電池管理系統(tǒng)中的均衡電路，

我們呢思考一下為啥要均衡呢

單體電壓是直接測量值，可以實(shí)時(shí)在線測量，這都使它成為衡量系統(tǒng)電芯一致性水平的有利條件。不單如此，常見BMS管理策略中，把單體電壓值作為觸發(fā)條件的情況還有放電終止條件，充電終止條件等等。

處于這樣位置的一個(gè)參數(shù)，單體電壓一致性差異過大，則直接限制了電池包充電電量和放電電量。基于此，人們用電池均衡方法解決已經(jīng)處于運(yùn)營狀態(tài)的電池組單體電壓差異過大問題，來提高電池組容量。從而也就可以做出，均衡手段延長了續(xù)航里程，延長了電池使用壽命之類的推論。下面一幅圖很形象的說明了主動(dòng)均衡的原理。從這里可以看出，我們的均衡并非很理想，只是暫時(shí)沒有更好的辦法。

我們通常把能量消耗型均衡叫做被動(dòng)均衡，而把其他均衡稱為主動(dòng)均衡。而對系統(tǒng)進(jìn)行人為干預(yù)的，雖然經(jīng)常不被理論討論，但在實(shí)際應(yīng)用中卻不可或缺的，單體充電均衡，就是人工單獨(dú)給電壓過低電芯充電的解決不一致問題的方式。

主動(dòng)均衡的具體實(shí)施方案有很多種，從理念上可以再分成削高填低型和并聯(lián)均衡型兩大類。通常被質(zhì)疑主動(dòng)均衡影響電池壽命的，特指削高填低這類主動(dòng)均衡。匯總幾種典型主動(dòng)均衡電路在下面。

削高填低，就是把已經(jīng)電壓高的電芯的能量轉(zhuǎn)移一部分出來，給電壓低的電芯，從而推遲最低單體電壓觸及放電。截止閾值和最高單體電壓觸及充電終止閾值的時(shí)間，獲得系統(tǒng)提升充入電量和放出電量的效果。

但是在這個(gè)過程中，高電壓單體和低電壓單體都額外的進(jìn)行了充放。我們都知道，電池的壽命被稱為“循環(huán)壽命”，僅僅就這顆電芯來說，額外的充放負(fù)擔(dān)會帶來壽命的消耗是一個(gè)確定的事，但對電池包系統(tǒng)而言，總體上是延長了系統(tǒng)壽命還是降低了系統(tǒng)壽命，目前還沒有看到明確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)予以證明。

削高填低的均衡，包括電容式均衡，電感式均衡，變壓器式均衡，此三種均衡方式包括充電過程中的均衡以及靜置過程的均衡。另外還有一種主動(dòng)均衡，叫做并聯(lián)式均衡，它只在充電過程中發(fā)揮作用。

也有人認(rèn)為應(yīng)該在車輛運(yùn)行中，和放電過程的末尾加入均衡，但一般認(rèn)為系統(tǒng)電流值的波動(dòng)比較大，如果依然以單體電壓為依據(jù)進(jìn)行均衡，則很可能出現(xiàn)誤判，影響均衡效果。當(dāng)然，隨著技術(shù)的發(fā)展，能夠通過其他手段直接對SOC進(jìn)行準(zhǔn)確的推算，則根據(jù)SOC進(jìn)行的均衡，將不會再受到這個(gè)問題的困擾。

電容式均衡

設(shè) B1，B3 電池單體分別為組內(nèi)電壓最高、最低單體。圖中所有開關(guān)管為常開，當(dāng)均衡器發(fā)出均衡指令時(shí)，功率開關(guān)管 S1、Q2 閉合，此時(shí)單體電池 B1 給電容充電，控制功率開關(guān)管的占空比控制充電功率和時(shí)間，充電結(jié)束后，開關(guān)管 S3、Q4 閉合，電容給單體電池 B3 充電，此時(shí)電池組內(nèi)不均衡度降低，均衡結(jié)束。

電感式均衡

充電過程中，開關(guān)管 S 閉合，充電機(jī)給電池組充電。此時(shí)電池組右側(cè)開關(guān)管全部斷開，均衡系統(tǒng)不開啟。設(shè)單體電池B1 電壓開始明顯高于其他電池并達(dá)到均衡閾值時(shí)，此時(shí)均衡系統(tǒng)開啟，S1、Q2開關(guān)管閉合，電感與單體電池 B1 并聯(lián)，起到分流的作用，電感儲存來自充電機(jī)與電池 B1 的能量；當(dāng) S1、Q2 開關(guān)管置 0，Q3、S4 開關(guān)管置 1 時(shí)，電感給充電過程的單體電池 B3 釋放一定能量。

