现在的电子设备具有更高的移动性而且比曾经更绿色，电池技能进步推动了这一发展，并惠及了包含快捷式电动工具、插电式混合动力车、无线扬声器在内的广泛产品。近年来，电池功率（输出功率/尺度比）和分量均呈现大幅改进。试想一下轿车电池得多庞大和粗笨，其首要用处是发动轿车。跟着技能的最新发展，你能够改用锂离子电池来敏捷发动轿车，其分量只要几磅，尺度也就人手那么大。
电池技能的不断改变促进许多新手学习怎么规划电池办理体系。本文供给了有关电池办理体系（BMS）架构的初学者攻略，评论了首要功用块，并解说了每个功用块对BMS体系的重要性。
图 SEQ Figure * ARABIC 1：电池办理体系（BMS）功用块的简化示意图。
电池办理体系架构
电池办理体系（BMS）一般包含若干功用块，如：FET驱动、电流监控、单电池电压监督器、单电池电压均衡、实时时钟、温度监控和状况机。商场上有多种类型的BMS IC。从简略的模仿前端（如供给均衡和监测功用并需求微控制器的ISL94208）到自主运转的独立集成解决计划（如ISL94203），功用块的分组存在很大差异。现在咱们来看每个功用块的用处和所运用的技能，以及每种技能的优缺点。
关断FET和FET驱动器
FET驱动器功用块担任电池组的衔接以及负载与充电器之间的阻隔。FET驱动器的行为可根据单电池电压丈量值、电流丈量值和实时检测电路进行控制。图2（a） 和 2（b）描绘了负载与充电器及电池组之间的两种不同FET衔接。
图 SEQ Figure * ARABIC 2：不同衔接的截止FET原理图：（a）负载与充电器之间的单一衔接，（b）答应一起充电和放电的二端子衔接。
图2（a）需求最少的电池组衔接数，且电池组作业形式限于充电、放电或休眠。电流方向和详细实时检测的行为决议了器材的状况。例如，ISL94203有一个CHMON，用于监测截止FET右侧上的电压。假如充电器已衔接且电池组与之阻隔，则注入电池组的电流将使电压上升至充电器的最大供电电压。这时，CHMON所在位置的电压电平升高（tripped），让BMS器材知道已衔接充电器。负载衔接是经过以下办法来确认的：向负载方向注入电流，以确认负载是否存在。假如引脚所在位置的电压在电流注入时没有明显上升，则标明负载还在。然后FET驱动器的DFET持续断开。图2（b）的衔接计划答应电池组在充电时能够支撑放电作业。
能够规划FET驱动器来衔接至电池组的高端或低端。高端衔接需求一个电荷泵驱动器来激活NMOS FET。运用高端驱动器可使电路其他部分具有安定的接地基准。低端FET驱动器衔接见于一些集成解决计划，用以下降成本，由于这时无需电荷泵。低端衔接也不需求高电压器材，它会占用更大的芯片面积。在低端上截止FET会使电池组的接地址衔接浮接，使之易受注入丈量的噪声的影响——这会影响一些IC的功能。
电量计 / 电流丈量
电量计功用模块担任记载流入和流出电池组的电荷。电荷是电流与时刻之积。规划电量计时可运用多种不同的技能。丈量电流的办法之一是运用电流感测扩大器和带有嵌入式低分辨率ADC的MCU。电流运算扩大器在高共模环境中作业，它担任扩大分流器上差分信号，以支撑更高的丈量分辨率。这种规划技能以献身动态规模为价值。其他技能运用高分辨率ADC，或贵重的电量计IC。了解负载行为的电流耗费-时刻联系可确认电量计规划的最佳类型。
最精确和经济的解决计划是运用具有低漂移和高共模额定值的16位或更高分辨率ADC来丈量感测电阻器上的电压。高分辨率ADC供给大的动态规模，但以献身速度为价值。假如电池衔接到不规则荷载，如电动车，则慢速ADC有或许错失流向负载的高振幅和高频电流尖峰。关于不规则荷载，运用或许带有电流运算扩大器前端的SAR ADC或许更为理想。任何偏移差错都会影响总差错（以电池电荷数量来衡量）。跟着时刻的推移，丈量差错会构成严峻的充电状况电池组差错。在丈量电荷时，50uV 或更小的丈量偏移在 16位分辨率就满足。
单电池电压和最大极限延伸电池寿数
