主动均衡与被动均衡 BMS：哪种更适合 48V/51.2V 磷酸铁锂家庭电池？

48V 或 51.2V 的磷酸铁锂电池由多个电池单元串联组成。即使电池单元经过仔细匹配，随着时间的推移，容量、内阻、自放电和温度等方面的微小差异仍可能产生。经过多次充放电后，这些差异可能会变得更加明显。

当一个电池单元在其他单元之前达到其电压上限或下限时，BMS可能需要停止充电或放电以保护该单元。结果可能导致可用容量减少和电池性能不一致。

这就是为什么BMS电池平衡在LiFePO4电池中是一个重要的功能。两种常见的方法是 被动平衡和主动平衡。 被动均衡会消除高电压电池中的多余能量，而主动均衡则会将高电压电池中的能量转移到低电压电池中。

那么，它们之间有什么区别，哪种方法更适合48V/51.2V可堆叠的家用电池？

为什么LiFePO4电池需要单体均衡？

当单个电池保持在相对一致的电压和充电状态（SOC）范围内时，LiFePO4电池组最有效地工作。

然而，细胞并不完全相同。细胞失衡可能由于以下原因而出现：

• 小型制造和产能差异

• 内部电阻的差异

• 温度差异

• 不同的自放电率

• 长期老化和循环

考虑一个16节LiFePO4配置。在充电过程中，某一节电池可能在其他电池之前达到其上限电压。然后BMS必须限制或停止充电以保护该电池，即使其他电池还可以接受更多能量。</p>

放电过程中同样适用这一原则。如果一个较弱的电池首先达到最低电压限制，BMS可能会断开负载，即使其他电池仍具有可用能量。

因此，电池的可用容量可能受到最不平衡的单体电池的限制，而不仅仅是其标称安时（Ah）容量.

电池平衡有助于减少这些差异，并使电池在充电和放电循环过程中更一致地工作。

被动BMS平衡是如何工作的？

被动式BMS均衡 是一种相对简单的纠正电池不平衡的方法。当 BMS 检测到某只电池的电压高于其他电池时，它会激活连接到该电池的电阻器。多余的电能以热量的形式散发掉。</p>

基本过程是：

高电压电池 → 电阻网络 → 热

被动均衡通常在相对较低的电流水平下运行，通常约为50–200毫安，具体取决于BMS设计。

对于LiFePO4电池，被动均衡通常集中在充电过程的较高端。在使用电压基准均衡阈值的架构中，当单体电压超过约3.45V/单体时，均衡功能可能会被激活。

被动均衡的优势

被动均衡提供：

• 简单电路架构

• 降低组件成本

• 直接的控制

• 适用于匹配良好的细胞

• 适用于较小或成本敏感的电池组的实际性能

被动均衡的局限性

其主要限制在于过量的能量被转化为热量，而不是被另一个电池回收。相对较低的平衡电流也意味着显著的电池差异可能需要更长时间才能纠正。</p>

对于电池组中电芯匹配良好且偏差相对较小的情况，这种方法可能已经足够。然而，高容量和模块化的储能系统可能从更强大的均衡策略中受益。</p>

主动BMS平衡是如何工作的？

激活 BMS 平衡 采用了一种根本不同的方法。而不是消散多余的能量，它将能量从高电压电池转移到低电压电池。

基本过程是：

高电压电池 → 能量传输电路 → 低电压电池

根据 BMS架构，主动平衡可以使用电容式、电感式、变压器式或其他双向能量传输电路。

因为能量是被传递而不是简单地耗散，主动均衡可以在比传统被动均衡高得多的电流水平下运行。在先进的架构中，均衡电流可以达到安培级别。

主动均衡还可以在充电和放电过程中同时运行，具体取决于特定的BMS设计和控制策略。

主动均衡的优势

动态平衡可以提供：

• 更高的平衡电流

• 更快地校正细胞失衡

• 平衡过程中的能量损耗更低

• 与电阻平衡相比，发热减少

• 更适合大容量电池系统

• 模块化和可堆叠的ESS应用更大的潜力

主动均衡的限制

额外的能耗电路和控制逻辑使主动均衡比被动均衡更复杂。这可能会增加元件数量、工程要求和系统成本。

因此，主动平衡并不一定对每个电池都更好。当电池容量、循环频率、系统可扩展性和可用能量需求能够证明额外的BMS功能是合理的时，它的价值会更加显著。

主动均衡与被动均衡BMS：主要区别

平衡参数	被动式BMS平衡	激活的BMS平衡（ACE智能BMS）
平衡当前	50 毫安–200 毫安	1 A–5 A（双向）
能量损失 / 热	将多余的能量转化为热量	能量传递效率 >90%
激活触发阶段	充电结束状态（>3.45V/单元）	连续（充电、放电、空闲）
目标应用程序	单个48V电池组或轻负载	多模块并行堆栈（最多15+个单元）

*实际均衡电流、触发条件、工作阶段和效率取决于具体的BMS架构、电池型号和系统配置。

根本区别很简单： 被动均衡会消除多余的能量，而主动均衡则会在电池之间重新分配能量.

