单串的电压再往电压低的当中充电，所以电不会白白浪费掉。这个均衡能力取决于你隔离DC-DC的电流能力和相应的开关过流能力。这个做到5A均衡电流不在话下

2、飞度电容法则

原理是如果电池有ABCDEF....串数，当A和B有压差较大时候，A----电容----B中转搬运电量，如果两两相邻的不停搬运，最终的结果也是每一串的电压一样，这个取决于器件的过流，一般飞度电容法则均衡电量也都能达到1A 2A

不论是总压取电还是飞度电容，因为电池串联后，每串电池都不是共地，所以要做隔离，不然会导致各种问题，这么多串数，都做隔离，那么成本会非常非常高，而且器件会很多很多，多个器件多个故障点，主动无损式均衡看是美好，实际也应用不多，也就是这个原因，成本和可靠性。。。。所以主动均衡往往会用在大型储能和汽车级的产品，一个7240电池，你还上个主动均衡，我还是建议你把钱花在买高品质电芯上吧。。。。

kaivaya8 · 发表于 2017-4-13 13:57:06

先留脚印下午好好补习下

雄霸天下 · 发表于 2017-4-13 14:10:05

谢谢河马科普

(原)XIANGDONG · 发表于 2017-4-13 14:12:17

符工，快快来块测试下

tyuka · 发表于 2017-4-13 14:15:13

学习一下。。。。。

kaivaya8 · 发表于 2017-4-13 14:24:01

仔细看完了原来是这样所谓的主动均衡成本和稳定性都不成熟，看来被动均衡还是可以的只要提高电压检测的精度，均衡电流在1安左右就能达到2轮的要求

(原)蒋小王 · 发表于 2017-4-13 15:25:36

1A均衡电流，对于被动均衡，估计发热量太大了，除非装个类似电流风扇那样的外置保护板装置了，这不现实。回到主动均衡，目前成本等因素也确实难普及。

(原)zhangjunlvshi · 发表于 2017-4-13 15:30:08

学习

(原)GH自由人 · 发表于 2017-4-13 15:45:54

不错的经验科普帖，最后的一句话真是画龙点睛啊。

(原)zexbao · 发表于 2017-4-13 16:30:35

仔细看完了，谢谢科普

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