Dengeleme terimi, BMS’in bir batarya paketindeki her hücrenin şarj seviyesini eşitlemek için önleyici eylemlerini ifade etmektedir. Günümüzün çoğu bataryası, batarya bir terminal gerilime erişene kadar sabit akımla şarj edilmektedir. Daha sonra sabit gerilim metodu devreye girmekte ve akım, batarya kapasitesinin 3 – 5%’ine düşene kadar batarya şarj edilmektedir.

Ancak, aynı üretim partisinin tüm hücrelerinin bile aynı olmadığı bir “klişe” ve gerçektir. Hücreler doğal olarak farklı karakteristikler gösterir ve bazıları diğerlerinden daha fazla kapasite kaybeder. En düşük kapasiteli hücre termianl gerilimine erken ulaştığından bu durum özellikle şarj işlemi esnasında kritiktir.

BMS’in işlevi bunun gibi hataları engellemek olduğundan, bir aşırı gerilim koruması devreye girmeden önce BMS bir farklılık algılandığında BMS hücre şarjlarını eşitlemeyi dener.

Hücre dengeleme için “pasif” veya “resistif” dengeleme ve “aktif” veya “şarj transfer” dengeleme olmak üzere yaygın olarak bilinen 2 dengeleme tekniği bulunmaktadır.

Pasif dengeleme veya rezistif dengeleme, BMS’in her hücrenin için hücrenin terminallerine bağlı seri bağlı bir direnç ve anahtar (bir MOSFET) içerdiği tekniktir. Bir dengesizlik tespit edildiğinde, BMS, daha yüksek hücre gerilimi dolayısıyla dengesiz hücreleri tespit eder ve bu hücrelerin dengeleme dirençlerini devreye alır. Dirençler, hücre gerilimlerini eşitleyecek şekilde eşleşen hücrelerden enerji çeker.

Aktif dengeleme veya şarj transfer dengeleme, BMS’in hücreleri bağımsız olarak şarj veya deşarj edebildiği ve bu şarjı bir diğer hücreye/hücreden veya bataryaya/bataryadan aktarabildiği tekniktir.

Bir dengesizlik tespit edildiğinde, BMS ortalama SOC değerini hesaplar ve hücrelerin arasında şarj transfer ederek hücreleri eşitlemeye çalışır. Bütün hücreleri eş SOC seviyesinde buluşturacak şekilde düşük SOC’li hücreler şarj edilir ve yüksek SOC’li hücreler deşarj edilir.

Pasif dengeleme, BMS’e çok az bileşen eklediği için düşük maliyetli bir tekniktir. Bununla birlikte, şekil 3’te gösterildiği gibi, doğası bütün hücrelerin SOC seviyelerini aralarından en düşüğüne eşitlemektir ve çok verimsiz bir tekniktir.

Dahası, çekilen enerji ısıya dönüştürülmektedir ve dengeleme akımının seviyesi üretilen ısıyı ve BMS’in sıcaklık artışını belirlemektedir. Bu nedenle, dengeleme akımı en fazla 1 amperle limitlidir. Daha yüksek akım daha fazla ısı üretimine ve güvenlik problemlerine sebep olacaktır.

Diğer yandan, dengeleme akımı devam eden şarj süreciyle baş etmelidir ve güvensiz hücre geriliminin önüne geçmelidir. Dengeleme akımı, şarj akımıyla karşılaştırılabilir olmalıdır. İdeal olarak, dengeleme sürekli devrede ise, dengeleme akımı şarj akımı yüksek kalite, düşük çevrimli bataryalar için bile şarj akımının 3 – 5%’i kadar olmalıdır. Bu, en güçlü pasif BMS’le beraber yüksek kalite batarya paketine sahip olsanız dahi, 30 – 35 Amperden fazla şarj akımı zorlanmaması gerektiği anlamına gelmektedir.

Bu limitle baş etmek için, tasarımcılar BMS’in haberleşme yeteneklerini şarj algoritmasında değişiklik yapmak üzere değerlendirmektedir. Ortalama şarj akımını yükseltmek ve şarj süresini düşürmek için, şarj aleti BMS üzerinden hücre gerilimlerini takip eder ve bir hücre gerilimi terminal gerilime erişene kadar yüksek akım sağlar. Şarj aleti daha sonra (Halen sabit gerilim aşamasında değil, sabit akım aşamasında olduğu halde) BMS’in hücreleri dengelemesine izin vermek için şarj akımını düşürür. Hücre SOC’leri eşitlendiğinde, şarj aleti şarj akımını yeniden yükseltir ve hücreleri terminal gerilimine kadar doldurur. Düşük akım & yüksek akım durum döngüsü hücrelerin durumlarına göre defalarca tekrarlanabilir. Bütün hücreler eşit olarak terminal gerilimine getirildiğinde, şarj aleti sabit gerilim moduna geçer ve şarj aşamaları tamamlanır.

Yukarıda belirtilen interaktif şarj etme, şarj hızının önemli ölçüde hızlanmasına izin verir. Ne var ki, şarj halen bataryanın her hücresinin sağlık durumuna bağlıdır.

Diğer yandan, aktif dengeleme fazla şarjı harcamak yerine transfer etmesi açısından çok verimli bir tekniktir. Isı üretimi yalnızca şarj transfer devresinin verimsizliklerinden kaynaklanmaktadır. Çevrim 85 – 92% aralığında verimlilikle yapılabilmektedir. Bundan dolayı çok daha yüksek dengeleme akımları mümkün olmaktadır. Dahası şarj transfer çift yönlü olduğundan, aktif dengeleme, dengeleme süresini yarıya düşürmektedir. Örneğin, V-ACT aktif batarya yönetim sistemi hücre başına 5 amper çift yönlü dengeleme akımı sunmaktadır. Yüksek dengeleme yeteneğine rağmen, 6 hücrelik modül yalnızca 6 modül DIN ray kutuya sığdırılmıştır.

Aktif dengeleme, büyük batarya paketlerini modüllere bölerek, düşük akımlı modül içi dengeleme devreleri ve yüksek akımlı modüller arası dengeleme devreleri kullanarak çok daha karmaşık yollarla gerçeklenebilir. Aktif dengeleme, MWh seviyelerindeki batarya paketlerini MW seviyelerindeki güç çıkışlarında güvenle yönetebilmenin tek yolu olarak görünmektedir.