设计高电压电池组的简单方法

数字故障指示是由AFE中的模拟监测和保护电路驱动的。在一个设计良好的电路里，这些电路会过滤掉信号，以避免误关断。例如，Intersil的ISL9208系列产品提供了多个可由用户根据特定应用编程设定的电压、电流、和时间阀值，包括：

l  4个放电过流阀值

l  4个短路阀值

l  4个充电过流阀值

l  8个过流延迟时间(充电)

l  8个过流延迟时间(放电)

l  2个短路延迟时间(放电)

这些阀值使设计者在处理各种设备的放电曲线时，具有了非常大的灵活性。如在电动工具中，当电池初次安装到工具上时，由于不同的工具具有不同的放电曲线，工具向电池传送限值的功能就会有用。这种技术可将电池的特性与工具/应用相匹配，让用户能够发挥出设备的最大功能。

电池内单个电池芯的过压和欠压情况也是很重要的监测指标。如果任何一个电池芯的电压超过了制造商所规定的上限，就必须关断充电功能以避免出现潜在的危险情况。类似的，如果任何一个电池芯的电压低于制造商规定的放电截止限值，就必须关断放电功能。在某些电池芯电压变得很低的情况下，出于安全考虑，可能需要采用不同的充电技术，电池也可能需要完全关断。由微控制器读出每个电池芯的电压，这样可对其进行数字滤波，以消除噪声并提高系统精度。

正如之前所提到的，一些电池可能具有在充放电周期时监测并控制电流的功能。在一个可在两个周期中同时监测电流的电池中，在出现充电过电流或者短路事件时，将延缓充电周期。利用一个独立的充电限值集，AFE将类似的指标提供给微控制器，ISL9208则随后利用自动保护功能关断充电MOSFET，或者通过将错误情况报告给微控制器，并让微控制器在执行完适当的错误处理固件后命令ISL9208关断MOSFET。

不止是电池芯的电压和电池组的电流，电池的温度也需要进行监测。大多数电池芯生产商都会提供充电和放电时的上限和下限温度。在组装得很密的电池中，中心区域的电池芯和靠外侧电池芯在充电和放电阶段循环时的温度可能相差 

由于许多电池芯制造商只允许在  

到此为止，我们还只是考虑了高功率电池的安全问题。当安全成为电池设计中唯一的最重要因素时，精心设计的产品也采用了适当的步骤以帮助确保良好的用户体验。新一代的锂电池通常包含更多电池芯，并且在电池和系统中增加了保护和监测电路。相比于之前的镍镉电池，增加或者替换电池的成本将更高。这些新一代电池的用户不仅希望体验到性能的改善，同时也希望能够获得更长的工作时间以及更短的充电时间。一种改善用户体验的方法就是在电池中实现电量平衡。

电量平衡是一种将电池中所有电池芯维持在相同充电状态的技术。串联的电池芯数量越多，电量平衡技术在提高电池性能和延长电池使用寿命方面的优势就越大。由同一个制造商提供的大部分电池芯(尤其是同一批次的电池芯)在接受、保持以及释放电荷的能力上是相当匹配的。然而，电池芯之间的微小差异以及电池芯在充放电时的温差可能导致不平衡情况。这些不平衡情况可能大大地降低电池的可用性。

对于任何电池，一旦电池芯电压达到制造商所规定的充电终止电压，就必须停止充电过程。类似地，一旦电池芯电压达到制造商所规定的放电终止电压，也必须停止放电过程。在一个不平衡的电池里，当第一个电池芯的电压达到充电截止电压时，充电过程就被终止了。当第一个电池芯的电压达到放电截止电压时，放电过程就被终止了。由于在电池中的物理位置不同，或是由于电池芯在制造过程中产生的细小差异，某些电池芯的充电和放电速度会比其他电池芯更快。在一个平衡的电池中