靜置過程中，開關(guān)管 S 斷開，當(dāng)單體電池 B1 電壓高于其他電池并達(dá)到均衡閾值時(shí)，均衡系統(tǒng)開啟，S1、Q2 開關(guān)管閉合，電感與單體電池 B1 并聯(lián)，電感吸收 B1 能量；當(dāng) S1、Q2 開關(guān)管斷開，Q3、S4 開關(guān)管閉合時(shí)，電感給單體電池 B3釋放電量。

變壓器式均衡

基于反激式均衡變壓器進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)，即變壓器既作為吸收能量源又作為釋放能量源，吸收與釋放能量的轉(zhuǎn)換在于能量在磁能與電能之間的轉(zhuǎn)換。

同樣，設(shè)單體電池 B1 電壓最高，將 S1、Q2 置 1，其他開關(guān)管置 0，此時(shí)變壓器作為吸收能量源，能量由 B1 電池給的電能轉(zhuǎn)換為磁能；S1、Q2 置 0，Q1、S2 置 1，能量由初級繞組傳遞給次級繞組，能量釋放給單體電池 B3，能量由磁能重新轉(zhuǎn)換為電能。

并聯(lián)均衡

理想的均衡方式是所有電池能量及端電壓相同，并聯(lián)電池組內(nèi)單體電池電壓始終相等，因?yàn)楹瓦B通器原理一樣，兩邊水柱永遠(yuǎn)水平，并聯(lián)電池也先天性的單體電壓高的自發(fā)給單體電壓低的電池充電。但串聯(lián)電池組內(nèi)想要應(yīng)用此原理，就需要稍微改變原電池組拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

如下圖所示的并聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每節(jié)單體電池都有一個(gè)單刀雙擲的開關(guān)繼電器，所以 n 節(jié)串聯(lián)電池組內(nèi)需要 n+1 個(gè)繼電器。

控制原理如下：設(shè)電池組內(nèi) B4 電壓最高，B2 電壓最低，控制繼電器 S5、S3、Q4、Q2 閉合，此時(shí)兩節(jié)單體電池并聯(lián)，兩單體電池自動(dòng)均衡，電壓趨于一致。該拓?fù)涞娜秉c(diǎn)是充電過程中不能進(jìn)行均衡，只能靜置去極化時(shí)候進(jìn)行并聯(lián)均衡。

看看實(shí)際電路中總體思路

就是利用這款芯片對電池電壓進(jìn)行采集，替代之前的隔離，ad切換等復(fù)雜的工作。為電池管理系統(tǒng)提供可靠的前端采集，同時(shí)，也通過mosfet對電池進(jìn)行放電均衡，保持電池一致性，防止危險(xiǎn)發(fā)生。通過實(shí)時(shí)顯示，報(bào)告電池狀態(tài)，如果有異常情況及時(shí)LED報(bào)警。圖紙如下

我們呢主要看均衡電路那塊，通過電阻放電的方式

pcb圖

AD7280A采用電池直接供電，8-30V寬輸入電壓，理論精度在正負(fù)1.6mv，采用SPI方式通訊

//-------------模擬spi收發(fā)---------------------
unsigned long spi(unsigned long Data_send)
{ 
	unsigned char i;
  	unsigned long Data_receive,j;
	j=Data_send;
	Data_receive=0;
  	SCLK=0;SDO=0;CS=0;
  for(i=0;i<32;i++)  //"發(fā)數(shù)據(jù)
  	{ 
    if (SDI) {
				Data_receive=Data_receive|0x00000001;  
			 }    
  		asm ("nop");  
			Data_receive=Data_receive<<1;
				SCLK=1;  
					asm ("nop");
 						if (j&0x80000000){SDO=1;}
  										else SDO=0;
  					asm ("nop");  	
				j=j<<1;
			SCLK=0;
   }
  CS=1;
  delay(2);//  延時(shí)3us8
return Data_receive;
}
//-------------初始化AD7280A----------
void initad7280()
{ 
//-----12路初始化--------
spi(0x01c2b6e2);//寫0E
	delay(60);//延時(shí)90us
		CS=0;
			delay(10); //CS上升沿
		CS=1;
	spi(0x038716ca);//讀0E 可以作為驗(yàn)證發(fā)送數(shù)是否正確
}

//-------------發(fā)送32bit數(shù)據(jù)-------
void spifourbyte(unsigned long data)
{
unsigned char one,two,three,four;
	four=data;
	three=data>>8;
	two=data>>16;
	one=data>>24;
		CS=0;
			spibyte(one);
			spibyte(two);
			spibyte(three);
			spibyte(four);
	CS=1;
	delay(2);//  延時(shí)3us
}
//----------spi初始化子程序-------------------
void		SPIINIT()
{
	PIR1=0;		
	SSPCON=0x00;			// SSPEN=0；CKP=0 ， FOSC/4 
	SSPSTAT=0x80;          
    }