随着电池组的老化，高效的双向主动平衡器可延长电池运行时间

               图 5：双向反激式电源级的工作

通过主端和副端组件进行的排序和 IPEAK / IZERO 电流检测取决于平衡器是否启动以给电池充电或放电。高效率是通过同步工作以及组件的恰当选择实现的。每个平衡器都是通过 BMS 的系统处理器启动的，而且平衡器将保持启动状态，直至 BMS发出停止的命令或指示检测到故障。

平衡器效率事关紧要！

电池组面对的大敌之一是热量。高环境温度会快速缩短电池寿命并降低其性能。不幸的是，在大电流电池系统中，平衡电流也必须很高，以延长运行时间或实现电池组的快速充电。如果平衡器的效率不高，就会在电池系统内部导致不想要的热量，而且这个问题必须通过减少能在给定时间运行的平衡器之数量来解决，或通过采用昂贵的降低热量方法来应对。如图 6 所示，LTC3300-1 在充电和放电方向实现了  >90% 的效率，与具备相同平衡器功耗、效率为 80% 的解决方案相比，这允许平衡电流提高一倍多。此外，更高的平衡器效率允许更有效地重新分配电荷，这反过来又可产生更有效的容量恢复和更快速的充电。

                                       图 6：LTC3300-1 的电源级性能

局部电池负责完成大部分的平衡工作

整个电池组内的电荷转移是通过使副端接线交错 (如图 7 所示) 来实现的。以这种方式进行交错将允许电荷在任何一组电池 (6 节) 与一组相邻电池之间来回转移。请注意，相邻的电池在电池组中既可以位于上方也可以位于下方。当优化某种平衡算法时这种灵活性是有帮助的。关于任何交错式系统存在着一种常见的误解：将电荷从一个非常高电池组的顶端重新分配至底端其效率一定是极低的，这是因为将电荷从电池组顶端移至底端需要进行大量的转换。然而，如图 7 中给出的实例所示，大多数平衡只是通过在与那些需要电荷平衡之电池的最靠近电池之间的电荷重新分配来完成。含有 10 个或更多电池的副端电池组使得一个电荷不足的电池 (若不补充电荷则其将限制整个电池组工作时间) 简单地通过运行一个平衡器就能恢复其"丢失"容量的 90% 以上。因此，利用 LTC3300的交错式拓扑将无需把电荷从电池组的顶端一路转移至底端，大多数的平衡工作都是由相邻的局部电池完成的。

                                     图 7：交错式连接和电荷转移性能

安全是第一位的

除了提供卓越的电气性能，LTC3300 双向有源平衡器还提供众多安全功能，以防止平衡时出现差错，并保持最高的可靠性。数据完整性检查 (对所有传入和传出的数据、看门狗定时器、和数据回读等进行 CRC 校验) 防止平衡器响应无意间发出或错误的命令。可编程伏-秒箝位确保在平衡时的电流检测故障不会导致电流失控情况。逐节电池的过压和欠压检查以及副端过压检测可防止在平衡时突然发生的电池线束故障而导致损坏电路。

总结

虽然诸如电动汽车和插电式混合动力汽车等新型应用的发展十分迅猛，但消费者对于长工作寿命及可靠运作的期待却并未改变。对于汽车，不管采用电池还是汽油作为动力，人们都期望其在使用 5 年以上之后不出现任何可察觉的性能劣化。就 EV 和 PHEV 而言，性能等同于以电池为动力时的可行驶距离。EV 和 PHEV 供应商不仅必须提供很高的电池性能，而且还要提供多年的质保期，保证车辆具备合理的最低行驶距离以使自身拥有足够的竞争力。随着电动汽车数量的不断攀升及使用年限的增加，电池组内部的不规则电池老化逐渐成为一个持续存在的问题，而且是导致运行时间缩短的主要根源。串接式电池的工作时间始终受限于电池组中容量最低的那节电池。只是一节弱电池就会殃及整个电池组。对于汽车供应商来说，由于车辆行驶距离不足而依照质保条款为客户更换或整修电池是一种成本非常昂贵的主张。为了避免承受如此高昂的代价，可以采用较大和较贵的电池，或者运用高性能的主动平衡器 (例如：LTC3300) 以补偿由于电池的不均匀老化而引起电池之间的容量失配问题。LTC3300 专为解决该难题而特别设计，其为设计人员提供了电池安全性和电荷平衡效率的新水平。一个严