双串电池的均衡

如果手机项目使用的是单电芯，则不涉及均衡，如果是双串电芯，则必须考虑电池的均衡。不均衡表现为串联时的两节电池电压不相等。

电压不相等是各节电池满充容量不均衡、或各节电池SOC不均衡、或电池内阻不均衡等内在原因的外在表现。

• 当满充容量不同的电池串联在一起时，串联充电电流相同，但满充容量小的那个电池会先充到更高电压。
• 即使满充容量相同，但SOC不同的电池串联在一起时， SOC高的那节电池的电压偏高。
• 即使满充容量相同、SOC 相同，但各节电池的内阻不同，则在充放电时压差不同，也会导致电池端电压不同。
• 此外，一些外部因素（比如电池组局部受温或个体电池之间热不均衡）也会导致个体电池老化速率不同从而内阻不均衡。

最终都可能表现为各节电池电压不相等。

电池不均衡会影响手机续航时间和电池循环寿命，表现为如下两个方面：

• 木桶效应，串联电池的整体可用容量取决于容量较低的那块电芯。假设A电芯容量为2400mAh，B电芯容量为2600mAh。当放电到手机没电时，实际上是A电芯先被放空至截止电压（如3.0V），而B电芯还有电。为了保护A电芯不过度放电（这会严重损害电池），系统必须关机。此时，B电芯的剩余电量就无法被使用，导致总续航变短。
• 在充电时，容量较小的电芯会更快达到满电电压。如果继续充电，这块电芯就会过充，导致内部压力增大、发热加剧，长期如此有鼓包甚至热失控的风险。

为了延长电池续航时间、延长电池循环寿命，需要对双串电池进行均衡管理。均衡的目的，就是主动消除两块电芯之间的电压/容量差异，让它们尽可能地步调一致。

被动均衡

最简单的均衡电路就是负载消耗型均衡，也被称为被动均衡，广泛应用于手机项目。就是在每节电池上并联一个电阻，并且串联一个开关做控制。

当某节电池电压过高时，打开开关，充电电流通过电阻分流，这样电压高的电池充电电流小，电压低的电池充电电流大。当然这种方式只能适用于小容量电池（比如手机）的均衡，对于大容量电池（比如电动汽车）来说是不现实的。

TI的电量计中集成了均衡功能，如下图所示：

一般均衡电流不会很大（几mA、几十mA等）。

由于均衡电流路径与电芯电压采样路径共用同一路径 VCx，所以需要对均衡开关采用占空比(Duty)方式周期性导通和关断，把均衡和采样分开，避免均衡动作影响电芯电压采样。

主动均衡

这是一种更高级、效率更高的技术，但在手机中应用相对较少，主要见于电动汽车、大型储能系统。

其原理是能量的“移多补少”。将电量较多的那块电芯的能量，通过电容、电感或微型变压器等储能元件，转移到电量较少的那块电芯中。可以在充电、放电甚至静置的任何阶段进行。

能量效率高，几乎没有浪费。均衡电流可以做得更大，均衡速度快。

但缺点是电路复杂，成本高，占用空间大，控制算法复杂。