在多節(jié)串聯(lián)電池組中，即使電芯制造工藝高度一致，實際使用中仍不可避免地出現(xiàn)容量、內阻和自放電率的差異。這些差異將直接影響電池組的整體性能與可用容量。因此，在電池管理系統(tǒng)（BMS）設計中，電池平衡技術成為提升系統(tǒng)效率和壽命的重要手段。

一、電池不匹配帶來的問題

以一個典型的Li-ion或LiFePO4電池組為例，為延長壽命，通常限制單體電池的工作范圍在10%至90%的SOC之間。當某節(jié)電池率先達到過壓保護（OVP）閾值時，整個充電過程必須終止，即使其余電池尚未充滿；同樣，在放電過程中，一旦某節(jié)電池電壓低于欠壓保護（UVP）閾值，系統(tǒng)就必須停止運行，盡管電池組中仍有剩余能量。

這種“短板效應”意味著電池組整體的有效容量由最弱的一節(jié)決定。若不進行有效平衡，長期使用后容量衰減將進一步加劇這一問題。

二、被動平衡：低成本方案

被動平衡是一種通過耗散多余能量來實現(xiàn)均衡的技術。其核心結構是一個由功率MOSFET與電阻組成的分流電路。當某節(jié)電池電壓超過設定閾值時，MOSFET導通，將多余的電能以熱的形式耗散在電阻上。

例如，LTC6811集成了內置MOSFET，支持每節(jié)電池獨立控制平衡電流，最大可達60mA。對于更高電流需求，也可外接MOSFET擴展能力，并可通過內部定時器配置平衡時間。

優(yōu)點：

結構簡單，易于實現(xiàn)；

成本低，適合小規(guī)模應用。

缺點：

能量利用率低，產生熱量影響系統(tǒng)穩(wěn)定性；

平衡速度慢，不適合高功率或快速充放電場景。

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三、主動平衡：高效能量再分配

主動平衡則通過DC-DC變換器將多余能量從高SOC電池轉移到低SOC電池，從而實現(xiàn)能量的再利用。相比被動方式，它不僅能提高電池組可用容量，還能緩解熱管理壓力。

以LT8584為例，該器件采用反激式拓撲結構，可在任意兩節(jié)電池之間進行能量轉移。典型應用場景包括：

將能量從高電壓電池轉移到模塊內其他電池；

向整個電池組回饋能量；

或者為輔助電源軌供電。

這種架構不僅解決了因個別電池提前到達UVP而終止放電的問題，還顯著提升了電池組的能量利用率和循環(huán)壽命。

優(yōu)點：

高效節(jié)能，減少熱量積聚；

支持大電流平衡，響應速度快；

可實現(xiàn)跨電池模塊的能量調度。

缺點：

硬件復雜度較高；

成本高于被動方案；

需要更復雜的控制算法與隔離設計。

四、總結與選型建議

在BMS設計中，工程師應根據系統(tǒng)需求合理選擇平衡策略：

被動平衡適用于對成本敏感、功耗較低的小型設備，如便攜式儲能系統(tǒng)；

主動平衡更適合高能量密度、高功率需求的應用場景，如電動汽車、儲能電站等，尤其在追求長續(xù)航、高可靠性的場合更具優(yōu)勢。

隨著電池管理系統(tǒng)向高精度、智能化方向發(fā)展，主動平衡技術正逐步成為高端BMS的標準配置。未來，結合高精度測量IC（如LTC68xx系列）與高效能主動平衡控制器，將成為構建高性能電池系統(tǒng)的主流路徑。