【经验】电池管理中主动均衡与被动均衡谁更胜一筹？—从目的、设计、优缺点三方面做比较分析

时间： 2022-06-15 来源：恩智测控

技术问答

选型帮助

研发客服

商务客服

主动均衡和被动均衡，是电动汽车BMS业界争论热点之一。像极了华山剑派的气宗和剑宗，业内争论的不亦乐乎，业外看的是不明所以。本文恩智测控将为您详细分析在电池管理中主动均衡与被动均衡到底谁更胜一筹。　

没有均衡的锂电池组就像是得不到保养的发动机，没有均衡功能的BMS只是一个数据采集器，很难称得上是管理系统。主动均衡和被动均衡都是为了消除电池组的不一致性，但两者的实现原理可谓是截然相反。

因为也有人把依靠算法由BMS主动发起的均衡都定义为主动均衡，为避免歧义，这里把凡是使用电阻耗散能量的均衡都称为被动均衡，凡是通过能量转移实现的均衡都称为主动均衡。

基本电池组设计原则：

为什么电池要做主被动均衡，首先我们了解一下基本电池组设计原则。

· 当第一个单电池充满电时，必须停止充电。

· 当第一个单电池无电时，放电必须终止。

· 弱蓄电池节比强蓄电池老化得更快。

· 弱蓄程度最高的电池节将最终限制电池组的可用电量(最弱环节)。

· 电池组中的系统温度梯度使运行在较高平均温度的电池节变弱。

· 在不使用均衡的情况下，在每个充放电周期中，最弱蓄和最强蓄单电池之间的电压差将增加。最终，其中一个单电将始终接近最大电压，而另外一个单电池接近最低电压→从而阻碍了电池组的充放电能力。

由于这些电池再也不会像它们最初使用时那么互相匹配，而且由于我们的安装方式将使它们处于不同的温度环境中，我必须做好单电池均衡。

锂离子电池主要出现两种不匹配；充电不匹配和容量不匹配。充电不匹配在容量相同的单电池所容纳的充电量逐渐产生差别时出现。容量不匹配出现在同时使用初始容量不同的电池节时。由于电池组通常由几乎在同一时间生产的单电池组装而成，这些单电池的制造工艺也相差无几，所以单电池通常情况下匹配良好。然而，如果电池组由来源不明的单电池组装而成，或者在制造工艺方面差别很大的话，也有可能出现容量不匹配。

主动均衡VS被动均衡

1.目的

电池系统组是由众多电池串联而成的，每一节电池不可能完全一样，当第一个单电池充满电时，必须停止充电。当第一个单电池无电时，放电必须终止。均衡的意义在于利用电子技术，使锂离子电池单体电压偏差保持在预期的范围内，实现整体可用可控，从而保证每个单体电池在正常的使用时不发生损坏，延长其使用寿命。

2.设计比较
被动均衡一般通过电阻放电的方式，对电压较高的电池进行放电，以热量形式释放电量，在充电过程中为其他电池争取更多充电时间。

主动均衡是一种复杂的均衡技术，在充电和放电循环期间，使得电池单元内的电荷得到重新分配，从而缩短充电时间，延长放电使用时间。放电模式下一般采用底部均衡策略，充电模式下一般采用顶部均衡策略。

3.优缺点比较

结语

BMS概念和产品最早是由国外提出，国外半导体厂商最先设计出专用IC,开始只是检测电压和温度，后来均衡的概念提出后，就采用了电阻放电的方法并将这个功能加入到IC中(因为这个放电控制的功能容易集成进芯片里)，现在广泛应用的TI\MAXIM\LINER均有此类芯片在产，有的是将开关驱动做到芯片里，有的甚至试图将开关也做进了芯片里。

从上面的被动均衡原理及示意图中我们可以看出，如果电池组比作木桶，串接的电池就是组成木桶的板，电量低的电池是短板，电量高的就是长板，被动均衡做的工作就是“截长不补短”。电量高的电池中的能量变成热耗散掉，电能使用效率低。不仅如此，因为将电能转变成热量耗散，带来了两难的问题，这就是如果均衡电流大，热量就多，最后如何散热成为问题;如果均衡电流小，那么在大容量电池组中、电量差别大的情况下所起到的电量平衡作用效率很低，要达到平衡需要很长时间，在应用中有种隔靴搔痒的感觉。权衡利弊，所以现在被动均衡的电流一般都在百毫安(100mA)级别。

