一直以來，對于電動車BMS技術(shù)路線的爭論，主要都是集中在BMS系統(tǒng)，該采用主動均衡，還是被動均衡技術(shù)。有人說被動均衡更適合當前動力電池發(fā)展現(xiàn)狀，對電池的壽命影響較小；也有人認為主動均衡對提升電動汽車整體的運營效果、駕駛體驗有顯著的幫助。針對目前，國內(nèi)眾多車企及電池模組廠商均大力宣傳主動均衡技術(shù)，甚至當時有廣泛流傳的言語，“主動均衡技術(shù)已領(lǐng)先國外產(chǎn)品，主動均衡已經(jīng)達到延長電池壽命30%，增加續(xù)航里程20%。”但放眼目前電動車電池管理領(lǐng)域市場，無論是HEV、還是PHEV，BMS系統(tǒng)均大多采用被動均衡技術(shù)。那么設(shè)計BMS該采用哪種均衡技術(shù)會更好？

　　主動均衡 vs 被動均衡 誰能發(fā)揮電池組最大效益

　　什么是主動/被動均衡？

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

　　BMS被動均衡技術(shù)先于主動均衡在電動市場中應(yīng)用，技術(shù)也較為成熟些。被動均衡結(jié)構(gòu)更為簡單，使用比較廣泛；而主動均衡則較為復(fù)雜，變壓器方案的設(shè)計以及開關(guān)矩陣的設(shè)計無疑會使成本增加明顯。

　　但被動均衡也有顯著的缺點，由于結(jié)構(gòu)簡單制作成本低，采用電阻耗能產(chǎn)生熱量，從而會使整個系統(tǒng)的效率降低。主動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均衡更高。

　　有人說國內(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均衡；也有人說被動均衡比較耗電，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安培的時候，最差的情況下為95 節(jié)電池均需要放電，而總結(jié)起來也就消耗幾十瓦功率，相比還比不上汽車前大燈的工作功率，而且這也極大的延長了電池的使用壽命。

　　一般來講，被動均衡適合于小容量、低串數(shù)的鋰電池組應(yīng)用，主動均衡適用于高串數(shù)、大容量的動力型鋰電池組應(yīng)用。與其說哪種均衡技術(shù)更好，不如說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)視器及保護器

　　- 具有無源電池平衡功能的 16 節(jié)電池監(jiān)視器

　　bq76PL455A-Q1 簡化電路圖

　　（1）特性

　　· 每個器件可監(jiān)視和均衡6 至 16 節(jié)電池

　　· 高精度監(jiān)視

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

　　- 全部電芯的總轉(zhuǎn)換時間 2.4ms（標稱值）

　　- 八個 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

　　· 集成保護器，為過壓 （OV） 和欠壓 （UV） 比較器提供獨立的 Vref 并具有可編程的 VCELL 設(shè)定值

　　· 專為高系統(tǒng)穩(wěn)健性而設(shè)計

　　- 最高 1Mb/s 可堆疊隔離差分 UART

　　- 多達 16 個采用雙絞線以菊花鏈形式連接的集成電路 （IC）

　　- 通過了大電流注入 （BCI） 測試

　　- 專為提供可靠的熱插拔性能而設(shè)計

　　· 通過外部 N 溝道 FET 支持被動均衡，通過 EMB1428Q/EMB1499Q 支持主動均衡

　　· 可幫助客戶滿足功能安全標準要求（例如，ISO26262）

　　- 內(nèi)置自檢，可驗證定義的內(nèi)部功能

　　- 支持開路檢測

　　· 具有符合 AEC-Q100 標準的下列結(jié)果：

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

　　- 器件人體模型 （HBM） 靜電放電 （ESD） 分類等級 2

　　- 器件充電器件模型 （CDM） ESD 分類等級 C3

　　（2）應(yīng)用

　　· 電動及混合動力汽車（EV、HEV、PHEV 和輕度混合動力）

　　· 48V 系統(tǒng)（單芯片解決方案）

　　· 儲能系統(tǒng) （ESS） 和不間斷電源 （UPS）

　　· 電動自行車，電動踏板車

　　（3）說明

　　bq76PL455A-Q1 器件是一款集成式 16 節(jié)電池監(jiān)視和保護器件，旨在滿足高可靠性汽車應(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 bq76PL455A-Q1 器件通過單個高速通用異步收發(fā)器 （UART） 接口與主機通信。

　　bq76PL455A-Q1 可監(jiān)視和檢測多種不同的故障狀態(tài)，包括過壓、欠壓、過熱和通信故障。該器件包含六個 GPIO 端口和八個模擬 AUX ADC 輸入，用于實現(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，進一步為自身加強保護。