为什么BMS均衡对可堆叠的48V/51.2V家庭电池很重要？

BMS均衡在住宅电池设计为模块化、可堆叠的储能系统时变得越来越重要。

可堆叠电池允许多个模块协同工作以增加总存储容量。随着系统容量和模块数量的增加，保持一致的操作比单纯平衡单个电池更为重要。

合适的BMS可能需要协调：

• 单元电压均衡

• SOC监控

• 温度监测

• 模块通信

• 当前分享

• 故障检测和保护

例如，如果电池模块中的一个单元显著不平衡，该模块可能比预期更早达到其电压极限。在多模块系统中，模块之间的差异会进一步影响整个电池系统有效利用其可用能量的效率。

这使得BMS平衡成为更广泛系统架构的一部分。 平衡电路、监控功能、控制算法和模块通信应协同工作，以在系统扩展时保持电池的一致性。

领先的电池OEM如何为可堆叠的家用电池设计BMS平衡？

没有适用于每个的单一BMS平衡架构住宅电池. 主要的电池OEM厂商可能根据电池单元配置、电池容量、循环要求、成本目标和系统可扩展性使用被动式、主动式或混合平衡。

混合架构可以结合这两种方法：通过电阻能耗处理较小的电池偏差，而主动均衡可以在需要更快或更高电流校正时在电池之间传输能量。

这种方法对于可堆叠的家用电池尤其重要。当多个模块并联时，保持电池的一致性变得越来越重要，以防止一个不平衡的电池或模块成为整个系统的容量瓶颈。

因此，具体的均衡电流、触发条件、工作范围和支持的模块数量应根据电池制造商的实际BMS架构进行评估，而不是仅基于均衡方法。

ACE电池的智能BMS如何支持堆叠式家庭储能

ACE电池提供了一个具体示例，说明如何将主动均衡集成到用于模块化住宅能源存储的智能BMS架构中。

ACE的 48V/51.2V 100Ah 和 200Ah 可堆叠的家用电池组 集成智能BMS算法，旨在持续监测电池单元状态，并支持多模块系统的稳定运行。

1. 1–5 一种双向主动均衡

ACE Smart BMS 使用 1–5 A 双向主动均衡，以动态地将能量从高电压电池单元转移到低电压电池单元。与通过电阻网络将多余能量转换为热量的被动均衡不同，主动均衡在电池单元之间重新分配能量。</p>

ACE为适用的智能BMS配置指定了高于90%的能量传递效率。更高的均衡能力旨在支持更快的单体电池校正，并减少均衡过程中的能量损失。

根据适用的ACE BMS配置，主动均衡策略可以在充电、放电和空闲状态之间连续运行。

2. 带有SOC和ACIR/DCIR的智能电池监测

均衡不是仅基于电池电压。ACE智能BMS算法持续跟踪充电状态（SOC）和内阻参数，包括交流内阻/直流内阻，以及其它电池运行数据。

这使BMS能够更全面地评估单体之间的差异，并根据实际电池状况进行均衡。

3. 保持单体电池电压一致性

对于ACE的可堆叠住宅电池架构，智能BMS被设计为在规定的运行条件下保持单元间电压差低于15 mV。

保持低电压偏差有助于降低一个明显偏离的电池在其余电池之前达到电压保护极限的可能性，这否则会限制电池组的可用容量。

4. 专为多模块并行系统设计

ACE Smart BMS 专为多模块并联可堆叠的家用电池应用而设计，适用的架构支持15个以上的并联单元。

在某些并行多机架家庭储能配置中，ACE 的智能平衡方法可以增加 最多可提升8%的可用电池容量，具体取决于单元格匹配、操作条件和系统配置。</p>

主动均衡、SOC以及ACIR/DCIR监测和智能BMS算法共同提供了一种系统级的方法，以在住宅电池系统扩展时保持电池单元的一致性。

如何在主动式和被动式BMS均衡之间进行选择？

正确的选择取决于电池的应用而非平衡方法本身。

电池/应用程序	合适的方法
小型，成本敏感的电池	被动可能已经足够
匹配良好的细胞，偏差较小	被动可能已经足够
低频次骑行	被动可能已经足够
48V/51.2V 住宅ESS	活跃或高级混合BMS
每日骑行家庭存储	活跃变得更加有吸引力
可堆叠电池系统	激活或高级 BMS
更大的并行配置	激活或高级 BMS

在评估电池时，请考虑 电池质量、容量、循环频率、均衡电流、热管理、BMS监控以及系统可扩展性相结合.

仅更高的平衡电流并不能保证电池更好。整体BMS架构的有效性同样重要。

结论

被动平衡仍然是许多传统LiFePO4电池的实用解决方案，而主动平衡为高容量和模块化系统提供了更大的能量传输能力。

对于48V/51.2V可堆叠的家用电池，最佳方法是评估完整的BMS架构，包括均衡、单体电池监控、SOC估算、内阻跟踪和系统可扩展性。ACE电池的智能BMS展示了如何将主动均衡与这些功能集成，以支持高利用率的住宅能源存储。</p>