因为被动均衡的局限，主动均衡的概念得以提出并发展。主动均衡是把高能量电池中的能量转移到低能量电池中，相当于对木板“截长补短”。因为不像被动均衡只有“截”，在如何“补”的问题上业内充分发挥了各自的优势和想象力，主动均衡的方案可谓异彩纷呈。

主动均衡带来的好处显而易见：效率高，能量被转移，损耗只是变压器线圈损耗，占比小;均衡电流可以设计的大，达到几安甚至10A级别，均衡见效快。虽然有这些好处，主动均衡也带来了新的问题。首先是结构复杂，尤其是变压器方案。几十串甚至上百串电池需要的开关矩阵如何设计，驱动要怎么控制，这都是令人头痛的问题，所以这也是为什么至今主动均衡功能无法完全集成进专用IC的原因。半导体厂家一直希望能做出大一统的芯片，但在BMS上实在是力有不逮。对BMS整机厂家也是如此，主动均衡电路结构方面，少有厂家的设计可以令人耳目一新，击节叫好。其次是成本问题，复杂的结构必然带来复杂的电路，成本与故障率上升是必然的。

因两种均衡功能各有利弊，在这里小智建议大家电池一致性较好的，可以选择被动均衡，而电池一致性离散程度比较大，则可以考虑选择主动均衡。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本文由犀牛先生转载自恩智测控，原文标题为:小智科普丨电池管理中主动均衡VS被动均衡,到底谁更胜一筹？，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。

全部评论（0）

暂无评论

简化电动汽车充电器和光伏逆变器的高压电流检测

在电动汽车充电器中，电流传感器用于测量输入交流电源、直流/直流转换器和输出电源等位置的电流，以确认充电器是否正确地将交流电输送到电动汽车的车载充电器系统，或者将直流电直接输送到电池。如今，400V 电池正在朝着 800V 甚至更高电压的方向发展，以实现更大功率和快速充电。

设计经验发布时间 : 2023-11-23

【经验】恩智测控针对正负极接反问题分享三种直流电源防反接电路设计

电子产品设备在使用的过程中最容易且最致命的一个错误操作就是：正负极接反，通常轻则烧毁电源电路器件，重则烧毁MCU、昂贵的核心元器件。恩智测控分享几种常用的防反接电源电路设计：1、二极管防反接电路，2、桥式整流管防反接电路。

设计经验发布时间 : 2022-08-01

【经验】电动汽车与自动化磁模拟生成

电力电子学目前的发展趋势是越来越高频化，以降低无源元件的重量和体积。GaN和SiC技术中半导体技术的发展对其起到了推动作用，推出了体积更小、效率更高的转换器产品。但切换频率增加也会对磁性元件设计带来新的问题。本文普莱默将为大家介绍电动汽车与自动化磁模拟生成。

设计经验发布时间 : 2023-02-24

恩智测控（NGI）为智能设备与测控仪器的专业制造商，在2011年发布国内第一台超级电容测试仪，填补国内行业空白。公司现拥有了广泛的测控和电子技术类产品线，如电源＆电子负载产品线，电池模拟器产品线、NXI测控产品线、充放电测试产品线及各种专业测试系统等，并致力于为客户提供电池、汽车电子、燃料电池、消费类智能终端、新能源汽车、半导体等行业应用解决方案。

电池模拟器电子负载

授权代理商 - 深圳市世强元件网络有限公司线上商城技术资料

展开

楼氏洞察 | 探索电动汽车技术发展的最新趋势（上）：转向宽带隙半导体

本文将着眼于目前正在密切关注的影响电动汽车开发的三个关键趋势：包括半导体的发展变化、作为控制成本的车载系统集成以及电动汽车充电生态系统的演变。本文介绍转向宽带隙半导体趋势。

