储能设计 | 什么是储能BMS均衡技术，如何实现电池均衡?

储能设计 | 什么是储能BMS均衡技术，如何实现电池均衡?

储能BMS均衡技术是电池管理系统中用于维护电池组中各个单体电池电量一致性的关键技术。通过监控电池组的充放电状态，以及各个单体电池的电压、电流、温度等参数，然后通过相应的控制策略，对电池单体进行充放电过程中的调节，降低电池单体之间的不均衡特性，使得各个单体电池的电量尽可能地保持一致，从而提高整个储能系统的性能和寿命。

目前，有两种常见的均衡方式：被动均衡和主动均衡。这两种方法都适用于最大限度地提高可用容量和延长电池寿命。

一、被动均衡技术

顾名思义，被动均衡就是将单体电池中容量稍多的个体消耗掉，实现整体的均衡。被动均衡又称为能量耗散式均衡，工作原理是在每节电芯上并联一个电阻，当某个电芯提前充满，而又需要继续给其他电芯充电时，通过电阻对电压高的电芯以热量形式释放电量，为其他电芯争取更多充电时间。

由于被动均衡结构更为简单，所以使用比较广泛。但是被动均衡也有显著的缺点，由于结构简单制作成本低，采用电阻耗能产生热量，从而会使整个系统的效率降低。并且均衡时间短，效果不佳，一般均衡时间都在充电周期末期。此外，只能对高电压电池进行放电，无法对劣质电池进行改进。

在适用场景上，被动均衡更适合于小容量、低串数的锂电池组应用，可以释放每颗电芯的储能能力，实现电量的最大化利用。

二、主动均衡技术

主动均衡又称非能量耗散式均衡，其原理在充电和放电循环期间，是将能量高的电芯内的能量转移到能量低的电芯中去，使得电池PACK内的电荷得到重新分配，从而缩短充电时间，延长放电使用时间。在适用场景上，主动均衡更加适用于大容量、高串数的锂电池组应用。

BMS被动均衡技术先于主动均衡在电动市场中应用，技术也较为成熟些。主动均衡则较为复杂，变压器方案的设计以及开关矩阵的设计无疑会使成本增加明显。但主动均衡相比采用能量传递分配的原则，因而能量利用率相比被动均衡更高。

在实际应用中，主动均衡技术也被广泛认为更为高效和合理。例如，科列自主研发的双向DC-DC主动均衡芯片，它采用了先进的智能算法，能够快速有效地补偿电池组产生的差异，确保电池一致性，延长电池组的使用寿命和平均无故障时间，有效提升了产品全生命周期的经济效益。

三、主动均衡技术的痛点

（1）设备采购成本较高

当前新能源板块发展突飞猛进，每个从业单位参与的项目单量和项目数量越来越多，很多项目前期的方案搭建以及交付投运，较大权重地考虑成本，在刚好满足下级用户当前技术需求的前提下，以尽可能便宜的原则选择均衡产品。导致很多项目选型环节，下级用户认可主动均衡的产品和技术，也了解全生命周期主动均衡经济性的更加合理性，但考虑当前量级的项目因为选择采购主动均衡BMS要多花￥0.01-0.02/Wh的时候，往往很可能还是选择当前就满足下级用户的被动均衡产品。

（2）主动均衡相对增加了风险点

基于不同厂家主动均衡技术的差异性，主动均衡在BMS内部增加了分离式或集成式的均衡电路，其中包括均衡充放电模块装置、均衡电源驱动装置、均衡控制状态等，这些从硬件增加的角度增加了可能失效的风险点。

部分BMS企业过于追求3A、5A甚至更高的大电流均衡，于均衡技术本身没有什么技术难点，但对系统既有的协配件的选型匹配存在挑战与风险。行业PACK包内采集线束的线径可能只有0.3方甚至更细、CCS方案铜膜的载流能力、PACK内的发热及散热、相对热的环境下电池的寿命等都可能是关联影响因素。

四、前景趋势

未来，随着锂离子电池技术的飞速发展，锂离子电池的自身发展会到达一个相对平稳的阶段，行业对锂离子电池组的一致性标准提升的要求会更高，此时为了弥补锂离子电池相对极致的一致性需求，主动均衡是必备的BMS技术。

此外，由于电池一致性直接影响每天的收益数据，因此BMS主动均衡技术有很好的展现机会，通过对电池组更优于被动均衡的数据表现，未来的应用会更加广泛。