什么是锂电池的主动均衡功能？电路结构及工作原理欣赏</span>

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首先，我们需要理解为什么需要“均衡”。

一个锂电池组（比如电动汽车或大型储能系统中的电池组）通常由几十个甚至上百个独立的电芯串联而成。理想情况下，所有电芯应该具有完全相同的容量、内阻和自放电率。

然而，在现实世界中，由于制造工艺的微小差异和使用环境的不同，没有任何两个电芯是完全一致的。

这种不一致会导致：

充电时： 容量较小的电芯会先达到满充电压，而其他电芯还未充满。为了防止过充损坏这个小容量电芯，电池管理系统（BMS）必须停止整个电池组的充电过程。结果就是，其他电芯永远无法被完全充满，电池组的总可用容量降低。

放电时： 容量较小的电芯会先达到放电截止电压，BMS为了保护它，会停止整个电池组的放电。结果就是，其他电芯还有剩余电量无法被利用。

均衡功能就是为了解决这个问题而诞生的技术。它旨在让电池组内所有电芯的电荷状态（SOC）保持一致，从而释放电池组的全部能量。

主动均衡功能:

锂电池主动均衡是一种通过能量转移的方式，将电荷从电荷状态较高（电压较高）的电芯，转移到电荷状态较低（电压较低）的电芯的技术。

它的核心思想是 削峰填谷，使所有电芯电量尽量平衡:

削峰：在充电时，从电压最高的电芯取走多余的能量，充入电量较低的电芯。

填谷：在放电或静置时，将能量补充给电压最低的电芯。高削低补。

主动均衡工作原理:

主动均衡有多种电路拓扑结构，最常见的有以下几种：

一、电容开关式均衡（飞渡电容）

原理：使用一个共享的电容，通过开关阵列依次连接到电压高的电芯和电压低的电芯。

过程：

1. 先将电容连接到电压最高的电芯上，电容被充电至该电芯的电压。

2. 然后断开连接，再将电容连接到电压最低的电芯上。

3. 电容会向低电压电芯放电，为其充电。

二、 利用双向升降压均衡器实现主动均衡

如图示

每个电芯都配有一个小的DC-DC变换器，相互间可以直接进行能量交换。能量高的电芯能量向能量低的电芯转换能量，使两个电芯能量达到均衡！

该双向升降压主动均衡器还可以根据电芯的数量，进行多组并联，使所有电芯通过相互转换，最后电量一致。

如图示

三、利用多绕组变压器实现均衡：
如图示

图中的变压器为双向反激式变压器，充许电荷双向传输。

一个变压器有多个绕组，每个绕组连接一个电芯。通过控制初级绕组的开关，可以将能量从整个电池包传递到某个特定的低电量电芯。反之亦然。

能量流向方式：

①电芯到电芯：能量直接从高电量电芯转移到低电量电芯，效率最高。

②电芯到总线，总线到电芯：能量先被转移到电池组的总线，再由总线到电芯。

现在，锂电池主动均衡技术正逐渐成为中高端电动汽车和大型储能系统中不可或缺的关键技术，因此了解一下它的工作原理很有必要！

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