電阻器、電容器、電感器和 DC/DC 轉換器都可用于各種拓撲，為電池組提供電池平衡。由于性能受到電池組中最弱的電池的限制，因此需要電池平衡以獲得最大性能。一旦最弱的電池耗盡，電池組就會停止提供能量。各種電池平衡電路旨在為構成電池組的每個電池保持相同的電壓，從而確保電池組的最大效率。

用于測量和控制電池平衡的一個重要參數是充電狀態 (SoC)，它量化了電池中相對于其容量的充電量。電池平衡的目標是在給定時間為每個電池提供相同的 SoC。

在下圖中，電池組 (a) 的行為類似于標稱電壓為 3.7V 的電池組，電池組 (b) 的行為類似于標稱電壓為 3.1V 的電池組，而電池組 (c) 的行為類似于標稱電壓為 3.4V 的包裝。包 (a) 將提供比包 (b) 或包 (c) 更多的能量。電池平衡將使所有三個電池組的所有四個電池都達到 3.7V，從而提高電池組 (b) 和 (c) 的性能。

圖1 電池電量變化。(a) 具有相同 SoC 的充滿電的電池，(b) 不平衡電池，一個電池低，(c) 不平衡，一個電池高。

對電池平衡的需求來自多個來源。即使對于最初組裝成電池組時匹配良好的電池，各種電池也會以不同的速率發生幾種形式的退化。例如，由于制造公差，實際鋰含量可能會略有不同。當在現場時，工作溫度、溫度分布的均勻性、振動以及電池組中各個電池之間振動分布的均勻性會導致電池退化的不同速率。溫度通常是最重要的因素，因此熱管理是最大化電池壽命的關鍵考慮因素。但無論溫度、振動和其他因素管理得多么好，電池平衡都是最大化電池組性能和壽命的關鍵。

無論使用哪種電池平衡方法，都可以使用精密電池管理系統 (BMS) IC，它將電池監控與電池平衡相結合，以提高整體電池組性能。BMS IC 的性能考慮因素包括 SoC 測量的準確性以及測量整體健康狀況、平衡速度、效率、成本和解決方案尺寸的能力。所有 BMS 系統和電池平衡方案的目標是最大限度地減少電池間 SoC 失配，以提高電池組性能并最大限度地減少電池老化的影響，這可能導致容量損失。

各種有源和無源技術用于實現電池組的平衡 SoC。被動電池平衡可以降低成本，但效率非常低，因為它涉及從具有較高 SoC 的電池中通過電阻器釋放“多余”電荷。分流電阻可以不斷地連接在電池之間，也可以在電路中切換進出，效率更高但更復雜。雖然對于某些低成本系統來說，固定電阻器或開關電阻器方法都可以，但它們不能與鋰電池一起使用，因為它們會帶來內部電池損壞導致火災的風險。通常采用各種有源電池平衡技術來提高效率、增加電池壽命和提高安全性。

有源電池平衡技術可以根據需要使用電容器、電感器或 DC/DC 轉換器來有效地將電荷從高 SoC 電池轉移到低 SoC 電池。有源電池平衡控制拓撲可以細分為幾個子類別，包括電池旁路、電池到電池、電池到電池組和電池組到電池。

單元旁路方法可以分為三種方法：完全分流、分流電阻和分流晶體管。顧名思義，在電池旁路均衡中，電流將已達到其最大 SoC 的電池旁路到剩余的電池，直到所有電池都處于最大 SoC。細胞旁路技術往往易于實施且成本相對較低。但是，它們只能在一個或多個電池達到最大 SoC 且整體效率良好時在充電過程結束時實施。細胞到細胞方法將儲存在一個細胞中的額外能量傳遞給相鄰的細胞，如果它們儲存的能量較低。雖然這可能比單元旁路更有效，但實施起來仍然很復雜并且速度很慢。