绿色革命或许不久就将迎来一场严重胜利。在大规模的电能成为“可贮存”和“便携式”动力之时，能量功率将取得明显改进，并且可再生动力的推动作业也将取得开展。可贮存性和便携性是液体燃料的首要优势，而经过电池体系供给的电力则具有供给一种可行代替计划的潜力。电能可在简直一切的耗能设备中运用，并且，电能也可以从简直一切的可用动力来产生。核能、太阳能、风能、地热能和液体燃料(汽油、柴油、乙醇、氢等等)都能很简单地转换成电能。因而，与石油燃料比较，电力的严重优势是可以运用最具本钱效益的处理计划随时随地产生能量。对电能的规范化可以一起完结规模经济，并革除部分燃料耗费所需的基础设施。优胜的电能可贮存性便于发电(功率最高，且不是“按需”型的)，现在的状况大体如此。例如：风力发电和太阳能发电未必与峰值功率需求形式相吻合，而可贮存特性则能缓解这个问题有所缓解。优胜的便携性答应电能作为轿车(耗能大户)的动力。跟着时刻的推移，其他倾向于运用绿色动力的运用必定将得益于此项技能。
电动轿车对电池体系的要求
电动轿车为绿色革命供给了一个巨大的开展机会，原因有许多。电动轿车选用电网电力代替了燃气动力。电网电力的生成功率很高，可以从简直一切的动力来取得。此外，电动轿车的动力运用功率也高于燃油轿车。大多数轿车在运行时将阅历一个“加快、减速和空转”的接连周期。比较之下，易变的负载(比方加快或减速)更有利于电动马达(而非燃油引擎)，因为它在低速条件下供给了高转矩。燃油引擎的作业功率只在一个很窄的速度/负载规模内到达最高，并且为满意峰值加快的需求，它有必要是超大型的。用于把汽油能量转换为动能的引擎功率一般为 20%，而电动马达将电能转换为动能的过程中可以完结 90%的典型功率。此外，电动马达还无须在停靠时因为空转而无谓地耗费能量，并且电动体系还具有经过再生制动来康复机械能的潜力。经过电动轿车的典型能耗本钱仅为0.013美元/英里这一现实，便能看出能量功率的全体改进状况。
惋惜的是，在现在的市场上，纯电动轿车还不是一种可行的处理计划，因为其行进间隔受限于车上所能贮存的能量。现在常见的电池组在充电8小时之后可以让一辆电动轿车行进100英里。而一个一般的轿车油箱则能为一辆规范轿车供给300英里的行进间隔，且只需几分钟的时刻就能完结加油。假如想得到美国顾客的广泛承受，那么电动轿车有必要延伸行进间隔和/或缩短再充电时刻。应运而生的处理计划是“油电混合动力车”，它把燃油引擎和电动传动体系组合起来，以供给满意的行进间隔，一起依然具有绿色动力的大多数优点。油电混合动力车选用车载燃气引擎(用于电池充电)，并在需求时在最有用的速度/转矩规模内操作该引擎。
毫无疑问，电动轿车的成功将有助于其它运用的高功用电池体系找到归于自己的生存空间，然后推动其价格的下降和功用的进步。关于部分发电(包含小型光伏或风力发电体系)，电池可以起到至关重要的平衡效果，且当可以运用电网电力时，它还能充任一个后备电源体系。现在的电池体系适当贵重并且巨大，且存在牢靠性和安全方面的问题。下一代电池体系将供给较高的能量密度，旨在完结外形较小、价格较低、牢靠性和安全性更高的处理计划。
高电压电池组的规划应战
关于大功率电池运用而言，锂离电池可作为首选的化学电池，首要因为它的能量密度高。当今的电动轿车和油电混合动力车选用的是NiMH电池，假如选用锂离子电池将使其能量贮存密度进步400%。但是，为了使锂离子电池在多达数千次的充放电循环过程中坚持牢靠，电池体系有必要处理许多技能难题。
锂离子电池的功用取决于电池温度和运用期限、电池充电和放电速率以及充电状况(SOC)。这些要素并不是独立的。例如：锂离子电池在放电时将产生热量，然后添加放电电流。这有或许构成热失控状况，并导致灾难性毛病的产生。此外，把锂离子电池充电至100% SOC或放电至0%SOC将敏捷下降其容量。因而，有必要将锂离子电池的操作约束在某个SOC规模内，比方20%至80%，此刻的可用容量仅为规则容量的60%。不仅如此，锂离子电池还具有平整的放电曲线(图1)，其间1%的SOC改变或许仅表现为数毫伏的电压差异。为充分运用电池的可用电压规模，电池体系有必要十分精确地监督电池电压(它直接对应于SOC)。
