一個典型的電池組充電平衡的管理系統，其工作方法是對連接好的串聯電池組充電的同時，檢測電池組中各個單體電池的端電壓，當某單體電池的端電壓較高時，通過與該單體電池并聯的均衡電路對該電池進行充電分流，降低該單體電池的充電速度和端電壓上升速度，使各單體電池端電壓趨于均衡一致，以此避免因串聯電池組中各單體電池的充放電特性的差異影響電池組的壽命。由于在充電分流時與單體電池并聯的均衡電路消耗部分充電電能，均衡電路發熱，均衡電路的均衡能力受到限制。對于大容量、大功率電池，大電流充電時，均衡電路的均衡能力不能滿足實際需要。

　　在電池的壽命后期，電池內部性能逐漸劣化，按原有的放電限流值和恒流充電值進行放電或充電，可能會發生過放、過充現象，導致電池內阻等參數進一步惡化，充電和放電過程中電池會嚴重發熱，現有的BMS雖然可以監測電池溫度異常升高時切斷外部充電或放電通路，但此時電池本身已經處于不安全狀態，切斷通路不能阻止電池內部異常的電化學反應過程，電池繼續發熱甚至爆炸的危險依然存在。在電池溫度異常升高時，突然切斷放電通路，對于需要連續供電的設備，如電動汽車，可能造成設備運行的安全問題。

　　基于內阻測量和狀態比較的電池管理系統

　　研究表明，隨電池充電-放電循環次數的增加，電池容量下降，電池的內阻增加，電池內部性能劣化直至最終徹底失效的過程是一個逐漸累積的過程，電池組中的不一致性會加速電池組進入不安全狀態。

　　本文提出了內阻測量和狀態比較的電池管理系統，如圖所示，以單片機為控制核心，在存儲器中預先存儲各單體電池在不同端電壓下的內阻初始值和誤差允許值、充電過程中各單體電池在不同端電壓區段的端電壓上升速率和誤差允許值、累計充電量預定值、充電電壓范圍、放電電壓范圍、充電截止電壓值、放電截止電壓值、電池溫度范圍、充電電流值和充電電流誤差允許值、放電電流保護值、均衡啟動電壓值、端電壓失衡值等參數。充電和放電過程中檢測充電和放電過程的各種參數，在每次充電過程前、充電過程中及充電結束后測量并記錄電池組中各單體電池的端電壓、端電壓上升速率、充電電流、充電量和電池內阻，并與之前充電時測量和記錄的參數進行對比，分析電池組的充電量及各單體電池的內阻、端電壓、端電壓上升速率的變化量，判斷電池內部性能逐漸劣化的過程和程度，對電池的失效及可能出現的安全問題予以預警。對充電和放電過程實施控制，實現充電和放電終止電壓保護，溫度保護，過流保護的的同時，在充電過程中，通過對端電壓較低的單體電池進行補流均衡的方法，使串聯電池組中各單體電池端電壓一致，避免由于各單體電池狀態差異對電池組的壽命影響。

　　具有內阻測量和狀態比較功能的電池管理系統示意圖

　　將系統用于10節20Ah串聯電池組測試，采用5A恒流充電，2A補流均衡，系統補流均衡效果十分明顯，沒有額外發熱量，還便于節能控制。

　　影響內阻變化因素較多，特別是對電池組完整壽命周期內的內阻變化規律的研究，需要大量的實驗，有關實驗方案正在進行中，包括了動力電池組在模擬工況下放電的整個壽命過程的測試。

　　結論

　　在每次充電前、充電過程中和充電結束后檢測并記錄充電過程中電池充電量、端電壓、電流、內阻、電池溫度、充電時間等參數，計算各參數的變化量和變化速率，并與預置的初始參數進行比較，準確判斷電池充電性能的變化程度，對可能出現的電池安全問題進行預警，為充電電池的使用提供了高安全性保障。以電動汽車為例，即使出現電池安全預警，駕駛人員有至少數天的富余時間來維修處理，而不必馬上強制斷開。

　　在充電過程中對端電壓較低的單體電池進行補流均衡充電，在減小各單體電池的狀態差異，提高電池組使用壽命的同時，避免了在充電均衡過程中均衡電路的發熱問題，從而大幅度提高了均衡能力，對大容量、大功率電池組的應用具有顯著效果。

　　在充電過程中全面記錄每次充電過程中電池充電量、端電壓、電流、內阻、電池溫度、充電時間等參數，從而記錄了充電電池整個壽命周期各項電參數的變化過程，為進行電池組失效原因分析提供了數據基礎。