在电池组之间的均衡中,能量从电池组中充电最多的电池中提取,并在其余电池之间平均分配。Pack-to-cell 实现是 cell-to-pack 的镜像。在电池组到电池中,能量从整个电池组转移到充电最少的电池。cell-to-pack和pack-to-cell的效率都低于cell bypass和cell-to-cell,复杂度也比较高。有多种方法可以实现这些电池平衡方法中的每一种。以下是几个例子。
所谓的飞跨电容器可用于电池到电池的平衡。电容器最初连接到较高电压的电池进行充电,然后切换到较低电压的电池进行放电。由于电荷在这种方法之间穿梭,因此有时称为电荷穿梭。使用电荷穿梭有几个缺点;电荷只能在相邻电池之间转移,效率较低,因为它涉及电容器充电和放电过程中的能量损失以及开关中的任何开关损耗,并且与替代方法相比,充电、开关、放电循环需要更多时间。
图1 飞跨电容单元平衡拓扑
或者,可以使用电感器代替电容器来在相邻电池之间移动电荷。虽然这种方法通常比电容器穿梭更快、更有效,但它仍然存在一些缺点;电荷只能从较高的细胞转移到较低的细胞。仍然需要考虑开关损耗和二极管电压降。
下图支持 cell-to-pack 平衡,以及其他平衡拓扑。LT8584 单片反激式转换器的额定电流为 2.5A。在这种情况下,它用于 LTC680x 系列的多化学 BMS IC。这些设备支持各种电池平衡技术;电荷可以从一个电池重新分配到电池组的顶部(电池到电池组)或另一个电池或电池组内的电池组合。
图2 基于反激式的电池到电池组有源电池平衡。(图片:ADI)
由于性能受到电池组中最弱的电池的限制,因此需要电池平衡以获得最大的电池组性能。可以使用被动或主动技术执行电池平衡。锂化学需要主动技术,并且本质上比被动方法更有效。有源电池平衡控制拓扑可以细分为几个子类别,包括电池旁路、电池到电池、电池到电池组和电池组到电池,每个都提供效率、速度和其他性能参数的权衡。