在鋰動力電池組均衡管理中，目前串并聯(lián)鋰動力電池組電壓均衡的方法分為被動均衡和主動均衡。通常把能量消耗型均衡定義為被動均衡，被動均衡運用電阻器，將高電壓或者高荷電量電芯的能量消耗掉，以達到減小不同電芯之間差距的目的，是一種能量消耗型均衡。目前市場上采用被動均衡的電池管理系統(tǒng)較多，因被動均衡技術先于主動均衡在鋰動力電池市場中應用，技術也較為成熟，被動均衡結構更為簡單，使用比較廣泛。

鋰動力電池組的均衡管理包含了電壓均衡、電流均衡和溫度均衡，其中鋰動力電池組的電壓均衡是最基本的，即指串聯(lián)鋰動力電池組中鋰動力電池單體的電壓均衡。同樣，電流均衡是指并聯(lián)鋰動力電池組中每一個鋰動力電池單體電流的均衡。在鋰動力電池組中，鋰動力電池單體電芯性能過快衰減很大的原因是因為電流不一致，個別電芯工作在過倍率工況，導致性能過快衰減。鋰動力電池電芯溫度差異是因為發(fā)熱不一致，散熱不一致造成的。目前鋰動力電池組的溫度均衡一般采用自然風冷，強制風冷，液冷等物理辦法解決。

由于被動均衡是采用電阻耗能，會產生熱量，均衡電流較小，從而使整個系統(tǒng)的效率降低，基于熱管理的要求被動均衡只能一節(jié)一節(jié)的均衡。鋰動力電池對熱很敏感，是需要絕對避免外部溫度升高的。被動均衡將導致鋰動力電池組的局部受熱，另外溫度高了導致元器件的失效率上升。為此，針對被動均衡產生的熱量，對鋰動力電池的安全、結構設計提出了特別的要求。

被動均衡一般通過電阻放電的方式，對電壓較高的鋰動力電池進行放電，以熱量形式釋放電量，為其他鋰動力電池爭取更多充電時間。在充電過程中，鋰動力電池一般有一個充電上限保護電壓值，如果充電時的電壓超過這個數(shù)值，也就是俗稱的“過充”，鋰動力電池就有可能燃燒或者爆炸。因此，鋰動力電池保護板一般都具備過充保護功能，防止鋰動力電池過充。即當某一串鋰動力電池達到此電壓值后，鋰動力電池保護板會切斷充電回路，停止充電。

充電均衡是在動力電池充電過程的中后期，動力電池單體電壓達到或超過截止電壓時，均衡電路開始工作，減小動力電池單體電流，以期限制動力電池單體電壓不高于充電截止電壓。充電均衡的唯一功能是防止過充電，而在放電使用中將帶來負面影響。在使用充電均衡時，小容量動力電池單體沒有過充，能放出的電量小于不用均衡器時輕度過充所能釋放的電能，使得該動力電池單體放電時間更短，過放的可能性就更大了。

鋰動力電池組在充電時容量損失示意圖如圖1所示，在圖1中，2#鋰動力電池的端電壓首先被充電至設置保護電壓值，觸發(fā)鋰動力電池保護電路的保護機制，停止鋰動力電池組的充電，這樣直接導致1#、3##、4鋰動力電池無法充滿。整個鋰動力電池組的滿充電量受限于2#鋰動力電池，導致鋰動力電池組不能充滿電。為了給鋰動力電池組充滿電，必須在因在充電時采用均衡充電電路。

在鋰動力電池在充電過程中，每節(jié)鋰動力電池都設有一個均衡電路如圖2所示（每個鋰動力電池上并一個并聯(lián)穩(wěn)壓均衡電路），在充電時通過均衡電路來控制每節(jié)鋰動力電池的電壓，使每一串鋰動力電池保持相同狀態(tài)，保證鋰動力電池的性能和壽命。

如果鋰動力電池均衡電路設定的電壓為4.2V，當鋰動力電池沒有達到4.2V時，并聯(lián)穩(wěn)壓電路不起作用，每節(jié)鋰動力電池繼續(xù)充電，充電電流繼續(xù)從鋰動力電池上通過，如圖3所示。

當2#鋰動力電池端電壓達到4.2V時，均衡電路開始工作，它會把電壓一直穩(wěn)定到4.2V，即充電電流不再經過2#鋰動力電池，如圖4所示。這樣1#、3#、4#鋰動力電池的充電時間也相應延長，進而提升整個鋰動力電池組的電量。但2號鋰動力電池放電電量100%被轉換成熱量釋放，造成了很大的浪費（2號鋰動力電池的散熱是系統(tǒng)的損失，也是電量的浪費）。

圖2所示并聯(lián)穩(wěn)壓電路的工作原理是：TL431是基準電壓，通過調節(jié)可變電阻，把電壓調節(jié)到4.2V。如果鋰動力電池兩端小于4.2V，TL431不吸收電流，即下面的Ib=0，所以Ic=0，三極管截止，充電電流就還是通過鋰動力電池。如果鋰動力電池兩端到達4.2V，TL431開始吸收電流，Ib>0，充電電流（即Ic）通過三極管，就不通過鋰動力電池，即不再給鋰動力電池充電了。

電路中的三個串聯(lián)的二極管IN4001是起分壓作用的，可以減少散耗在三極管TIP42上的功率。如果不接這三個二極管IN4001，那么三極管TIP42上散耗的功率：P=4.2V×充電電流，加上二極管IN4001后，P=（4.2V-3×0.7V）×充電電流。最右邊的發(fā)光二極管有指示作用，燈亮，表示電壓已經達到4.2V，即這個均衡電路對應的電池已經充滿電了。
責任編輯:tzh