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图 1：典型的电池平衡拓扑

1A: 无源 / 消耗性

NEXT 12-CELL PACK ABOVE：上方由 12 节电池组成的电池组

12-CELL BATTERY STRING：由 12 节电池组成的电池串

NEXT 12-CELLPACK BELOW：下方由 12 节电池组成的电池组

SERIAL DATA TO LTC6803-1 ABOVE：串行数据至上方 LTC6803-1

SERIAL DATA TO LTC6803-1 BELOW：串行数据至下方 LTC6803-1

1B: 有源：单向

TOP OF STACK：电池组顶部

DISCHG：放电

CHG：充电

1C: 有源：双向

电池之间的失配可能极大地缩短运行时间

电池之间无论是容量还是 SoC 之间的失配都可能严重缩短电池组的可用容量，除非这些电池是平衡。要最大限度地提高电池组的容量，就要求在电池组充电和电池组放电时，电池都是平衡的。

在图 2 所示的例子中，电池组由 10 节电池串联组成，每节电池的容量均为100A-hr (标称值)，容量最小的电池与容量最大的电池之间的容量误差为 ±10%，对该电池组充电或放电，直至达到预定的 SoC 限制为止。如果 SoC 值限制在 30% 至 70% 之间，而且没有进行容量平衡，那么在一个完整的充电 / 放电周期之后，相对于这些电池的理论可用容量，可用电池组容量降低了 25%。在电池组充电阶段，无源平衡从理论上可以让每节电池的 SoC 相同，但是在放电时，无法防止第 10 节电池在其他电池之前达到 30% 的 SoC 值。即使在电池组充电时采用无源平衡，在电池组放电时也会显著“丢失”容量 (容量不可用)。只有有源平衡解决放案才能实现“容量恢复”，有源平衡解决方案在电池组放电时，从 SoC 值较高的电池向 SoC 值较低的电池重新分配电荷。

未采用有源平衡 (30% 至 70% SoC 限制)

可用电池组容量：670A-hr – 370A-hr = 300A-hr

(这是理论上最大容量 400A-hr的 75% → “丢失”了 100A-hr)

图 2：由于电池之间的失配而导致电池组容量损失的例子

图 3 说明了怎样采用“理想的”有源平衡，使由于电池之间的失配而“丢失”的容量得到 100% 的恢复。在稳定状态使用时，当电池组从 70% SoC 的“满”再充电状态放电时，实际上必须从第 1 号电池 (容量最高的电池) 取出所存储的电荷，将其转移到第 10 号电池 (容量最低的电池)，否则，第 10 号电池会在其他电池之前达到其 30% 的最低 SoC 点，而且电池组放电必须停止，以防止进一步缩短寿命。类似地，在充电阶段，电荷必须从第 10 号电池移走，并重新分配给第 1 号电池，否则第 10 号电池会首先达到其 70% 的 SoC 上限，而且充电周期必须停止。在电池组工作寿命期的某时点上，电池老化的差异将不可避免地导致电池之间的容量失配。只有有源平衡解决方案才能实现“容量恢复”，这种解决方案按照需要，从 SoC 值高的电池向 SoC 值低的电池重新分配电荷。要在电池组的寿命期内实现最大的电池组容量，就需要采用有源平衡解决方案，以高效率地给每节电池充电和放电，在电池组各处保持 SoC 平衡。

关键词： 充电电池 电池