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电芯在生产制造和后续的使用过程中，一致性会逐渐变差，有些是生产过程中的因素所致，有些是后天各电芯温度不均所致，使得电芯在容量，SOC，内阻等方面变得不一致。 如在充电过程中，某电芯率先达到充电截至电压，那么充电截至（而其他电芯还没达到）；在放电过程中，某电芯率先达到放电截至电压，那么将不允许继续放电（而其他电芯还有多余电量没有使用）。所以，电池包的容量往往由容量最小的电芯所决定，这种不一致性将直接导致整车的续航里程，加速度等性能变差。 因此，通常需要进行电池均衡，以减少这种不一致，但一般地只能减少不同SOC的影响。 主被动均衡 工程实践中常适用的方案包括被动均衡和主动均衡法。 被动均衡即通过电阻等对容量过高的电芯进行放电，使多余的电量以热的形式散发掉（因此，也往往被称之为耗散型均衡）。这种方法简单，成本低，但是均衡的速度比较慢，而且增加了电池包内的热。特斯拉Model S，日产Leaf，福特Fusion，通用雪弗兰Volt，三菱I-MiEV等均采用这种方法。相比其他车企，特斯拉采用这种方法有相当的优势：一是松下电芯的生产一致性很好（先天）；二是，特斯拉自身的热管理做得很好，电芯温度的均匀性较好（后天）。所以，它对均衡的需求没有那么大。 主动均衡即是通过一定的方法，把有过多电能的电芯电量转移到相对少的电芯上，可以通过电感、电容、变压器、变换器等零部件来实现，工程实践中采用较多的是变压器的方案。一般地，在充电过程中进行顶部均衡的方法，即BMS识别电压过高的电芯，向外放电；在放电过程中进行底部均衡，即BMS识别电压过低的电芯，由外对其进行充电。 根据电量转移路径的不同，可以分为电芯到电芯的方式、电芯－PACK的方式，电芯－模组的方式，电芯－PACK－电芯的方式等。主动均衡的均衡效率高，但成本和复杂度也相应增加，而且容易发生故障。 均衡的时机 大多数车企会选择在充电过程和车辆静止时进行，比较确认的是特斯拉Model S在静止时进行，宝马i3在车辆静止时进行均衡。下图是i3的均衡电路和均衡电阻。在车辆静止时，BMS会定时唤醒，对各个电芯的电压进行比较。以电压最低的电芯为基准，电压明显高的电芯是放电的对象。BMS通过Local-CAN向电芯监控单元发出指令，启动均衡。 均衡电流 另一个我们经常关心的问题是：一般来说，均衡电流是多大。根据均衡电流的公式，均衡电流＝电芯相互之间的容量差÷可用于均衡的时间。可以来计算所需要的电流。这里我们也可以看出为什么均衡的时机往往选在充电和车辆静止时，因为这两个场景留给均衡的时间比较充足，这样可以减少均衡电流。 几个典型车企的均衡电流如下表所示： 均衡是一种事后医治行为，如果能在前端（电芯生产一致性，电芯工作温度的均匀性）解决好，还是尽量避免均衡的使用，尤其是主动均衡。 |
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