原厂动态发布时间 : 2024-07-25

【仪器】恩智测控推出2400V/1600V超高压高速大功率可编程直流电子负载N69200系列

恩智测控推出2400V/1600V超高压高速N69200系列大功率可编程直流电子负载。广泛应用于高压开关电源，电动汽车与充电桩模块，储能系统，半导体，航空航天等1200V以上高压测试场景。

产品发布时间 : 2024-10-22

恩智测控（NGI）测试仪器（电池模拟器/电子负载/直流电源）选型指南

目录- 电池模拟器/电子负载/直流电源

型号- N83624-15-01,N6180L,N68108-150-270,N68108-1000-90,N68096-600-240,N68024-150-200,N6140DP,N6927-1200-270,N8331CP,N6180C,N6180A,N6180B,N6180H,N6180E,N8358-05-05,N68084-1000-210,N83624-06-05,N6140DE,N68096-1000-80,N83624-06-03,N83624-06-01,N68024-600-020,N6112-500-5,N68024-1000-060,N68144-150-1200,N68096-1000-240,N68036-600-090,N68108-1000-270,N68132-1000-110,N6112-120-20,N68084-150-700,N68096-600-80,N6904-120-160,N6218-150-90,N68072-150-180,N6948-1200-480,N6112-60-20,N68036-150-300,N68036-1000-030,N6915-1200-450,T62401,N6142BP,N68048-1000-120,N68072-150-600,N68060-150-150,N62406-40-1200,N68120-150-300,N62401-40-200,N6945-1200-450,N68132-150-1100,N8330E,N8330D,N8330C,N68120-1000-100,N8330B,N8330A,N6142BE,N62402-40-400,N6908-120-320,N6212-60-100,N6142CP,N68048-150-400,N68084-150-210,N68120-600-300,N68036-150-90,N68120-150-1000,N68048-150-120,N6906-1200-180,N68048-600-120,N6903-120-120,N8331C,N8331B,N8331A,N6218-60-150,N6142CE,N6141BP,N6142DP,N68024-150-60,N68072-1000-180,N68072-1000-060,N68060-600-150,N68132-600-330,N6942-1200-420,N6206-600-10,N62405-40-1000,N68024-600-060,N68024-1000-020,N8352E,N8358-15-01,N68108-600-90,N8352D,N8352C,N6218-600-30,N8352B,N8352A,N8358-15-05,N6142DE,N68084-600-70,N6141BE,N6912-1200-360,N6140AP,N8358-06-01,N6141CP,N8352F,N68132-150-330,N8358-06-02,N8358-06-03,N68144-1000-360,NW6900,N68108-150-900,N6212-600-20,N68144-1000-120,N68084-600-210,N6206-60-50,N68060-1000-150,N6141CE,N6140AE,N6212-150-100,N6141DP,N68048-1000-040,N68132-600-110,N6930-1000-900,N68108-600-270,N68060-600-050,N6141DE,N68096-150-240,N68060-150-500,N6924-1200-720,N68120-1000-300,N68144-600-360,N62403-40-600,N62404-40-800,N68144-600-120,N68072-600-060,N68036-600-030,N68072-600-180,N68120-600-100,N68084-1000-70,N6140CP,N8331BP,N68096-150-800,N68132-1000-330,N6951-1200-510,N6140CE,N68048-600-040,N68036-1000-090,N6206-150-50,N6936-1200-1080,N68144-150-360,N68060-1000-050,N6921-1200-630

选型指南 - 恩智测控 - V1-1201 - 202008 PDF 中文下载

恩智测控0.1mV超高精度电池模拟器N8336获全球TOP3汽车零部件厂信赖

本次客户需要针对高端汽车BMS进行电池单体电压采集、休眠电流、均衡等测试，经过多方产品比对、长期试用，最终选择了NGI N8336超高精度电池模拟器。

应用方案发布时间 : 2024-10-22

【技术】电动汽车温度传感器集成到设计中的7个地方，助力温度监测

汽车温度传感器是电动汽车设计的关键组件，与监控电池电量的传感器相当。在监测整个车辆的温度时，有七个地方需要传温度感器：发动机、电池、逆变器、充电器手柄/端口和高压连接器、热管理系统、座舱和引擎盖下。在温度传感器协助下提升的电动车性能，让人们对于电动车也更容易接受或采纳，因为电动汽车和卡车的感觉和性能比内燃机汽车都要更好，而不仅仅是节省燃料成本那么一小部分。

