新能源和電動汽車的發展，都會(hui) 用到能量密度比較高的鋰電池。而鋰電池串聯使用過程中，為(wei) 了保證電池電壓的一致性，必然會(hui) 用到電壓均衡電路。今天跟大家一起分享一下，我在工作中用過幾種電池的均衡電路，希望對大家有所幫助。最簡單的均衡電路就是負載消耗型均衡，也就是在每節電池上並聯一個(ge) 電阻，串聯一個(ge) 開關(guan) 做控製。當某節電池電壓過高時，打開開關(guan) ，充電電流通過電阻分流，這樣電壓高的電池充電電流小，電壓低的電池充電電流大，通過這種方式來實現電池電壓的均衡。但這種方式隻能適用於(yu) 小容量電池，對於(yu) 大容量電池來說是不現實的。

負載消耗性均衡的示意圖

第二種均衡方法我沒有實驗過，就是飛渡電容法。簡單的說就是每一節電池並聯一個(ge) 電容，通過開關(guan) 這個(ge) 電容既可以並聯到本身這節電池上，也可以並聯到相鄰的電池。當某節電池電壓過高，首先將電容與(yu) 電池並聯，電容電壓與(yu) 電池一致，然後將電容切換到相鄰的電池，電容給電池放電。實現能量的轉移。由於(yu) 電容並不消耗能量，所以可以實現能量的無損轉移。但這種方式太繁瑣了，現在的動力電池動不動幾十節串聯，要是采用這種方式，需要很多開關(guan) 來控製。

飛渡電容法工作原理圖，隻是畫出相鄰兩(liang) 節電池的均衡原理圖。

第一次做均衡，是做的一款動力電池組的充電，電池容量 80ah 的兩(liang) 組並聯，要求均衡電流為(wei) 10a。原來了解的一點均衡的原理根本不夠用，這麽(me) 大電流都相當於(yu) 一個(ge) 一個(ge) 的小模塊了，最後還真的是采用 n 個(ge) 小模塊串聯，每節電池並聯一個(ge) 小模塊，如果單體(ti) 電池電壓低於(yu) 設定值，啟動相應的並聯模塊，對低電壓電池啟動充電，補充能量提升電壓，實現均衡。

下圖為(wei) 當時采用的均衡電路的示意圖，DC-DC 輸入母線既可以是電池電壓，也可以是別的模塊提供的直流輸入，根據需要靈活配置。

主動均衡方法可以采用我前麵提到的一個(ge) 變壓器多路輸出的方法。如果你想利用下麵的電路示意圖，做一個(ge) 多路輸出的反激電源，利用各個(ge) 模塊的輸出電壓來對電池實現均衡，我估計你需要很深的功力才可以，因為(wei) 單單交叉調整率這一項就很難。但是，利用這個(ge) 電路，我們(men) 可以換一下思路，各路輸出不需要穩壓，當然為(wei) 了防止開路損壞輸出電容，我們(men) 可以做一個(ge) 簡單的原邊反饋。然後在每路輸出到電池之間串聯一個(ge) 電子開關(guan) ，由於(yu) 這種均衡是配合電池管理係統一起工作的，因此每路輸出隻要串聯一個(ge) 電子開關(guan) ，由管理單元控製即可，哪路電壓地我們(men) 就可以打開這個(ge) 電子開關(guan) ，有電源輸出給該節電池充電，直到所有單體(ti) 電池電壓達到我們(men) 的期望值。

采用這種均衡方法，曾經做過 1000AH，7串電池及 300AH，80串電池的均衡，均衡完成後，所有單體(ti) 電池電壓可以達到 5mV 以內(nei) 。

多繞組變壓器法結構圖

主動均衡也可以采用能量轉移的方法。所謂能量轉移，既可以是從(cong) 整組電壓取能量向低電壓補充，也可以是從(cong) 將電壓過高的電池取能量向整組電壓反饋。我在一款通訊電源電源係統中用過第二種方式實現過電池均衡。電路原理圖如下：

當時做的是16串鋰電池的均衡，分成了兩(liang) 組，每組8隻電池串聯，這裏隻畫了6隻描述工作原理。如果電池 B5 電壓過高，控製 Q5 以 PWM 模式工作，當 Q5 開通，電感 L5 儲(chu) 能；當 Q5 關(guan) 閉，電感儲(chu) 存的能量就會(hui) 通過 D5 給電池 B1-B4 充電，降低 B5 電池電壓抬高其餘(yu) 電池電壓，利用同樣的原理可以分析其餘(yu) 電池組電壓過高時候的工作過程。

在試驗過程中，兩(liang) 組之間各自采用這種方式均衡。當兩(liang) 組之間出現偏差的時候，就可以采用雙向 DC-DC 進行能量轉換了，這樣采用的模塊數量較少，設計比較方便。我當時沒有采用雙向 DC-DC，而是簡單的采用能量消耗性做兩(liang) 組之間電池的均衡。從(cong) 最終的試驗效果來看，電池均衡還是比較不錯的。

在均衡過程中，如果對每節電池提供一路充電模塊感覺屬於(yu) 殺雞用牛刀，能量消耗型有達不到技術要求，也就是需要主動均衡，那麽(me) 前麵提到的變壓器一拖多輸出的方法，也許更適合你的需要，采用合適的變壓器，做原邊反饋限流的多路輸出反激電源即可。其實，隨著動力電池的應用發展，不僅(jin) 均衡，電池過充過放的保護，也就是我們(men) 常說的保護板的應用也會(hui) 越來越廣闊。我們(men) 知道原來的18650電芯，十幾串的保護板用 ic 很常見，實現短路、過充保護、過放保護。但如果是幾十串的電芯呢，不知道有沒有接觸過這方麵資料的網友，可以一起交流下。

這就是截止目前為(wei) 止，我試驗過的四種電池均衡的方式，均衡的電池從(cong) 2AH 到 1000AH，串聯的節數從(cong) 7串到120串。個(ge) 人感覺如下：

1. 對於(yu) 10AH 以內(nei) 的電池組，采用能量消耗型可能是比較好的選擇，控製簡單。

2. 對於(yu) 幾十 AH 的電池組來說，采用一拖多的反激變壓器，結合電池采樣部分來做電池均衡應該是可行的。

3.對於(yu) 上百 AH 的電池組來說，可能采用獨立的充電模塊會(hui) 好一些，因為(wei) 上百 AH 的電池，均衡電流都在10多 A 左右，如果串聯節數再多一些，均衡功率都很大，引線到電池外，采用外部 DC-DC 或 AC-DC 均衡也許更安全。目前的均衡都是以電池電壓一致作為(wei) 均衡的結束條件，但隨著 SOC 計算越來越準確，容量一致的均衡應該是未來發展的趨勢。