圖1. 電池單元均衡典型拓撲結構。

電池單元間不匹配會顯著縮短運行時間

電池單元間的容量或SoC不匹配可能會嚴重降低電池包可用容量，除非均衡電池單元。為使電池包容量最大化，要求在電池包充電和放電期間，電池單元是均衡的。在圖2所示的例子中，一個10單元串聯(lián)電池包由（標稱）100 安時電池單元組成，最小容量單元與最大容量單元的容量誤差為±10%，對該電池包充電和放電，直至達到預定SoC限值。如果SoC值限制在30%和70%之間，并且不進行均衡，則經過一次完全充電/放電循環(huán)之后，電池包可用容量相對于理論可用容量減少25%。被動均衡理論上可以在電池包充電階段均衡各電池單元的SoC，但在放電期間，無法阻止第10個單元先于其他單元達到30%的SoC水平。即使在電池包充電期間進行被動均衡，在電池包放電期間也會損失可觀的容量（不可用）。只有主動均衡解決方案才能恢復容量，在電池包放電期間將電荷從高SoC單元重新分配給低SoC單元。

圖2. 電池單元間不匹配導致電池包容量損失的例子。

圖3顯示了使用理想主動均衡功能可以100%恢復因電池單元間不匹配而導致的容量損失。在穩(wěn)態(tài)使用期間，當電池包從70% SoC 的完全充電狀態(tài)放電時，必須從第1個單元（最高容量電池單元）中取出存儲的電荷并轉移到第10個單元（最低容量電池單元），否則第10個單元會先于其他單元達到最小30%的SoC點，導致電池包必須停止放電以防壽命進一步縮短。類似地，在充電階段必須將電荷從第10個單元中移除，重新分配到第1個單元，否則第10個單元會率先達到70%的SoC上限，導致充電周期必須停止。在電池包使用壽命中的某個時間點，電池單元老化的差異將不可避免地造成電池單元之間的容量不匹配。只有主動均衡解決方案才能恢復容量，根據需要將電荷從高SoC單元重新分配給低SoC單元。為在電池包使用壽命期間實現(xiàn)最大容量，需要通過主動均衡解決方案來給單個電池單元有效充電和放電，以使整個電池包維持SoC均衡。

圖3. 理想主動均衡實現(xiàn)容量恢復。

高效率、雙向均衡提供最高容量恢復

（見圖4）是專為滿足高性能主動均衡需求而設計的新產品。高效率、雙向、主動均衡控制IC LTC3300-2是高性能BMS系統(tǒng)的關鍵組成部分。每個IC可以同時均衡多達6個串聯(lián)連接的鋰離子或磷酸鐵鋰電池單元。