因每个电池的容量、内阻和电压等参数值不能完全一致,这种差异导致充电时容量最小的电池容易过充,过放,受损后最小的电池容量变得更小,进入恶性循环。因此单体电池的一致性会直接影响到整组电池的充放电特性及电池组容量降低。电芯的不一致性表现主要包括四点:SOC、内阻、自放电电流、容量。但是均衡不能完全解决这4个差异点,均衡只能弥补SOC的差异,解决自放电不一致的问题。但对于内阻和容量来说,均衡是无能为力的。
均衡是用来消除电芯的SOC差异,理想状态下,它时刻保持每一个电芯的SOC相同,让所有电芯同步到达充放电的上下电压限值,让电池组可利用的容量变大。SOC差异有两种场景,一是电芯容量相同,而SOC不同;二是电芯的容量不同,SOC也不同。下图是场景一,电芯的容量相同,SOC不同;其中SOC最小的电芯最先到达放电下限(假设25% SOC是下限),SOC最大的电芯最先到达充电上限;在均衡的作用下,所有电芯保持相同的SOC进行充放电。
均衡对于不同容量的电芯(场景二),如下图,电芯的容量不同,SOC也不同;这样容量最少的电芯最先充满电,也最先放完电;在均衡的作用下,所有的电芯保持相同的SOC进行充放电。
所以均衡对于电芯来讲是一个很重要的功能,而均衡功能的实现方案分为两种,主动均衡和被动均衡;
被动均衡的工作原理是把电放给均衡电阻,使均衡电阻通过发热来消耗电量。被动均衡的缺点是只能做充电均衡,放电时不作均衡。在充电均衡中,多余的能量是作为热量释放掉的,使得整个系统的效率低,功耗高,发热高,通常均衡电流比较小。其优点是电路结构简单,成本较低。
电池的主动均衡是指:无论锂电池组在充电、放电还是静置过程中,都可以对于电池单体电芯之间的差异性进行主动均衡,以解决电池成组后由于自身和使用过程中产生的各种不一致性问题。
主动均衡的工作原理是转移能量而非多余电量损耗。当电池出现一定的压差,BMS启动均衡控制,高电压电池向低电压电池进行能量转移,提高低电压电芯的电压,通过“削高填低”的方式使整个电池组内所有电池电压平衡,即:即能量转移式均衡。从而延长了电池系统的运行时间,提升续航能力。与被动均衡相比,主动均衡具有能量使用效率高,均衡时产生的热量低等优点。
100BALANCE均衡宝主动均衡保护板,可以实现最大持续 1A 的均衡电流。均衡宝主动均衡保护板采用的是双向DCDC主动均衡技术。双向DC-DC电路是一种能够实现电能双向转换的电路,其原理是基于DC-DC变换器的原理。将单体能量高的转移到单体能量低的电池,或用整组能量补充到单体最低电池,在实施的过程中通过储能环节把能量重新进行分配,最大程度的保证电池一致性、提高电池续航里程、延缓电池衰老。