一直以來(lái)，對(duì)于電動(dòng)車(chē)BMS技術(shù)路線的爭(zhēng)論，主要都是集中在BMS系統(tǒng)，該采用主動(dòng)均衡，還是被動(dòng)均衡技術(shù)。有人說(shuō)被動(dòng)均衡更適合當(dāng)前動(dòng)力電池發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)電池的壽命影響較?。灰灿腥苏J(rèn)為主動(dòng)均衡對(duì)提升電動(dòng)汽車(chē)整體的運(yùn)營(yíng)效果、駕駛體驗(yàn)有顯著的幫助。針對(duì)目前，國(guó)內(nèi)眾多車(chē)企及電池模組廠商均大力宣傳主動(dòng)均衡技術(shù)，甚至當(dāng)時(shí)有廣泛流傳的言語(yǔ)，“主動(dòng)均衡技術(shù)已領(lǐng)先國(guó)外產(chǎn)品，主動(dòng)均衡已經(jīng)達(dá)到延長(zhǎng)電池壽命30%，增加續(xù)航里程20%。”但放眼目前電動(dòng)車(chē)電池管理領(lǐng)域市場(chǎng)，無(wú)論是HEV、還是PHEV，BMS系統(tǒng)均大多采用被動(dòng)均衡技術(shù)。那么設(shè)計(jì)BMS該采用哪種均衡技術(shù)會(huì)更好？

　　主動(dòng)均衡 vs 被動(dòng)均衡 誰(shuí)能發(fā)揮電池組最大效益

　　什么是主動(dòng)/被動(dòng)均衡？

　　顧名思義，被動(dòng)均衡就是將單體電池中容量稍多的個(gè)體消耗掉，實(shí)現(xiàn)整體的均衡。主動(dòng)均衡則是將單體能量稍高的能量通過(guò)儲(chǔ)能環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)移到能量稍低的電池上去。實(shí)現(xiàn)的是一種主動(dòng)分配的效果。

　　BMS被動(dòng)均衡技術(shù)先于主動(dòng)均衡在電動(dòng)市場(chǎng)中應(yīng)用，技術(shù)也較為成熟些。被動(dòng)均衡結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，使用比較廣泛；而主動(dòng)均衡則較為復(fù)雜，變壓器方案的設(shè)計(jì)以及開(kāi)關(guān)矩陣的設(shè)計(jì)無(wú)疑會(huì)使成本增加明顯。

　　但被動(dòng)均衡也有顯著的缺點(diǎn)，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制作成本低，采用電阻耗能產(chǎn)生熱量，從而會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)的效率降低。主動(dòng)均衡相比采用能量傳遞分配的原則，因而能量利用率相比被動(dòng)均衡更高。

　　有人說(shuō)國(guó)內(nèi)電池生產(chǎn)工藝不夠好，電池一致性離散程度比較大，因而大多自主選擇主動(dòng)均衡；也有人說(shuō)被動(dòng)均衡比較耗電，以特斯拉Model S 96節(jié)電池組為例，特斯拉電動(dòng)使用松下特制18650鋰電池，在電池一致性方面表現(xiàn)良好，在均衡電流為0.1安培的時(shí)候，最差的情況下為95 節(jié)電池均需要放電，而總結(jié)起來(lái)也就消耗幾十瓦功率，相比還比不上汽車(chē)前大燈的工作功率，而且這也極大的延長(zhǎng)了電池的使用壽命。

　　一般來(lái)講，被動(dòng)均衡適合于小容量、低串?dāng)?shù)的鋰電池組應(yīng)用，主動(dòng)均衡適用于高串?dāng)?shù)、大容量的動(dòng)力型鋰電池組應(yīng)用。與其說(shuō)哪種均衡技術(shù)更好，不如說(shuō)這背后需要采用的策略更為重要。

　　德州儀器（TI）bq76PL455A 16節(jié)EV/HEV集成電池監(jiān)視器及保護(hù)器

　　- 具有無(wú)源電池平衡功能的 16 節(jié)電池監(jiān)視器

　　bq76PL455A-Q1 簡(jiǎn)化電路圖

　　（1）特性

　　· 每個(gè)器件可監(jiān)視和均衡6 至 16 節(jié)電池

　　· 高精度監(jiān)視

　　- 具有內(nèi)部基準(zhǔn)的 14 位高性能模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC）

　　- 全部電芯的總轉(zhuǎn)換時(shí)間 2.4ms（標(biāo)稱(chēng)值）

　　- 八個(gè) AUX 輸入，用于溫度傳感器和其他傳感器，輸入電壓范圍為 0V 至 5V

　　- 內(nèi)部精密基準(zhǔn)

　　· 集成保護(hù)器，為過(guò)壓 （OV） 和欠壓 （UV） 比較器提供獨(dú)立的 Vref 并具有可編程的 VCELL 設(shè)定值

　　· 專(zhuān)為高系統(tǒng)穩(wěn)健性而設(shè)計(jì)

