一、前语
近年来，跟着各种混合动力轿车和电动车的开展，对车载蓄电池的功用要求越来越高。特别是插电式混合动力轿车(PHEV)和电动车(EV)更是这样：和汽油式混合动力轿车比较，对蓄电池容量的要求更高、而充放电损耗和自放电要求尽量小。因而，锂离子蓄电池的位置则越来越重要。
日本商场调查组织“富士经济”集团的研讨报告标明：2013年，全世界锂离子蓄电池商场规划为5,670亿日元。而到2018年其规划则增大163.8%，到达9,282亿日元。
锂离子蓄电池除具有体积小、重量轻的特色之外，标称电压(Nominal Voltage)高达3.6伏特、能量密度很高(意味着可以用较少的电池单元取得相同的输出电压)。可是，从安全性的视点，以及为了避免过度充放电而带来的电池功用劣化，需求设置对电池组中的每个电池单元进行电压和温度进行监督的子体系(IC)。一起，考虑到这种子体系也有或许呈现毛病，还需求有检测该体系作业状况的独立并排体系。
二、串联电池组的固有问题
当串联电池组中电池单元数量添加到数十至上百个时，串联电池组的一个问题变得杰出起来，这便是电池单元平衡问题。
尽管锂离子蓄电池为工业化大量出产的产品，可是，在现有的出产环境下，一切的电池单元不或许都具有相同的质量。比方，在制作进程中，电池单元的电极卷绕时的张力的改动，就会影响电池单元的劣化速度。另一方面，也不能要求在运用时，一切的电池组的运用环境完全相同。在运用进程中，离热源近的电池单元劣化较快，反之离热源远的电池单元劣化较慢。
由此而发生的问题是，电池组中的各单元跟着运用时刻的改动其劣化速度不同，导致电池单元的容量呈现误差。
电池组的整体功用也遵从着“木桶准则(短板准则)”，即木桶的容量取决于构成木桶的一切木板中最短的那一块，电池组的容量也取决于容量最小的那个电池单元。蓄电池在充电进程中，一旦电池单元中的某一个到达了充满电的状况之后，充电器就会中止充电。电池组的放电进程也是这样：当某个电池单元放电完毕，则整个电池组也会中止放电。其成果，便是整个电池组充电容量下降，无法充分发挥电池的才能。
咱们以一个由3只电池单元组成的电池组为例：假设其间一只电池单元的劣化较快。当这个电池组放电时，劣化较快的电池单元将会比其它两只电池单元先完毕放电。如持续放电，该电池单元则处于过度放电状况。锂离子蓄电池在处于过度放电状况时，会发生冒烟和着火的或许性。为避免事端的发生，这时只能中止放电，也便是说，剩下的两只电池单元中残留的电能无法运用。
反之，当该电池组开端充电时，劣化较慢的两只电池单元先充满电;而劣化较快的电池单元这时并没有充满电。此刻，假如以劣化较快的电池单元为准持续充电，则已充满电的两只劣化较慢的电池单元处于过度充电状况。过度充电相同会导致电池的焚烧、爆破风险的发生。相同，为避免事端的发生，该电池组在劣化较快的电池单元没有充满电的状况下，就会完毕充电。
研讨标明，关于锂离子蓄电池来说，电池充满电时其正极的资料组成是脱锂态的钴酸锂(Li0.5CoO2)，负极是嵌锂碳(LiC6)。钴酸锂在高温下会发生分化反响开释氧气，而嵌锂碳的化学反响活性基本上与金属锂附近。所以假如发生焚烧，那基本上就相当于金属锂在富氧环境中焚烧相同了!这是一件很可怕的作业。
综上所述，当电池单元的劣化状况呈现误差时，充电时和放电时都无法发挥电池组的最大才能，乃至引起事端。从小的当地说，常常看到手机在充电时发生爆破事端的新闻;从大的当地讲，被称为“愿望客机”的波音787在出厂投入航线不长时刻就不断呈现毛病，而其间有些毛病有或许便是由于飞机运用的锂离子蓄电池的电池单元平衡出了问题。据2015年5月初的报导，因波音787或许在电力供给方面存在缺陷，美国联邦航空局下达一项暂时指令，要求航空运营商对波音787客机进行“反复性的维护使命”。详细原因现在还不清楚，但从波音787锂离子蓄电池出问题的前史看，恐怕这次也是出自电池身上。
所以，经过电池监督IC随时监督串联电池组中各电池单元的作业状况就成为必要。
三、对车载锂离子蓄电池监督体系的要求
现在，国外对车载锂离子蓄电池监督体系所要求的安全组织，有如下结构：
图1混合动力轿车和电动车的驱动部分和电池监督体系的构成示例
一般的车载动力供给体系如图1所示。
由数十个至上百个电池单元串联构成电池组，对其负荷——变频器和电动机供电。因串联电池组的电压高达数十至数百伏，所以无法运用独自的电池监督体系对一切的电池单元进行监控。因而，一般每个电池监督体系(IC)一起监督8-16个电池单元。电池监督IC首要监督个电池单元的电压、温度和电池单元平衡等。