技术探讨发布时间 : 2023-08-31

恩智测控直流电源&测试仪器选型表

恩智测控提供直流电源；燃料电池测试仪器；锂电池测试仪器；超级电容测试仪器产品，最大输出电压10000W,最大输出电流1200A，电压精度最低电压≤±1mV，电力精度最低电流＜0.05%＋5mA，通道数高达528，提供多种通信息接口，尺寸1U-12U可选

产品型号	品类	最大输出电压（V）	最大输出电流（A、mA）	电压精度	电流精度	分辨率（μA、mA、nA）	通道数	通讯接口	尺寸（U)
N3225-10K-M001	直流电源	10000V	1mA	电压≤0.01%+0.05%F.S.	电流≤0.02%+0.05%F.S.	1V/0.1μA	1	LAN/RS232	2U

选型表 - 恩智测控立即选型

Coherent RBSiC利用硅动力电子材料为电动汽车提供卓越的热管理解决方案

Coherent RBSiC 利用硅动力电子材料为电动汽车提供卓越的热管理解决方案。随着电动汽车制造商逐步采用 SiC 动力电子材料，这也成为了一种面向未来的解决方案。这是因为 SiC 功率电子材料本身就能在较高温度下运行，因此需要基板和电子材料封装之间实现更好的 CTE 匹配。因此，RBSiC 是一种可靠且适应性强的材料，可在未来几年内保障系统性能。

产品发布时间 : 2024-10-21

【产品】电动汽车充电接口采用顺科端子独有发明专利技术，防护等级能达到IP55

顺科新能源电动汽车产品满足国标GB/T20234.1/2/3—2015，充电系列插头插拔便捷，符合人体工程学，有充电防松功能，防护等级能达到IP55。机械及电气安全性能通过强检测试，插针容量大，采用独家发明专利技术。

新产品发布时间 : 2022-04-23

恩智测控电池模拟器/直流电源选型表

恩智测控提供超高精度的电池模拟器和直流电源，最大输出电压范围5~20V,最大输出电流范围1A`20A,0.1mV/1μA超高精度，行业领先；2U单机24CH超高集成度；双象限，支持主动/被动均衡；多通道并行响应，通讯响应时间≤10mS；内置DVM功能及故障模拟功能；产品线完整，覆盖面广。

产品型号	品类	最大输出电压(V)	最大输出电流(A)	电压精度	电流精度	分辨率(mV/mA)	通道数	象限	通讯接口	尺寸
N8330A	电池模拟器	6V	1A	≤0.1mV±2d	≤0.2mA±2d	0.01mV/0.001mA	24	单象限	LAN/RS485	2U

选型表 - 恩智测控立即选型

恩智测控N9000系列高性能模块化电池模拟器，精度可达0.1mV，可完美匹配AFE芯片测试需求

对于AFE芯片测试设备，其单体电压模拟精度应优于0.16mV，并应具备μA级漏电流测量功能。针对以上测试需求，NGI推出N9000系列模块化高性能电池模拟器，具有模块化、高速同步控制、高精度三大特点，可完美匹配AFE芯片测试需求。

应用方案发布时间 : 2024-10-15

智能设备与测控仪器品牌恩智测控（NGI）提供多系列电池模拟器、电子负载等产品

近日，恩智测控（NGI）与世强硬创电商签约合作，授权世强代理旗下电池模拟器、电子负载等全线产品。恩智测控是智能设备与测控仪器的专业制造商，现已拥有了多条测控和电子技术类产品线、电源与电子负载产品线、电池模拟器产品线、NXI测控产品线、充放电测试产品线及各种专业测试系统等。其中，高精度多通道可编程电池模拟器N8358系列单台8通道，采用双象限设计，2路DVM，内置故障模拟功能，可提高测试效率并节省测

公司动态发布时间 : 2021-03-18