　　- 最高 1Mb/s 可堆疊隔離差分 UART

　　- 多達(dá) 16 個(gè)采用雙絞線以菊花鏈形式連接的集成電路 （IC）

　　- 通過(guò)了大電流注入 （BCI） 測(cè)試

　　- 專(zhuān)為提供可靠的熱插拔性能而設(shè)計(jì)

　　· 通過(guò)外部 N 溝道 FET 支持被動(dòng)均衡，通過(guò) EMB1428Q/EMB1499Q 支持主動(dòng)均衡

　　· 可幫助客戶滿足功能安全標(biāo)準(zhǔn)要求（例如，ISO26262）

　　- 內(nèi)置自檢，可驗(yàn)證定義的內(nèi)部功能

　　- 支持開(kāi)路檢測(cè)

　　· 具有符合 AEC-Q100 標(biāo)準(zhǔn)的下列結(jié)果：

　　- 器件溫度等級(jí) 2：-40°C 至 105°C 的環(huán)境運(yùn)行溫度范圍

　　- 器件人體模型 （HBM） 靜電放電 （ESD） 分類(lèi)等級(jí) 2

　　- 器件充電器件模型 （CDM） ESD 分類(lèi)等級(jí) C3

　　（2）應(yīng)用

　　· 電動(dòng)及混合動(dòng)力汽車(chē)（EV、HEV、PHEV 和輕度混合動(dòng)力）

　　· 48V 系統(tǒng)（單芯片解決方案）

　　· 儲(chǔ)能系統(tǒng) （ESS） 和不間斷電源 （UPS）

　　· 電動(dòng)自行車(chē)，電動(dòng)踏板車(chē)

　?。?）說(shuō)明

　　bq76PL455A-Q1 器件是一款集成式 16 節(jié)電池監(jiān)視和保護(hù)器件，旨在滿足高可靠性汽車(chē)應(yīng)用的 需求。憑借集成的高速、差分、電容隔離式通信接口，最多允許十六個(gè) bq76PL455A-Q1 器件通過(guò)單個(gè)高速通用異步收發(fā)器 （UART） 接口與主機(jī)通信。

　　bq76PL455A-Q1 可監(jiān)視和檢測(cè)多種不同的故障狀態(tài)，包括過(guò)壓、欠壓、過(guò)熱和通信故障。該器件包含六個(gè) GPIO 端口和八個(gè)模擬 AUX ADC 輸入，用于實(shí)現(xiàn)附加的監(jiān)視和可編程功能。此外，還具備輔助熱關(guān)斷功能，進(jìn)一步為自身加強(qiáng)保護(hù)。

　　美信（Maxim）ECU電源管理及電壓調(diào)節(jié)

　　ECU 電源整體方案圖

　　針對(duì)目前越來(lái)越重要的汽車(chē)電源管理及穩(wěn)壓電路要求，Maxim提供多種類(lèi)型的PMIC、DC-DC轉(zhuǎn)換器和電壓調(diào)節(jié)器件，滿足日趨見(jiàn)長(zhǎng)的汽車(chē)電源管理需求。

　　在汽車(chē)電子控制應(yīng)用設(shè)計(jì)中，隨著汽車(chē)中控制模塊、傳感器以及執(zhí)行器數(shù)量的增加，就需要電壓穩(wěn)壓器和DC-DC轉(zhuǎn)換器來(lái)管理每種設(shè)備中負(fù)載點(diǎn)的電源。Maxim提供汽車(chē)電源管理單元（PMIC）、多種高壓/低壓降壓型開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器，車(chē)載升壓型開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器、車(chē)載線性電壓調(diào)節(jié)器等等。

　　MAX14920/MAX14921——高精度12/16節(jié)電池測(cè)量AFE

　　- 業(yè)內(nèi)精度最高、最靈活的電池管理系統(tǒng)用功能模塊

　　概述：

　　MAX14920/MAX14921電池測(cè)量模擬前端（AFE）器件用于高精度采樣電池電壓，并提供電平轉(zhuǎn)換，可支持多達(dá)16節(jié)/+65V （最大）的主/輔電池組。MAX14920監(jiān)測(cè)多達(dá)12節(jié)電池，MAX14921監(jiān)測(cè)多達(dá)16節(jié)電池。兩款器件均同時(shí)采樣所有電池電壓，允許高精度確定充電狀態(tài)和源阻抗。將所有電池電壓以單位增益轉(zhuǎn)換成以地為基準(zhǔn)的電壓信號(hào)，簡(jiǎn)化外部ADC的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

　　器件具有低噪聲、低失調(diào)放大器，可緩沖高達(dá)+5V的差分電壓，允許監(jiān)測(cè)所有常見(jiàn)鋰離子（Li+）電池，電池電壓誤差為±0.5mV。

