揭开电池管理系统的神秘面纱

：当时间等于零时，电池组中单电池的充电和放电速度相同。由于每个单电池都是交替进行充放电，所以每个单电池的充电和放电速度存在差异，这会导致在电池组上的扩散性分布。确定电池组是否已充电的简单方法是，按照设定电压水平监视每个单电池的电压。第一个达到该电压限值的单电池电压会使电池组充电限值脱扣。电池组包含弱于平均值的单电池会导致最弱单电池首先达到限值，从而阻碍其余单电池充满电。如前所述，充电方案不能使电池组每次充电的ON时间达到最大化。充电方案会因为需要更多充电和放电循环而缩短电池组的寿命。较弱的单电池放电速度较快。这种情况也会出现在放电周期。较弱的单电池会首先达到过放电门限值关断，使得其余单电池仍有剩余电荷。

　　图 SEQ Figure * ARABIC 3：此图显示了不同类型的单电池平衡：（a）使用旁路单电池平衡FET来减慢单电池在充电周期的充电速度。（b）在放电周期内使用主动平衡从强单电池"偷取"电荷并将该电荷给予弱单电池。

　　改善电池组每次充电的ON时间有两种方法。第一种方法是在充电周期内减慢对最弱单电池的充电速度。具体做法是将一个旁路FET与单电池上的电流限制电阻器相连接，参见图3（a）。这会从具有最高电流的单电池分流电流，使得该单电池充电速度下降，相对地提高其他单电池的充电速度。最终目的是使电池组的蓄电量达到最大化。这是通过使所有单电池同时达到满充门限值来实现的。

　　采用电荷移动方案可使电池组在放电周期实现平衡，具体做法是通过电感耦合或电容性储存从强的电池取得能量，并将储存的电能注入最弱的单电池。这会减慢最弱单电池达到放电门限值的速度。该过程称为主动平衡，参见图3（b）。

　　温度监测

　　现在的电池可输出大电流并保持恒定电压。这会导致失控（runaway）情况的出现，引起电池着火。用于制造电池的化学物质是高度不稳定的。用某些东西刺穿电池会使电池着火。温度测量不只出于安全考虑，还可用于确定温度是否适合电池充电或放电。

　　温度传感器负责监测能量储存系统（ESS）应用中的每个单电池，或者更小、更便携的应用中的一组单电池的温度。通常使用由内部ADC电压基准供电的热敏电阻来监测每个电路的温度。内部电压基准用于降低温度读数相对环境温度变化的不准确性。

　　状态机或算法

　　大多数BMS系统都需要使用微控制器或FPGA来管理来自感测电路的信息，然后用收到的信息做出决定。有少数产品（如ISL94203）包含相关算法，具有一定的可编程性，以数字方式支持实现采用单芯片的独立解决方案。独立解决方案还能很好地与微控制器配合使用，因为独立解决方案的状态机可用于释放 MCU时钟周期和内存空间。

　　其他BMS构块

　　其他BMS功能块包括电池认证、实时时钟、内存和菊链。实时时钟和内存用于黑箱应用。实时时钟用作时戳，内存用于存储数据。这可以让用户知道电池组在灾难事件前的行为。电池认证功能块用于防止BMS电子系统连接至第三方电池组。电压基准/稳压器用于为BMS系统的外围电路供电。最后，菊链电路用于简化不同器件之间的连接。菊链功能块可消除了对光耦或其他电平位移电路的需要。

　　结束语

　　电池管理系统架构可使用许多功能块和设计技术。认真考虑电池要求和电池寿命目标有助于确定合适的架构、功能块和相关集成电路，进而创建电池管理系统和充电方案，以优化电池寿命。