　　美信（Maxim）ECU電源管理及電壓調(diào)節(jié)

　　ECU 電源整體方案圖

　　針對目前越來越重要的汽車電源管理及穩(wěn)壓電路要求，Maxim提供多種類型的PMIC、DC-DC轉(zhuǎn)換器和電壓調(diào)節(jié)器件，滿足日趨見長的汽車電源管理需求。

　　在汽車電子控制應(yīng)用設(shè)計中，隨著汽車中控制模塊、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)換器來管理每種設(shè)備中負載點的電源。Maxim提供汽車電源管理單元（PMIC）、多種高壓/低壓降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器，車載升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器、車載線性電壓調(diào)節(jié)器等等。

　　MAX14920/MAX14921——高精度12/16節(jié)電池測量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16節(jié)/+65V （最大）的主/輔電池組。MAX14920監(jiān)測多達12節(jié)電池，MAX14921監(jiān)測多達16節(jié)電池。兩款器件均同時采樣所有電池電壓，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)換成以地為基準的電壓信號，簡化外部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+5V的差分電壓，允許監(jiān)測所有常見鋰離子（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。

　　通過外部FET驅(qū)動器支持無源電池平衡。器件內(nèi)部集成的診斷功能允許實現(xiàn)開路檢測和欠壓/過壓報警，器件可通過菊鏈SPI接口控制。

　　MAX14920采用64引腳（10mm x 10mm） TQFP封裝，帶裸焊盤；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擴展級溫度范圍。

　　MAX14920/MAX14921電路圖

　　關(guān)鍵特性：

　　應(yīng)用：

　　· 電子運輸儲能電池組

　　· 儲能電池組

　　· 工業(yè)備用電池系統(tǒng)

　　· 電信備用電池系統(tǒng)

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

　　針對這些系列設(shè)計難題，Maxim推出的電池監(jiān)測器在單一芯片內(nèi)集成了所有測量、診斷和通信功能，使電池管理系統(tǒng)（BMS）的成本降低80%。同時，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安全認證。譬如：Maxim 電動汽車電池傳感器 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 可以用來平衡一個串接式鉛酸電池組和一個輔助蓄電池兩端的電壓。 利用陶瓷 PTC 熱敏電阻來控制平衡電流。 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，從而針對電池與輔助電池之間各種不同的差分電壓來預(yù)測平衡電流。

　　特點：

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

　　· 全 N-FET 設(shè)計

　　· 可通過堆疊以平衡較大的串聯(lián)電池組

　　· 獨立型操作無需外部微處理器 （μP） 或控制電路

　　· 平衡電流受限于外部 PTC 熱敏電阻

　　· 連續(xù)模式和定時器模式

　　· 可編程欠壓 （UV） 和過壓 （OV） 故障門限

　　· 可編程充電終止時間和終止電壓

　　· 耐熱性能增強型 38 引腳 TSSOP 封裝

　　典型應(yīng)用：

　　描述：

　　LTC?3305 可平衡多達 4 節(jié)串聯(lián)連接的鉛酸電池。它旨在與一個單獨預(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)動和故障檢測電路。

　　LTC3305 采用一個輔助電池或一個替代的儲存單元以在其自身與電池組中的每個個別電池之間來回傳輸電荷。一個模式引腳提供了兩種操作模式，即定時器模式和連續(xù)模式。在定時器模式中，一旦平衡操作完成，LTC3305 將立即進入一種低功率狀態(tài)并持續(xù)一個設(shè)定的時間，然后周期性地對電池進行再平衡。在連續(xù)模式中，電池平衡操作持續(xù)進行，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)電動汽車

　　· 能量儲存系統(tǒng) （ESS）

　　· 醫(yī)療設(shè)備