电池平衡技术解析：提升BMS性能的关键策略

在多节串联电池组中，即使电芯制造工艺高度一致，实际使用中仍不可避免地出现容量、内阻和自放电率的差异。这些差异将直接影响电池组的整体性能与可用容量。因此，在电池管理系统（BMS）设计中，电池平衡技术成为提升系统效率和寿命的重要手段。

一、电池不匹配带来的问题

以一个典型的Li-ion或LiFePO4电池组为例，为延长寿命，通常限制单体电池的工作范围在10%至90%的SOC之间。当某节电池率先达到过压保护（OVP）阈值时，整个充电过程必须终止，即使其余电池尚未充满；同样，在放电过程中，一旦某节电池电压低于欠压保护（UVP）阈值，系统就必须停止运行，尽管电池组中仍有剩余能量。

这种“短板效应”意味着电池组整体的有效容量由最弱的一节决定。若不进行有效平衡，长期使用后容量衰减将进一步加剧这一问题。

二、被动平衡：低成本方案

被动平衡是一种通过耗散多余能量来实现均衡的技术。其核心结构是一个由功率MOSFET与电阻组成的分流电路。当某节电池电压超过设定阈值时，MOSFET导通，将多余的电能以热的形式耗散在电阻上。

例如，LTC6811集成了内置MOSFET，支持每节电池独立控制平衡电流，最大可达60mA。对于更高电流需求，也可外接MOSFET扩展能力，并可通过内部定时器配置平衡时间。

优点：

结构简单，易于实现；

成本低，适合小规模应用。

缺点：

能量利用率低，产生热量影响系统稳定性；

平衡速度慢，不适合高功率或快速充放电场景。

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三、主动平衡：高效能量再分配

主动平衡则通过DC-DC变换器将多余能量从高SOC电池转移到低SOC电池，从而实现能量的再利用。相比被动方式，它不仅能提高电池组可用容量，还能缓解热管理压力。

以LT8584为例，该器件采用反激式拓扑结构，可在任意两节电池之间进行能量转移。典型应用场景包括：

将能量从高电压电池转移到模块内其他电池；

向整个电池组回馈能量；

或者为辅助电源轨供电。

这种架构不仅解决了因个别电池提前到达UVP而终止放电的问题，还显著提升了电池组的能量利用率和循环寿命。

优点：

高效节能，减少热量积聚；

支持大电流平衡，响应速度快；

可实现跨电池模块的能量调度。

缺点：

硬件复杂度较高；

成本高于被动方案；

需要更复杂的控制算法与隔离设计。

四、总结与选型建议

在BMS设计中，工程师应根据系统需求合理选择平衡策略：

被动平衡适用于对成本敏感、功耗较低的小型设备，如便携式储能系统；

主动平衡更适合高能量密度、高功率需求的应用场景，如电动汽车、储能电站等，尤其在追求长续航、高可靠性的场合更具优势。

随着电池管理系统向高精度、智能化方向发展，主动平衡技术正逐步成为高端BMS的标准配置。未来，结合高精度测量IC（如LTC68xx系列）与高效能主动平衡控制器，将成为构建高性能电池系统的主流路径。