美国公司的一款动力锂电池主动平衡系统

美国国家半导体公司从2011年4月起因被收购而隶属于德州仪器公司，1959年组建的国家半导体公司在归入德州仪器不久，就研发出一款主要针对动力锂电池充电、放电和闲置状态时保持内部模块及小电池电量平衡的主动平衡电池管理系统。
    以往的主动电池平衡系统，保持模块之间的平衡是将每一模块的所有小电池与邻近模块内的其中一节小电池连接在一起，以便在两者间建立一条传送电荷的路径。由于电荷必须先传送至某一小电池，然后再分配给其他小电池；而传递到更远的模块，电荷需要分开多次传送，这就大大降低了内部运行的效率，使更多的电流以热量的形式消耗掉了。国家半导体的主动平衡电池管理系统从改善旧有问题出发，提供了适用于大型锂离子电池的全方位系统解决方案。这是一块印制电路板，配置了多颗特殊应用集成电路，可以提供主动电池平衡、高精度数据采集、电池保护及管理三大功能。
    1、主动电池平衡：系统采用隔离式电感拓扑结构，可以提供高电流和高效率的电池平衡功能，电荷在模块内的任意小电池及不同模块之间双向传送，小电池和模块可同时获得平衡。同时，每一个电池模块管理14个小电池，每一个模块的电池管理系统（电路板）又可以叠加在一起，管理高电压锂电池组。平衡电流的大小则取决于元器件（工程师可在性能与成本之间选择不同针对性的元器件）。
    2、数据采集：电池管理系统负责全面监控电池组的操作，确保系统高精度测量每一个小电池的电压，负责这一工作的模拟前端电路除了平衡电荷，还可保证电池组充电量及健康状况的估算数值准确无误。
    3、电池保护及管理：系统内部设有多层诊断和故障检测电路，如果发现了欠压、过压、电池过热等故障，小电池或模块会主动向主控制器发出信号，有关参数将与储存在固件中的可编程阈值进行比较，然后通过开关程序实现保护功能。控制每一个模块的电路板都配备有一个多接点的绝缘总线接口，让该电路板与其他模块及主控制器调整通信。同时利用总线执行诊断、编程和配置管理功能。
    这一款电池管理系统具有先进的功能，对于动力锂电池组充电、放电和闲置状态下的内部平衡可以快速反应，准确控制小电池的充电、储电、放电电量，提高了安全性，有利于延长使用寿命，这一系统有望用于电站储能设施用的大型锂电池管理。