ZHCAG91 October   2026 BQ76907-Q1

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1引言
  5. 2BQ76907 的被动均衡机制
    1. 2.1 均衡电流路径
    2. 2.2 均衡电流
    3. 2.3 均衡时间估算
  6. 3超级电容系统的特殊性
    1. 3.1 ESR与电压恢复效应
    2. 3.2 对均衡策略的影响
  7. 4均衡方案设计
  8. 5参考算法的实现以及示例
    1. 5.1 算法流程和伪代码
    2. 5.2 设计示例
  9. 6总结
  10. 7参考文档

设计示例

本节给出一个简化设计示例,用于说明被动均衡电流、超级电容容量和目标压差之间的关系。该示例仅用于一阶估算,实际系统仍需结合均衡电阻误差、MOSFET导通阻抗、PCB温升、ADC采样误差以及超级电容ESR进行验证。

假设系统采用5串超级电容,每串电容参数如下:

C=100F

假设某一串超级电容电压高于最低串:

ΔV=50mV

目标是通过被动均衡将该电压差消除。超级电容需要移除的电荷量为:

ΔQ=C× ΔV

代入参数:

ΔQ=100F×0.05V=5C

若均衡支路的平均均衡电流为:

IBAL,AVG=20mA

则理想均衡时间为:

方程式 15. t B A L = ∆ Q I B A L , A V G = C × ∆ V I B A L , A V G

代入参数:

方程式 16. t B A L = 5 C 0.02 A = 250 s

即在20 mA平均均衡电流条件下,将100 F超级电容的50 mV压差削减掉,理论上约需要250 s。

如果均衡电流提高至100 mA,则:

方程式 17. t B A L = 5 C 0.1 A = 50 s

该结果说明,对于大容量超级电容系统,均衡时间主要由电容值和平均均衡电流决定。若目标是缩短均衡时间,应优先提高允许的平均均衡电流,同时评估均衡电阻和MOSFET的功耗与热设计。

被动均衡支路的瞬时电流可近似表示为:

方程式 18. I B A L ≈ V C E L L R B A L

若考虑均衡开关并非100%持续导通,可引入有效均衡占空比 ηBAL:

方程式 19. I B A L , A V G ≈ η B A L ∙ V C E L L R B A L

因此,均衡时间可进一步写为:

方程式 20. t B A L ≈ C × ∆ V × R B A L η B A L × V C E L L

因此,在超级电容系统中,低电压区间的均衡速度会明显变慢。即使开启了均衡通道,当单体电压较低时,由于均衡电流本身较小,短时间内电压变化可能不明显。这也是测试中常观察到高电压单体变化明显,而低电压单体变化不明显的原因之一。

在实际算法中,该设计示例也说明了两个工程原则:

第一,均衡判断不应基于过短时间内的电压变化。对于100 F级别的超级电容,即使几十毫安均衡电流持续数秒,电压变化也可能只有毫伏级,容易被采样噪声、ESR动态压降和电压恢复效应覆盖。

第二,均衡控制应采用阈值和滞回机制。例如,当某一串相对于最低串的压差大于50 mV时开启均衡,当压差降低到20 mV以下时关闭均衡。这样可以避免由于瞬态电压误差导致均衡通道频繁切换。