在车载电池监督体系中，电池监督IC并不对各电池单元的电压等的测定成果进行判别，而只是将测定信息提交给MCU(微机单元)。
各电池监督IC与MCU，构成电池监控单元。该单元归纳电池电压、电流和温度信息，推算出电池的充电状况后传输给车载电脑体系，在这一层次操控对电池组的充放电动作。
图2点评电池监督IC测定精度的三种方法示例
所以，对电池单元进行电压测定，是电池监督IC重要的功用。相应地，对电池监督IC测定精度的点评也十分重要。图2为典型的用来点评电池监督IC测定精度的三种电路。
其间，A)电路为运用两组IC对同一组电池组进行冗余监督;B)为从外部供给一个规范电压源2用于承认IC的测定精度。C)为从内部发生该规范电压源。
在这里，A)方法可以添加冗余度，但一起也会添加体系的杂乱程度;B)和C)这两种方法运用与A/D转化器的规范电压源1相独立的规范电压源2，将该电压进行A/D转化来点评IC的测定精度。
可是，关于这独立的规范电压源2，还要考虑到有或许呈现由于同一个原因所引起的毛病。比方，A/D转化器的规范电压源1与规范电压源2假如选用的是相同的电路，相同的电源和相同的负荷比，则各个电压源更有或许呈现呈现相同的输出电压的改动趋势。其成果，运用这种方法无法检测出毛病。为处理这个问题，最好的方法便是选用B)的方法，从电池监督IC外部供给独立的规范电压源2，但这样做有或许添加本钱。所以，如安在选用C)方法的一起，坚持规范电压源2相关于A/D转化器的规范电压源1的独立性，是一个重要的问题。比方说，作为坚持独立性的手法，选用不同的电路等办法。这方面涉及到各电池厂家的内部隐秘领域，本文在此割爱。
四、运用电池监督IC发挥电池单元的最大效果
综上所述，电池监督IC的首要使命是
1.测定电池单元的电压
2.A/D转化
3.与MCU通讯
履行这三项使命的意图，是完结电池监督IC的最首要的使命：
4.坚持电池单元的平衡
电池监督IC随时监督分配给自己的各电池单元的端点电压，并将测定成果传送到MCU处。MCU则经过解析各电池单元的电压，剖析这些电池单元之间蓄电容量也便是电池单元平衡是否呈现误差。假如呈现误差，则MCU对电池监督IC下达指示，保证电池单元的平衡。
现在，保证电池单元平衡的方法有被迫均衡方法(Passivebalance)和自动均衡方法(Activebalance)两种。
被迫均衡方法运用在电池监督IC中构建的金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)，或在外部追加的MOSFET以热能方法进行放电。
经过被迫方法树立电池单元平衡的长处是整个体系十分简练，但缺陷也很大：将剩下能量强制放电会引起整个体系的能量功率低下，和蓄电池尽量保存电能这一宗旨各走各路。
自动均衡方法是将某个电池单元中剩下的电能转移到其它的电池单元，然后坚持各单元的均等化。其缺陷是整个体系比较杂乱，但一起可以进步这个体系的能量利用率。
现在，许多锂离子蓄电池中现已开端在电池中参加维护电路。比方商场常见的18650型锂离子蓄电池(笔记本电脑中常常运用这种类型的电池)，从编号方法来看应该是长65mm/直径18mm，可实际上，最近的这种类型的电池，由于中心添加了维护电路和各种维护办法，所以长度加长到68mm左右。
现在国外推出的电池监督IC有：
Linear Technology公司推出的LTC3300-1高功率双向电池监督IC
Freescale公司推出的面向工业和轿车的可操控14组电池单元的电池监督IC——MC33771
O2Micro International Limited(凹凸科技)公司推出的电池办理单元(BMU)和电量计量芯片等
别的还有罗姆(ROHM Semiconducto)公司另辟蹊径，开发的电子双电层电容器(EDLC，Electric Double Layer Capacitor)以及与其配套的监督IC——BD14000EFV-C等。
五、国外电池监督IC的研讨
现在各厂家都在降低本钱的基础上，努力进步能量密度和输出密度。一起，依据电池的不同运用方法，尽量杰出其特性。比方，车载蓄电池首要开展方向是小型化、高能量密度和可以接受高速充放电;家庭生活用蓄电池，则着重大容量、低本钱和较好的耐久性;医疗机关用的蓄电池则重视安全、安定性，而对本钱方面则不太要求。
在日本，2010年锂离子蓄电池的单位容量本钱为20-30万日元/kWh，2015年此本钱降到3万日元左右，而2020年的方针是1万日元前后。这个数值相当于运用铅蓄电池或抽水发电体系的单位容量本钱。一旦完成这个方针，将有或许改动整个社会的电力存储结构。
