储能系统中，什么是BMS的被动均衡和主动均衡?丨光禾储能系统培训

一、被动均衡

被动均衡，是一种较为传统的均衡方法。其工作原理主要是通过电阻消耗能量的方式，对电压较高的电池进行放电，从而使整个电池组中各单体电池的电压趋于一致。这种方式相对简单，成本较低。

1.原理基础：电池被动均衡的技术原理主要是基于电阻耗散能量的方式。在电池组中，由于各单体电池在生产制造过程中存在微小差异，以及在使用过程中受到不同的工作条件和老化程度影响，电池之间的电压会逐渐出现不一致的情况。当监测到某节电池的电压高于设定的阈值（例如，对于三元锂电池，通常最高电压为4.2V，当超过该电压时就可能需要进行均衡操作），被动均衡系统就会启动。

2.具体过程：被动均衡系统通过与电池连接的电阻，将高电压电池中多余的能量以热能的形式消耗掉。其工作过程可以简单描述为，当电池管理系统检测到某节电池电压过高时，会控制相应的开关闭合，使该电池与电阻形成通路。电流通过电阻时，电阻会产生热量，从而将电池中多余的电量消耗掉，降低该电池的电压，使得高电压电池与低电压电池的电量逐渐趋于相等，实现电芯的一致性。

例如，在一个由多节锂电池组成的电池组中，如果其中一节电池的电压明显高于其他电池，被动均衡电路就会对这节电池进行放电，直到其电压下降到与其他电池相近的水平。

二、主动均衡

主动均衡展现出了更为先进的技术特点。主动均衡是通过能量转移的方式，将电压较高的电池中的能量转移到电压较低的电池中，从而实现电池组中各单体电池的电压均衡。

1.电荷穿梭（电容式）原理：

充电过程：这种方式利用电容器作为能量转移的中间介质。首先，控制系统闭合适当的开关，使电容器与电压较高的电池单元连接，对电容器进行充电。在此过程中，电容器会逐渐积累来自高电压电池的电荷，其两端的电压会不断升高，直到与高电压电池的电压接近相等。

放电过程：当电容器充电完成后，开关断开，随后连接电容器与电压较低的电池单元的开关闭合。此时，电容器中存储的电荷会向低电压电池单元放电，从而提高低电压电池的电压。通过这种反复的充电和放电操作，将高电压电池单元的能量转移到低电压电池单元，实现电池组中各电池单元电压的均衡。

2.能量转换（电感或变压器式）原理：

（1）电感式：利用电感的储能和释能特性来实现能量的转移。当需要进行均衡时，电池管理系统控制相关的电子开关，使高电压电池与电感形成回路。在电流通过电感的过程中，电感会储存能量，并且电流会逐渐增大。当达到一定条件后，开关切换，将电感与低电压电池连接，此时电感中储存的能量会释放到低电压电池中，提高其电压。这种方式类似于一个小型的DC-DC变换器，可以将高电压电池的能量高效地转移到低电压电池。

（2）变压器式：变压器有一个单独的磁芯，该磁芯有对每一个电池单元的二次分配。电池组的电流在变压器内变化，使各二级元件产生感应电流。电抗最小（即端电压低）的二级元件内会产生最强的感应电流。这样，每个电池单元的充电电流与其相对电量剩余百分比成反比，从而实现能量从高电压电池单元向低电压电池单元的传递。

三、应用场景

1.被动均衡通常适用于一些对成本较为敏感、对均衡速度和能量效率要求不高的场景。比如一些低成本的消费电子产品，如电动玩具、低端的移动电源等。这些设备通常对电池性能的要求相对较低，电池组规模也较小，被动均衡的简单性和低成本优势得以体现。另外，在一些对设备体积和重量要求严格，无法容纳复杂均衡电路的场合，被动均衡也可能是一种选择。

2.主动均衡更适合对电池性能和寿命要求较高的场景。例如电动汽车，由于其电池组规模较大，电池的一致性对整车性能和续航里程影响重大。主动均衡可以快速有效地平衡电池组中各单体电池的状态，提高电池组的整体性能和使用寿命，减少因电池不一致性导致的续航里程下降和安全隐患。还有储能电站，大规模的电池组需要高效的均衡技术