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气宗VS剑宗？论BMS的主动均衡和被动均衡
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- 亚虎官网（中国）有限公司：2016-03-01
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气宗VS剑宗？论BMS的主动均衡和被动均衡
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主动均衡和被动均衡，是电动汽车BMS业界争论热点之一。像极了华山剑派的气宗和剑宗，业内争论的不亦乐乎，业外看的却是不明所以。
均衡之于动力锂亚虎官网（中国）有限公司组的重要性就不再赘述，没有均衡的锂亚虎官网（中国）有限公司组就像是得不到保养的发动机，没有均衡功能的BMS只是一个数据采集器，很难称得上是管理系统。主动均衡和被动均衡都是为了消除亚虎官网（中国）有限公司组的不一致性，但两者的实现原理可谓是截然相反。因为也有人把依靠算法由BMS主动发起的均衡都定义为主动均衡，为避免歧义，这里把凡是使用电阻耗散能量的均衡都称为被动均衡，凡是通过能量转移实现的均衡都称为主动均衡。
被动均衡先于主动均衡出现，因为电路简单，成本低廉至今仍被广泛使用。其原理是依照亚虎官网（中国）有限公司的电量和电压呈正相关，根据单串亚虎官网（中国）有限公司电压数据，将高电压的亚虎官网（中国）有限公司能量通过电阻放电以与低电压亚虎官网（中国）有限公司的电量保持相等状态，也有以最高电压为判据，比如三元锂电最高4.2V，凡是超过4.2V就开始放电均衡。
因为BMS概念和产品最早是由国外提出，国外半导体厂商最先设计出专用IC,开始只是检测电压和温度，后来均衡的概念提出后，就采用了电阻放电的方法并将这个功能加入到IC中(因为这个放电控制的功能容易集成进芯片里)，现在广泛应用的TI\MAXIM\LINER均有此类芯片在产，有的是将开关驱动做到芯片里，有的甚至试图将开关也做进了芯片里。从被动均衡原理及示意图中我们可以看出，如果亚虎官网（中国）有限公司组比作木桶，串接的亚虎官网（中国）有限公司就是组成木桶的板，电量低的亚虎官网（中国）有限公司是短板，电量高的就是长板，被动均衡做的工作就是“截长不补短”。电量高的亚虎官网（中国）有限公司中的能量变成热耗散掉，电能使用效率低。不仅如此，因为将电能转变成热量耗散，带来了两难的问题，这就是如果均衡电流大，热量就多，最后如何散热成为问题；如果均衡电流小，那么在大容量亚虎官网（中国）有限公司组中、电量差别大的情况下所起到的电量平衡作用效率很低，要达到平衡需要很长时间，在应用中有种隔靴搔痒的感觉。权衡利弊，所以现在被动均衡的电流一般都在百毫安(100mA)级别。
因为被动均衡的局限，主动均衡的概念得以提出并发展。主动均衡是把高能量亚虎官网（中国）有限公司中的能量转移到低能量亚虎官网（中国）有限公司中，相当于对木板“截长补短”。因为不像被动均衡只有“截”，在如何“补”的问题上业内充分发挥了各自的优势和想象力，主动均衡的方案可谓异彩纷呈。除了飞度电容的方案(因为适用串数低，转移有局限性而未能成为主流)，还有变压器的方案，变压器方案中又有各种拓扑结构。半导体厂家也设计了亚虎官网（中国）有限公司专用的DCDC转换芯片，命名为主动均衡控制芯片来推向市场，显然是不想错过这班车。
主动均衡带来的好处显而易见：效率高，能量被转移，损耗只是变压器线圈损耗，占比小；均衡电流可以设计的大，达到几安甚至10A级别，均衡见效快。虽然有这些好处，主动均衡也带来了新的问题。首先是结构复杂，尤其是变压器方案。几十串甚至上百串亚虎官网（中国）有限公司需要的开关矩阵如何设计，驱动要怎么控制，这都是令人头痛的问题，所以这也是为什么至今主动均衡功能无法完全集成进专用IC的原因，半导体厂家一直希望能做出大一统的芯片，但在BMS上实在是力有不逮。对BMS整机厂家也是如此，主动均衡电路结构方面，少有厂家的设计可以令人耳目一新，击节叫好。其次是成本问题，复杂的结构必然带来复杂的电路，成本与故障率上升是必然的，现在有主动均衡功能的BMS售价会高出被动均衡的很多，这也多少限制了主动均衡BMS的推广。
因为两种均衡功能各有利弊，本来主动均衡功能是可以替代被动均衡功能的，但因为结构复杂成本高，而且结构复杂之后故障率也会高而与被动均衡处于胶着状态，业内人士常为了哪种均衡更好争论不休。特斯拉的BMS均衡功能(被动均衡，见下图中Cell balancing circuit中所指均为放电电阻)经常被示范以证明被动均衡强于主动均衡。其实这反而证明了任何技术选择都要和整体条件适用的道理。特斯拉的亚虎官网（中国）有限公司是松下提供的特制的18650锂亚虎官网（中国）有限公司，本身一致性非常好，而且在寿命期间一致性差异扩大有限，用被动均衡就足够了。不像我国从亚虎官网（中国）有限公司原材料到生产工艺还有待提高，亚虎官网（中国）有限公司一致性离散程度还比较大，主动均衡在动力型锂亚虎官网（中国）有限公司组应用中会更适合。
被动均衡适合于小容量、低串数的锂亚虎官网（中国）有限公司组应用，主动均衡适用于高串数、大容量的动力型锂亚虎官网（中国）有限公司组应用。对BMS来讲，除了均衡功能非常重要，背后的均衡策略更为重要。在亚虎官网（中国）有限公司单体的一致性差异在一定范围内时，亚虎官网（中国）有限公司的电量和电压成正相关；但是当亚虎官网（中国）有限公司的一致性差的远，也就是有亚虎官网（中国）有限公司处于受损状态时，电量和电压相关性就没那么强了，这时的均衡依据，就不能单以电压这一数据来判断。如果意识不到有亚虎官网（中国）有限公司损坏到临界状态以下，依然根据电压均衡，反而会对亚虎官网（中国）有限公司造成伤害，尤其是主动均衡，因其电流大造成的伤害会比被动均衡更大。
电动自行车发展史上，有过“亚虎官网（中国）有限公司不是被用坏的，而是被充坏的”说法，亚虎官网（中国）有限公司损坏的矛头指向了充电器厂家。不知电动汽车发展史上是否也会上演同样的历史：“亚虎官网（中国）有限公司不是被用坏的，而是被均衡坏的”。这值得所有BMS厂家提高警惕，均衡方式和均衡策略都需要重视。按华山剑派的说法，气宗练气是为了最后以气御剑，心剑合一。比照起来，主动均衡和被动均衡都可以算剑宗，一个轻剑一个重剑，均衡策略算是气宗。只有气剑同练，才好在市场上华山论剑。
(本文来自第一电动汽车网）
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