【導(dǎo)讀】隨著電動(dòng)汽車（EV）制造商努力使電池更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、更易于批量生產(chǎn)，我們看到了電池化學(xué)的變化。例如1，該行業(yè)正在從傳統(tǒng)的鈷鋰離子電池轉(zhuǎn)向磷酸鐵鋰（LFP）電池。鈷等稀土金屬供不應(yīng)求，而磷酸鐵鋰等材料是一種更豐富、更可持續(xù)、更高效的替代品。
隨著電動(dòng)汽車（EV）制造商努力使電池更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、更易于批量生產(chǎn)，我們看到了電池化學(xué)的變化。例如1，該行業(yè)正在從傳統(tǒng)的鈷鋰離子電池轉(zhuǎn)向磷酸鐵鋰（LFP）電池。鈷等稀土金屬供不應(yīng)求，而磷酸鐵鋰等材料是一種更豐富、更可持續(xù)、更高效的替代品。
1:[https://news.ti.com/whats-next-in-bms-safer-more-affordable-electric-veh...
在樓氏電容，我們對(duì)電池化學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)很感興趣，因?yàn)檫@些趨勢(shì)激發(fā)了電池管理系統(tǒng) (BMS) 的進(jìn)步。BMS 負(fù)責(zé)通過(guò)管理溫度、執(zhí)行充電狀態(tài) (SoC) 評(píng)估和進(jìn)行電池均衡來(lái)監(jiān)控電池組性能。
雖然被動(dòng)電池均衡曾經(jīng)是更常見(jiàn)的技術(shù)，但隨著 BMS 的進(jìn)步，一些電動(dòng)汽車制造商正在轉(zhuǎn)向主動(dòng)電池均衡。這一變化影響到各級(jí)組件的選擇，包括電容器的選擇。采用主動(dòng)電池均衡技術(shù)的 BMS 需要專門設(shè)計(jì)的高質(zhì)量電容器。
主動(dòng)式與被動(dòng)式電池/電容器均衡
保持健康的電池 SoC 可延長(zhǎng)電池壽命，防止在極端充電和放電情況下造成損壞。主動(dòng)和被動(dòng)電池均衡技術(shù)都旨在保持健康的 SoC。由于較弱的電池單元充電和放電的速度往往快于較強(qiáng)或較高容量的電池單元，因此它們對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的影響更大。
被動(dòng)電池均衡2的目的是通過(guò)集中處理容量最低的電池（也稱為 "弱 "電池）來(lái)均衡電池堆中電池的 SoC。這種技術(shù)的目標(biāo)是使電池堆中的每個(gè)電池看起來(lái)都是容量最弱的電池。使用相對(duì)較低的電流從 SoC 值較高的電池中消耗能量，從而實(shí)現(xiàn)平衡。這樣可以確保所有電池都能充到最大 SoC 值，而無(wú)需考慮其真實(shí)容量，并且充電可以持續(xù)到每個(gè)電池都充滿為止。雖然這種技術(shù)能以相對(duì)較低的成本實(shí)現(xiàn)平衡，但并不能延長(zhǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間。此外，放電過(guò)程還會(huì)浪費(fèi)能量。
2:[https://www.analog.com/en/resources/technical-articles/passive-battery-cell-balancing.html#:~:text=Passive%20balancing%20allows%20the%20stack,charge%20to%20their%20maximum%20]
與耗散電荷的被動(dòng)電池均衡不同，主動(dòng)電池均衡可重新分配電荷。如圖 1 所示，主動(dòng)電池均衡3是一種更復(fù)雜的技術(shù)，占用空間更大，但它能增加電池組中的可用電量，從而延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間。在充放電循環(huán)過(guò)程中，將電荷從較強(qiáng)的電池單元重新分配到較弱的電池單元，還能減少整體充電時(shí)間和發(fā)熱量。
圖 1：采用主動(dòng)均衡（下圖）時(shí)，電荷從較強(qiáng)的電池單元重新分配到較弱的電池單元；結(jié)果是電池堆完全耗盡。而采用被動(dòng)均衡（上圖）時(shí)，未使用的容量仍會(huì)保留。出處4
4:[https://www.analog.com/en/resources/technical-articles/active-battery-cell-balancing.html#:~:text=Active%20cell%20balancing%20is%20a,decreasing%20heat%20generated%20while%20ba]
主動(dòng)單體均衡如何影響電容器的選擇
基本設(shè)計(jì)的改變，如從被動(dòng)電池均衡到主動(dòng)電池均衡的轉(zhuǎn)變，需要電路板級(jí)的調(diào)整，包括新的電容器。電容器在整個(gè)充電周期中充當(dāng)主動(dòng)均衡系統(tǒng)的中間儲(chǔ)能設(shè)備。
飛跨電容器多電平逆變器是有源電池均衡的有力選擇，因?yàn)樗鼈兛梢耘R時(shí)存儲(chǔ)和釋放能量；尤其適用于均衡電壓水平和優(yōu)化可用電壓。飛跨電容器通過(guò)在充電階段連接電壓較高的電池，在放電階段連接電壓較低的電池來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目的。這一概念有時(shí)被稱為 "充電穿梭"5。
5:[https://www.batterypowertips.com/active-cell-balancing-basics/#:~:text=So%2Dcalled%20flying%20capacitors%20can,referred%20to%20as%20charge%20shuttling.]
樓氏電容的專業(yè)工程師團(tuán)隊(duì)在高可靠性陶瓷電容器方面擁有數(shù)十年的豐富經(jīng)驗(yàn)，我們隨時(shí)準(zhǔn)備為您提供支持，幫助您選擇改進(jìn) BMS 的元件。
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