锂电池被动均衡拓扑结构详解

被动电池均衡拓扑是指高能量单体通过并联电阻，将多余的能量通过电阻转化为热量并损失掉，直到与其他单体的能量基本相等的一种均衡电路。

被动均衡拓扑

实现被动均衡的一种拓扑结构原理图如下图所示：

该均衡的实现方法为：电池组首先采集和判断各个单体的能量，当检测到其中某个单体的能量最高时，且不一致性大于均衡开启条件，则控制电路通过控制开关器件接通该单体并联的电阻，单体的能量通过电阻进行损耗，直到该单体的能量满足不均衡工作的要求时，断开开关器件。这种均衡拓扑会降低电池组的能量使用率，同时会带来散热问题，均衡电流较小，但由于其结构简单、容易控制且成本低，仍然被广泛使用。

另一种实现方法是利用齐纳二极管导通原理，如下图所示，选择齐纳二极管的导通电压为单体充满能量对应的电压值，其工作过程为：当对应齐纳二极管的导通电压低于被均衡单体的端电压时，其所在回路导通，从而单体的能量通过对应电阻进行损耗，直到单体的端电压下降到齐纳二极管稳压值以下。该均衡拓扑仅仅适用于铅酸等可以长时间过充电的化学电池，但较少应用于锂电池。

被动均衡拓扑是较为常用的均衡电路，因为控制非常简单，均衡电路比较简单，成本低，所以能够得到广泛应用。但是消耗电池组的能量，并且产生大量热，会降低电池组可用容量，并且带来安全隐患，与具有主动均衡设计的电池组相比，寿命较短。

德州仪器（TI BMS AFE方案）

精确的监控可提高电源使用效率，从而延长运行时间并降低电池尺寸和成本。在各种电池管理系统中，监控器和平衡器可实时提供电池电压、温度和电流的精确读数。如下是TI BMS AFE所有的相关产品。

如下是BQ79616-Q1中关注均衡的内部结构，可以看到其内部是通过MOSFET来控制外部的Cell单元进行被动均衡。

ADI BMS AFE方案

如下是ADI主流的电池均衡器ADBMS1818，可以看到其也是通过内部MOSFET来控制外部的Cell单元进行被动均衡。