　　器件的高精度特性使其理想用于監(jiān)測(cè)放電特性曲線非常平坦的電池，例如鋰-金屬磷酸鹽電池。

　　通過(guò)外部FET驅(qū)動(dòng)器支持無(wú)源電池平衡。器件內(nèi)部集成的診斷功能允許實(shí)現(xiàn)開(kāi)路檢測(cè)和欠壓/過(guò)壓報(bào)警，器件可通過(guò)菊鏈SPI接口控制。

　　MAX14920采用64引腳（10mm x 10mm） TQFP封裝，帶裸焊盤(pán)；MAX14921采用80引腳（12mm x 12mm） TQFP封裝。兩款器件均工作在-40°C至+85°C擴(kuò)展級(jí)溫度范圍。

　　MAX14920/MAX14921電路圖

　　關(guān)鍵特性：

　　應(yīng)用：

　　· 電子運(yùn)輸儲(chǔ)能電池組

　　· 儲(chǔ)能電池組

　　· 工業(yè)備用電池系統(tǒng)

　　· 電信備用電池系統(tǒng)

　　眾所周知，汽車(chē)電池包設(shè)計(jì)具有很高難度，系統(tǒng)必須在極端的電子輻射環(huán)境下連續(xù)測(cè)量電池容量的變化和瞬態(tài)電壓。為了滿足汽車(chē)最高安全等級(jí)（ASIL）的要求，需要快速的檢測(cè)手段。

　　針對(duì)這些系列設(shè)計(jì)難題，Maxim推出的電池監(jiān)測(cè)器在單一芯片內(nèi)集成了所有測(cè)量、診斷和通信功能，使電池管理系統(tǒng)（BMS）的成本降低80%。同時(shí)，Maxim下一代產(chǎn)品中還增加了ASIL主控制器，以幫助用戶快速通過(guò)安全認(rèn)證。譬如：Maxim 電動(dòng)汽車(chē)電池傳感器 MAX17823 集成了自診斷功能，為用戶提供優(yōu)于ASIL D要求的性能。

　　凌力爾特（Linear）LTC3305鉛酸電池平衡器

　　LTC3305 鉛酸電池平衡器演示板2043A

　　LTC3305 可以用來(lái)平衡一個(gè)串接式鉛酸電池組和一個(gè)輔助蓄電池兩端的電壓。 利用陶瓷 PTC 熱敏電阻來(lái)控制平衡電流。 LTC3305采用 PTC 熱敏電阻規(guī)定的跳變電流和冷電阻參數(shù)以及其他的平衡電路寄生電阻，從而針對(duì)電池與輔助電池之間各種不同的差分電壓來(lái)預(yù)測(cè)平衡電流。

　　特點(diǎn)：

　　· 單個(gè) IC 可平衡多達(dá) 4 節(jié) 12V 串聯(lián)鉛酸電池

　　· 全 N-FET 設(shè)計(jì)

　　· 可通過(guò)堆疊以平衡較大的串聯(lián)電池組

　　· 獨(dú)立型操作無(wú)需外部微處理器 （μP） 或控制電路

　　· 平衡電流受限于外部 PTC 熱敏電阻

　　· 連續(xù)模式和定時(shí)器模式

　　· 可編程欠壓 （UV） 和過(guò)壓 （OV） 故障門(mén)限

　　· 可編程充電終止時(shí)間和終止電壓

　　· 耐熱性能增強(qiáng)型 38 引腳 TSSOP 封裝

　　典型應(yīng)用：

　　描述：

　　LTC?3305 可平衡多達(dá) 4 節(jié)串聯(lián)連接的鉛酸電池。它旨在與一個(gè)單獨(dú)預(yù)先存在的電池充電器結(jié)合使用以作為高性能電池系統(tǒng)的一部分。其集成了所有的電壓監(jiān)視、柵極驅(qū)動(dòng)和故障檢測(cè)電路。

　　LTC3305 采用一個(gè)輔助電池或一個(gè)替代的儲(chǔ)存單元以在其自身與電池組中的每個(gè)個(gè)別電池之間來(lái)回傳輸電荷。一個(gè)模式引腳提供了兩種操作模式，即定時(shí)器模式和連續(xù)模式。在定時(shí)器模式中，一旦平衡操作完成，LTC3305 將立即進(jìn)入一種低功率狀態(tài)并持續(xù)一個(gè)設(shè)定的時(shí)間，然后周期性地對(duì)電池進(jìn)行再平衡。在連續(xù)模式中，電池平衡操作持續(xù)進(jìn)行，即使在電池被平衡至其編程終止電壓之后也不例外。

　　LTC3305 采用耐熱性能增強(qiáng)型 38 引腳 TSSOP 封裝。

　　應(yīng)用：

　　· 電信后備系統(tǒng)

　　· 家用電池供電型后備系統(tǒng)

　　· 工業(yè)電動(dòng)汽車(chē)

　　· 能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng) （ESS）

　　· 醫(yī)療設(shè)備