管理混合动力电动汽车中的高电压锂离子电池
电池平衡
当任何一个电池达到其最大或最小容许电荷状态时，100个串接电池的充电/放电操作必须停止。于是，一个电池组的效能实际上仅与其最弱的一节电池相当。如果一节“弱”电池在充电和放电期间接收了与一节“强”电池相同的电荷量，则它将使用其更多的可用容量，这反过来使它变得更弱。随着时间的推移，在所有的电池中保持相同的容量水平有助于老化程度的一致性。如果仅是由于某个电池过早地无法继续充电而导致不得不更换整个电池组(内含100个电池)，那将是很令人遗憾的。如果电池监视系统能够调整每个电池中的电荷水平，则可从电池组获得更多的能量和更长的使用寿命。在EV和HEV中，电池平衡是一项至关重要的功能。
小容量电池组往往采用一种简单的被动平衡方法，旨在最大限度地降低成本。当某个电池的电荷状态超过其邻近的电池时，这种方法将在其两端布设一个放电电阻器。被动平衡并不增加一次充电之后的行驶距离，原因是这种方法消耗功率，而不是重新分配功率。不过，被动平衡延长了电池组的寿命，而且是客用HEV中的标准电池平衡方法。放电电流的变化范围为10mA至1A，最常见的是100mA至200mA。
EV采用较大容量的电池组，在这里使用被动平衡会产生相当多的热量。而且，EV制造商还很关心每次充电之后的行驶距离。商用HEV(例如：公共汽车和货车)则采用多个大型电池组。考虑到汽车的费用(一辆公共汽车的造价约为48万美元，而一辆Prius混合动力车的价格则在两万三美元左右)，对于电子部件的成本压力较小。在这些场合中，采用更加精巧完善的主动平衡法是有意义的。
主动平衡意味着电荷在电池之间往返运动，且最终不会作为热量而被浪费掉。这种方法需要一个用于电荷转移的存储元件。目前，工程师们正在发布和取得有关此类采用电容器、电感器或变压器的方案的专利(参考文献1和图9)。电容器在两个相邻的电池之间连续切换。电流将流动，以使这两个电池的电压(因而包括其电荷状态)相等。通过采用一组开关和电容器，往往能够使所有电池的电压相等。这种方法的缺点是需要采用大量的低电阻开关，并产生用于控制开关的信号。而一个优点则是无需使用软件。只要开关时钟处于运行状态，电路就将在后台连续地对电池进行平衡。一种基于变压器的方案可在单个电池和一组电池之间转移电荷(参考文献2和图10)。该方案需要电池电荷状态信息，以从6个电池的电池组选择需要充电和放电的电池。
图9：这种基于电容器的方案采用了一个在两个相邻电池之间连续切换的电容器。电流将流动，以使两个电池的电压(因而包括其电荷状态)相等。主动平衡使电荷在电池之间往返运动，而且不会变成热量而被浪费掉。它需要一个用于电荷转移的存储元件。
图10：在另一种主动平衡方案中，一个变压器负责在单个电池和一组电池之间转移电荷。电池电荷状态信息被用来从6个电池的电池组选择需要充电和放电的电池。
简化模拟电路导致了数字电路的复杂化
把一个含有100个电池的电池组分成若干个模组使得模拟电路的集成化变得更加容易。不幸的是，如果采用这种方法，就必需完成一项任务，即：在地电位中的差异超过300V时将数据从测量IC传输至主控制器。最直截了当的方法是在每个模组和主控制器之间采用一个数字隔离器(参考文献3)。然而，数字隔离器价格昂贵，而且需要一个隔离型电源，这样电池组电池就不必为隔离器的电池侧供电。
LTC6802集成了一个可进行菊链式连接的SPI，而且这种方法免除了增设数字隔离器的需要(图11)。该接口利用了这样一个事实，即：模组N的正电源具有与模组N+1的地相同的电压。它采用电流在相邻的模组之间传输数据。与模拟电路一样，模组化方法意味着数据总线必须处理总电池组电压的一部分。所有菊花链的共同缺点是：如果在一个模组中发生故障，则意味着它将失去与堆栈中所有位于其上方的模组通信联系。此外，由于在模组之间没有提供电气性能的隔离，因此该接口还必须处理故障条件下出现的大电压。LTC6802接口依靠外部分立二极管来隔离故障情况下的反向电压。
图11：LTC6802集成了一个可进行菊链式连接的SPI，并免除了数字隔离器。
使监视器坚固
汽车制造商必须满足极高的可靠性标准，这与其产品所使用的电源无关。电池组的组装和电池组的故障检测要求均给电池监视系统带来了挑战。电池组电池通过一根连接件连接至电池组的监视和平衡电子线路。在电池组的组装过程中，该连接件以任意顺序与电池接触。电子线路要想安全承受高电压、低阻抗电池组的热插拔，就必需采用保护二极管和电阻器。图12示出了布设在连接件和LTC6802监视IC之间的元件实例(参考文献4)。元件Q1、R1和R2负责提供被动电池平衡。LTC6802的S(N)输出用于控制这些元件。元件R3和C1构成了一个用于LTC6802ADC的抗混叠滤波器。二极管D1和D2以及电阻器R4用于提供保护作用。D1是一个标准的6.2V、500mW齐纳二极管，当触点在电池连接工艺中相连时，它将自动地在缺失输入端上分配安全的电压。该齐纳二极管的6.2V额定电压既高至足以最大限度地减小来自电池的漏电流，但同时又低至足以保护IC。D2负责保护平衡MOSFETQ1的栅极。R4用于在D2被强制接通的情况下保护S(N)输出。
图12：LTC6802中的引脚可平衡电池组电池。