圖1. 電池單元均衡典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

電池單元間不匹配會(huì)顯著縮短運(yùn)行時(shí)間

電池單元間的容量或SoC不匹配可能會(huì)嚴(yán)重降低電池包可用容量，除非均衡電池單元。為使電池包容量最大化，要求在電池包充電和放電期間，電池單元是均衡的。在圖2所示的例子中，一個(gè)10單元串聯(lián)電池包由（標(biāo)稱）100 安時(shí)電池單元組成，最小容量單元與最大容量單元的容量誤差為±10%，對(duì)該電池包充電和放電，直至達(dá)到預(yù)定SoC限值。如果SoC值限制在30%和70%之間，并且不進(jìn)行均衡，則經(jīng)過一次完全充電/放電循環(huán)之后，電池包可用容量相對(duì)于理論可用容量減少25%。被動(dòng)均衡理論上可以在電池包充電階段均衡各電池單元的SoC，但在放電期間，無法阻止第10個(gè)單元先于其他單元達(dá)到30%的SoC水平。即使在電池包充電期間進(jìn)行被動(dòng)均衡，在電池包放電期間也會(huì)損失可觀的容量（不可用）。只有主動(dòng)均衡解決方案才能恢復(fù)容量，在電池包放電期間將電荷從高SoC單元重新分配給低SoC單元。

圖2. 電池單元間不匹配導(dǎo)致電池包容量損失的例子。

圖3顯示了使用理想主動(dòng)均衡功能可以100%恢復(fù)因電池單元間不匹配而導(dǎo)致的容量損失。在穩(wěn)態(tài)使用期間，當(dāng)電池包從70% SoC 的完全充電狀態(tài)放電時(shí)，必須從第1個(gè)單元（最高容量電池單元）中取出存儲(chǔ)的電荷并轉(zhuǎn)移到第10個(gè)單元（最低容量電池單元），否則第10個(gè)單元會(huì)先于其他單元達(dá)到最小30%的SoC點(diǎn)，導(dǎo)致電池包必須停止放電以防壽命進(jìn)一步縮短。類似地，在充電階段必須將電荷從第10個(gè)單元中移除，重新分配到第1個(gè)單元，否則第10個(gè)單元會(huì)率先達(dá)到70%的SoC上限，導(dǎo)致充電周期必須停止。在電池包使用壽命中的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)，電池單元老化的差異將不可避免地造成電池單元之間的容量不匹配。只有主動(dòng)均衡解決方案才能恢復(fù)容量，根據(jù)需要將電荷從高SoC單元重新分配給低SoC單元。為在電池包使用壽命期間實(shí)現(xiàn)最大容量，需要通過主動(dòng)均衡解決方案來給單個(gè)電池單元有效充電和放電，以使整個(gè)電池包維持SoC均衡。

圖3. 理想主動(dòng)均衡實(shí)現(xiàn)容量恢復(fù)。

高效率、雙向均衡提供最高容量恢復(fù)

（見圖4）是專為滿足高性能主動(dòng)均衡需求而設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品。高效率、雙向、主動(dòng)均衡控制IC LTC3300-2是高性能BMS系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。每個(gè)IC可以同時(shí)均衡多達(dá)6個(gè)串聯(lián)連接的鋰離子或磷酸鐵鋰電池單元。