電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）電源相關(guān)的芯片，一直是很受關(guān)注的一類(lèi)產(chǎn)品，電池保護(hù)芯片就是一類(lèi)用于檢測(cè)單芯和多芯電池中各種故障情況的電源相關(guān)芯片?，F(xiàn)在的電池系統(tǒng)里，鋰離子電池的特性非常適合便攜式電子系統(tǒng)，但鋰離子電池需要在額定限值內(nèi)工作，注重性能和安全性。

因此對(duì)鋰離子電池組的保護(hù)是必要且關(guān)鍵的，各種電池保護(hù)功能的應(yīng)用就是為了避免諸如放電過(guò)流OCD和過(guò)熱OT等故障情況的發(fā)生，增強(qiáng)電池組的安全性。

電池管理引入均衡技術(shù)

首先說(shuō)電池組最普遍的問(wèn)題，一致性。單體電池組成電池組后容易發(fā)生熱失控，出現(xiàn)各種故障情況，這就是電池組不一致引發(fā)的問(wèn)題。組成電池組的單體電池在容量、充電、放電各項(xiàng)參數(shù)上是不一致的，而“木桶效應(yīng)”導(dǎo)致了屬性更差的單體電池會(huì)影響整個(gè)電池組的綜合性能。

電池均衡技術(shù)是公認(rèn)的解決電池組一致性最好的辦法，均衡是通過(guò)調(diào)節(jié)均衡電流來(lái)調(diào)節(jié)不同容量電池的實(shí)時(shí)電壓，均衡能力越強(qiáng)，抑制電壓差擴(kuò)大和防控?zé)崾Э氐哪芰驮綇?qiáng)，對(duì)電池組的適應(yīng)性就更好。

這個(gè)和最簡(jiǎn)單的基于硬件的保護(hù)器不一樣，電池保護(hù)器可以是基本過(guò)壓保護(hù)器，也可以是能夠?qū)η穳?、溫度故障或電流故障進(jìn)行響應(yīng)的高級(jí)保護(hù)器。一般來(lái)說(shuō)能提供電池均衡功能的，是電池監(jiān)控器和電量監(jiān)測(cè)計(jì)這種級(jí)別的電池管理IC。電池監(jiān)控器提供電池均衡功能還會(huì)包含可配置性較高的IC保護(hù)功能，電量監(jiān)測(cè)計(jì)的集成度則更高，包含了電池監(jiān)控器的功能，并在其基礎(chǔ)之上集成了高級(jí)監(jiān)測(cè)算法。

不過(guò)，現(xiàn)在也有一些電池保護(hù)IC還通過(guò)集成式FET將電池均衡功能加入進(jìn)來(lái)，能夠在充電時(shí)，自動(dòng)為高壓滿電的電池放電，保持串聯(lián)中電壓低的電池充電，從而使電池組達(dá)到平衡。在實(shí)現(xiàn)一整套的電壓、電流和溫度保護(hù)功能之外，電池保護(hù)IC也開(kāi)始引入均衡功能適應(yīng)多節(jié)電池的保護(hù)需求。

從初級(jí)保護(hù)到次級(jí)保護(hù)

最基礎(chǔ)的保護(hù)是過(guò)壓保護(hù)，所有的電池保護(hù)IC都會(huì)按照不同的保護(hù)等級(jí)提供過(guò)壓保護(hù)，在此基礎(chǔ)之上，有的是過(guò)壓加放電過(guò)流保護(hù)，有的是過(guò)壓加放電過(guò)流加過(guò)熱保護(hù)。對(duì)于一些高芯數(shù)的電池組，這種保護(hù)已經(jīng)不足以滿足電池組的需求，這時(shí)候就需要具有電池自主均衡功能的電池保護(hù)IC。

這種保護(hù)IC屬于初級(jí)保護(hù)，控制充電和放電FET以響應(yīng)不同類(lèi)型的故障保護(hù)。這種均衡，可能很好地解決電池組熱失控的問(wèn)題。單個(gè)電池積熱過(guò)多會(huì)導(dǎo)致電池組平衡開(kāi)關(guān)和電阻的損壞，電池均衡讓電池組中的每個(gè)無(wú)缺陷電池應(yīng)均衡到與其他缺陷電池相同的相對(duì)容量，降低熱失控出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)。

目前有主動(dòng)均衡和被動(dòng)均衡兩種途徑實(shí)現(xiàn)電池均衡，主動(dòng)均衡就是把能量或者電荷從高電壓/高SOC的電池轉(zhuǎn)移到低SOC的電池，被動(dòng)均衡則是運(yùn)用電阻，將高電壓或高電荷量電芯的能量消耗掉，以達(dá)到減小不同電芯之間差距的目的。被動(dòng)均衡的能量損耗和熱風(fēng)險(xiǎn)都是很高的，相比之下主動(dòng)均衡效果更好，不過(guò)控制的算法難度很高。

從初級(jí)保護(hù)到次級(jí)保護(hù)，這時(shí)候電池系統(tǒng)都需要配置電池監(jiān)視器或電量監(jiān)測(cè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)次級(jí)保護(hù)了。雖然初級(jí)保護(hù)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)需MCU控制的智能電池均衡算法，但是次級(jí)保護(hù)要將電池電壓和電流傳輸?shù)組CU以進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)決策，電池監(jiān)視器或電量監(jiān)測(cè)計(jì)上基本都會(huì)帶有電池均衡功能。

小結(jié)

拋開(kāi)電池監(jiān)視器或電量監(jiān)測(cè)計(jì)這種本身就會(huì)提供電池均衡功能的器件不說(shuō)，在提供初級(jí)保護(hù)的保護(hù)IC上，保護(hù)已經(jīng)不僅僅局限于過(guò)壓等基礎(chǔ)保護(hù)。隨著多節(jié)鋰電池的應(yīng)用越來(lái)越多，大容量的電池組對(duì)保護(hù)IC的要求會(huì)越來(lái)越高，均衡功能的引入是非常有必要的。

均衡更像是一種維護(hù)，每次充放電都會(huì)有小額的均衡補(bǔ)償，來(lái)平衡電池間的差異。不過(guò)如果電芯、電池組本身有質(zhì)量缺陷，保護(hù)和均衡都是沒(méi)法提升電池組品質(zhì)的，并不是萬(wàn)能鑰匙。