监测电池组中每个单电池的电压对确认电池组的全体健康状况是必不可少的。一切单电池都有一个作业电压窗口，充电/放电应当在此期间进行，以保证正常作业和电池寿数。假如一个运用运用的是锂离子化学电池，则典型作业电压规模为2.5V – 4.2V。电压规模取决于化学进程。使电池作业电压超出电压规模会明显缩短单电池的寿数，并或许使得该单电池失效。
单电池经过串联或并联办法构成电池组。并联会添加电池组的电流，串联会添加总电压。单电池的功能遵从下面的散布：当时刻等于零时，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替换进行充放电，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分散性散布。确认电池组是否已充电的简略办法是，依照设定电压水平监督每个单电池的电压。榜首个到达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要到达限值，然后阻止其他单电池充满电。如前所述，充电计划不能使电池组每次充电的ON时刻到达最大化。充电计划会由于需求更多充电和放电循环而缩短电池组的寿数。较弱的单电池放电速度较快。这种状况也会呈现在放电周期。较弱的单电池会首要到达过放电门限值关断，使得其他单电池仍有剩下电荷。
图 SEQ Figure * ARAB%&&&&&% 3：此图显现了不同类型的单电池平衡：（a）运用旁路单电池平衡FET来减慢单电池在充电周期的充电速度。（b）在放电周期内运用自动平衡从强单电池“盗取”电荷并将该电荷给予弱单电池。
改进电池组每次充电的ON时刻有两种办法。榜首种办法是在充电周期内减慢对最弱单电池的充电速度。详细做法是将一个旁路FET与单电池上的电流约束电阻器相衔接，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，相对地进步其他单电池的充电速度。终究意图是使电池组的蓄电量到达最大化。这是经过使一切单电池一起到达满充门限值来完成的。
选用电荷移动计划可使电池组在放电周期完成平衡，详细做法是经过电感耦合或%&&&&&%性贮存从强的电池获得能量，并将贮存的电能注入最弱的单电池。这会减慢最弱单电池到达放电门限值的速度。该进程称为自动平衡，参见图3（b）。
温度监测
现在的电池可输出大电流并坚持稳定电压。这会导致失控（runaway）状况的呈现，引起电池着火。用于制作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。温度丈量不只出于安全考虑，还可用于确认温度是否适宜电池充电或放电。
温度传感器担任监测能量贮存体系（ESS）运用中的每个单电池，或许更小、更便携的运用中的一组单电池的温度。一般运用由内部ADC电压基准供电的热敏电阻来监测每个电路的温度。内部电压基准用于下降温度读数相对环境温度改变的不精确性。
状况机或算法
大多数BMS体系都需求运用微控制器或FPGA来办理来自感测电路的信息，然后用收到的信息做出决议。有少量产品（如ISL94203）包含相关算法，具有必定的可编程性，以数字办法支撑完成选用单芯片的独立解决计划。独立解决计划还能很好地与微控制器合作运用，由于独立解决计划的状况机可用于开释 MCU时钟周期和内存空间。
其他BMS构块
其他BMS功用块包含电池认证、实时时钟、内存和菊链。实时时钟和内存用于黑箱运用。实时时钟用作时戳，内存用于存储数据。这能够让用户知道电池组在灾祸事情前的行为。电池认证功用块用于避免BMS电子体系衔接至第三方电池组。电压基准/稳压器用于为BMS体系的外围电路供电。最终，菊链电路用于简化不同器材之间的衔接。菊链功用块可消除了对光耦或其他电平位移电路的需求。
结束语
电池办理体系架构可运用许多功用块和规划技能。仔细考虑电池要求和电池寿数方针有助于确认适宜的架构、功用块和相关%&&&&&%，从而创立电池办理体系和充电计划，以优化电池寿数。