图1：典型的锂离子电池放电曲线。
除了锂离子电池的灵敏特性之外，把电池组合在一起的办法也是一个重要的考虑要素。如欲从一个电气体系(比方用于给车辆加快所需的电气体系)来供给有用的功率，则需高达数百伏的电压。举例来说，在1V电压条件下运送1kW功率需求1,000A电流，而在100V电压条件下运送1kW功率则仅需10A电流。体系布线和互连线中的固有电阻将转换成IR损耗，因而规划师需选用切实可行的最高电压/最低电流。
关于一个依据电池的体系(典型锂离子电池具有4.2V的满充电电压)，有必要选用串联办法将许多电池衔接在一起。请注意，作为一长串电池的一部分，任何单个电池产生毛病都将导致整个电池组无法运用，并且在电池串中每添加一个电池都会添加这种危险。
选用锂离子电池来制作一个高电压电池组的应战并非微乎其微。不能像对待单个电源那样来对一个锂离子电池组进行充电和放电。关于那些容量略小的电池而言，在经过多个充电和放电周期之后，其SOC将逐步与其他电池产生误差。假如不对每个电池的SOC进行周期性的均衡或平衡处理，那么有些电池终究将产生过度充电或过度放电的现象，然后形成受损，并终究导致整个电池组产生毛病。因而，一个电池操控体系有必要慎重地办理每个电池。
这个问题可以划分为数据收集和操控两个方面。操控方面包含依据体系数据来对每个电池进行充电和放电的算法和办法。这在很大程度上取决于详细运用，且常常触及那些遭到紧密维护的知识产权。数据收集经过电池组接口来完结，该接口有必要沿着高电压电池组快速而精确地丈量每个电池的电压。这需求具有从一个0V至1,000V以上(当进步电池组电压时)的共模电压来抽取一个小差分电压的才能。这是一个扎手的难题，需求多种高功用模仿功用。
依据高功用多节电池监督IC的计划
凌力尔特(Linear)公司的LTC6802可处理大型电池组的数据收集使命，并且特别适合于锂离子电池。LTC6802可与一个包含多达12个独自电池的电池串中的每个电池直接相连。经过一个共同的电平移位串行接口把多个LTC6802器材串联起来(无需运用光耦合器或光隔离器)，可完结长串串接电池中每节电池的精准电压监督。当把多个LTC6802器材串联起来，它们就可以一起作业，快速而精确地完结电池组中一切电池的电压丈量。电压丈量精确度高于99.75%，且一个电池组中一切电池的电压丈量都能在13ms的时刻之内完结。可每节电池均进行了欠压和过压条件监督，并供给一个相关联的MOSFET开关，用来对过充电电池进行放电。
每个LTC6802经过一个支撑播送和编址指令的1MHz串行接口进行通讯。别的，该器材还包含两个热敏电阻输入、两个GPIO线和一个5V稳压器。该器材对充溢应战性的轿车环境进行了特别的考虑。LTC6802专为在工业温度规模内作业而规划，具有高 ESD、EMI和噪声免疫力，并内置确诊和自测试功用。
这款高集成度、高功用多节电池监督IC处理了当今先进电池体系所面对的许多问题。因为可在整个作业温度规模内进行高精度的电压丈量，它使得电池能在其整个可用SOC规模内运用，不必忧虑电池会超出这些限值。这种鲁棒性将使该器材可以在轿车环境中牢靠地作业。此外，高集成度还可使电池体系满意严苛的本钱、空间和可制作性约束条件。
图2：高功用多节电池监督IC LTC6802的运用方框图。
本文小结
经过了多年的尽力和稳步开展之后，高能量电池体系不久就能满意人们日常运用的需求，尤其是能作为电动轿车和油电混合动力车的一部分。该技能有望在全球规模内大幅度地进步能量功率，并使人们愈加注重代替动力。在完结这些方针之前，有必要处理许多层面的技能问题，以构建有用、经济和牢靠的电池体系。凌力尔特的LTC6802就是处理其间一个首要问题的产品。这款电池监督%&&&&&%把数据收集使命的处理电路集成在单个器材之中，支撑十分长的电池串。跟着电动轿车和油电混合动力车的走向成功，具有本钱效益的高功用电池体系很快将完结很多的绿色技能运用。
