多单元电池难管理？试试这几个器件！

充电电池正越来越多地用于更高的电压和更大的功率，其应用包括电动汽车 (EV) 和混合动力汽车 (HEV)、电动工具、草坪清理设备和不间断电源。众所周知，虽然任何一种化学制品都需要仔细监测和管理，以确保有效、可靠和安全的操作，但为了满足这些车辆或设备的功率需求而需要串联层叠几十个电池单元，就需要设计人员给予更多的关注，特别是每块电池的电池单元数量增加的情况下。

监测和测量单个电池单元或只包含几个电池单元的小型电池组只是一种适度的挑战，相比由多个电池单元串联而成的电池串来说要简单得多。叠接多电池单元的设计者需要考虑诸多问题，如在高共模电压下进行测量、是否存在危险电压、单个电池单元故障的影响、大量电池单元的的复用、电池单元不匹配和平衡，以及叠接电池的温差等，不胜枚举。这些电池既需要先进的电池管理集成电路 (BMIC) 和电池管理系统 (BMS) 来进行参数测量和控制，也需要设计人员掌握一些工程知识，以便正确使用它们。

本文将讨论常见的、特别是多单元电池的管理基础知识及各种挑战。然后介绍并说明如何使用 Analog Devices、Renesas Electronics Corp. 和 Texas Instruments 提供的 BMIC。这些器件专门用来解决由多个电池单元串联而成的电池串的独特管理问题。

串联电池串带来了独特的挑战

常见的电池监测包括流入和流出电池的电流（电量）测量、端子电压监测、电池容量评估、电池温度监测以及充电/放电周期管理，从而优化能量储存性能并在电池的使用寿命内最大限度地增加充放电次数。使用广泛的 BMIC 或 BMS 可为仅由一个或两个电池单元构成的、电压为个位数的小型电池组提供这些功能。BMIC 或 BMS 作为数据采集前端，其数据报告给电池管理控制器 (CMC)；在更复杂的系统中，CMC 与被称作电池管理控制器 (BMC) 的高级功能器件连接。

在本文中，“电池单元”是一个单独的储能单元，而“电池”是指由多个电池单元串联和/或并联组成的整个电源组。虽然一个电池单元只产生几伏电压，但一个电池组可以由几十个或更多的电池单元组成，以提供高达几十伏的电压，而多个电池组组合后可提供甚至更高的电压。