干货分享！电源管理系统BMS被动均衡详解

一直以来，对于电动车BMS技术路线的争论，主要都是集中在BMS系统，该采用主动均衡，还是被动均衡技术。有人说被动均衡更适合当前动力电池发展现状，对电池的寿命影响较小；也有人认为主动均衡对提升电动汽车整体的运营效果、驾驶体验有显著的帮助。针对目前，国内众多车企及电池模组厂商均大力宣传主动均衡技术，甚至当时有广泛流传的言语，"主动均衡技术已领先国外产品，主动均衡已经达到延长电池寿命30%，增加续航里程20%。"但放眼目前电动车电池管理领域市场，无论是HEV、还是PHEV，BMS系统均大多采用被动均衡技术。那么设计BMS该采用哪种均衡技术会更好？
主动均衡 vs 被动均衡 谁能发挥电池组最大效益

什么是主动/被动均衡？
顾名思义，被动均衡就是将单体电池中容量稍多的个体消耗掉，实现整体的均衡。主动均衡则是将单体能量稍高的能量通过储能环节转移到能量稍低的电池上去。实现的是一种主动分配的效果。

BMS被动均衡技术先于主动均衡在电动市场中应用，技术也较为成熟些。被动均衡结构更为简单，使用比较广泛；而主动均衡则较为复杂，变压器方案的设计以及开关矩阵的设计无疑会使成本增加明显。

但被动均衡也有显著的缺点，由于结构简单制作成本低，采用电阻耗能产生热量，从而会使整个系统的效率降低。主动均衡相比采用能量传递分配的原则，因而能量利用率相比被动均衡更高。

有人说国内电池生产工艺不够好，电池一致性离散程度比较大，因而大多自主选择主动均衡；也有人说被动均衡比较耗电，以特斯拉Model S 96节电池组为例，特斯拉电动使用松下特制18650锂电池，在电池一致性方面表现良好，在均衡电流为0.1安培的时候，最差的情况下为95 节电池均需要放电，而总结起来也就消耗几十瓦功率，相比还比不上汽车前大灯的工作功率，而且这也极大的延长了电池的使用寿命。

一般来讲，被动均衡适合于小容量、低串数的锂电池组应用，主动均衡适用于高串数、大容量的动力型锂电池组应用。与其说哪种均衡技术更好，不如说这背后需要采用的策略更为重要。

德州仪器（TI）bq76PL455A 16节EV/HEV集成电池监视器及保护器

- 具有无源电池平衡功能的 16 节电池监视器

bq76PL455A-Q1 简化电路图

（1）特性

· 每个器件可监视和均衡6 至 16 节电池

· 高精度监视

- 具有内部基准的 14 位高性能模数转换器 （ADC）

- 全部电芯的总转换时间 2.4ms（标称值）

- 八个 AUX 输入，用于温度传感器和其他传感器，输入电压范围为 0V 至 5V

- 内部精密基准

· 集成保护器，为过压 （OV） 和欠压 （UV） 比较器提供独立的 Vref 并具有可编程的 VCELL 设定值

· 专为高系统稳健性而设计

- 最高 1Mb/s 可堆叠隔离差分 UART

- 多达 16 个采用双绞线以菊花链形式连接的集成电路 （IC）

- 通过了大电流注入 （BCI） 测试

- 专为提供可靠的热插拔性能而设计

· 通过外部 N 沟道 FET 支持被动均衡，通过 EMB1428Q/EMB1499Q 支持主动均衡

· 可帮助客户满足功能安全标准要求（例如，ISO26262）

- 内置自检，可验证定义的内部功能

- 支持开路检测

· 具有符合 AEC-Q100 标准的下列结果：

- 器件温度等级 2：-40°C 至 105°C 的环境运行温度范围

- 器件人体模型 （HBM） 静电放电 （ESD） 分类等级 2

- 器件充电器件模型 （CDM） ESD 分类等级 C3

（2）应用

· 电动及混合动力汽车（EV、HEV、PHEV 和轻度混合动力）

· 48V 系统（单芯片解决方案）

· 储能系统 （ESS） 和不间断电源 （UPS）

· 电动自行车，电动踏板车

（3）说明

bq76PL455A-Q1 器件是一款集成式 16 节电池监视和保护器件，旨在满足高可靠性汽车应用的 需求。凭借集成的高速、差分、电容隔离式通信接口，最多允许十六个 bq76PL455A-Q1 器件通过单个高速通用异步收发器 （UART） 接口与主机通信。

bq76PL455A-Q1 可监视和检测多种不同的故障状态，包括过压、欠压、过热和通信故障。该器件包含六个 GPIO 端口和八个模拟 AUX ADC 输入，用于实现附加的监视和可编程功能。此外，还具备辅助热关断功能，进一步为自身加强保护。

美信（Maxim）ECU电源管理及电压调节

ECU 电源整体方案图

针对目前越来越重要的汽车电源管理及稳压电路要求，Maxim提供多种类型的PMIC、DC-DC转换器和电压调节器件，满足日趋见长的汽车电源管理需求。

在汽车电子控制应用设计中，随着汽车中控制模块、传感器以及执行器数量的增加，就需要电压稳压器和DC-DC转换器来管理每种设备中负载点的电源。Maxim提供汽车电源管理单元（PMIC）、多种高压/低压降压型开关调节器，车载升压型开关调节器、车载线性电压调节器等等。