如圖1所示，用于電動車輛（EV）的非常基本的傳動系統(tǒng)包括三個系統(tǒng)塊。

電池組是一系列電池（通常是全汽車電動車中的鋰離子[鋰離子]電池），可產(chǎn)生高達(dá)數(shù)百伏的電壓。EV的系統(tǒng)需求將定義電壓。

系統(tǒng)的下一部分是逆變器。電動汽車使用交流牽引電動機(jī)，因?yàn)樗鼈兲峁┩耆Ｖ沟挠行Ъ铀伲⑶乙卜浅？煽?。來自電池組的電壓是DC的形式;通過逆變器將其轉(zhuǎn)換為AC（通常為三相）。與電壓一樣，相數(shù)取決于系統(tǒng)的需要和所用電機(jī)的類型，但通常有三個階段。

電動機(jī)通常是感應(yīng)電動機(jī)，需要交流電壓。這些類型的電動機(jī)在電動汽車中很常見，因?yàn)樗鼈円子隍?qū)動，可靠且具有成本效益。電動機(jī)包括纏繞在稱為定子的外部部分上的三個線圈。內(nèi)部部分通常是由稱為轉(zhuǎn)子的銅或鋁桿制成的保持架。

圖1：EV傳動鏈的簡單流程 - BMS進(jìn)入變頻器，然后進(jìn)入3相交流電機(jī)

在這篇博客中，我將討論與電池組和管理充電狀態(tài)相關(guān)的注意事項(xiàng)。由于電池組由多個串聯(lián)的電池組成，因此其有效的可用性基于最弱的電池單元。由于制造過程中發(fā)生的不同化學(xué)不平衡，包裝中的位置（加熱變化）以及與使用或壽命相關(guān)的變化，電池電荷不同。

電池電壓之間的差異表示系統(tǒng)級別的不平衡電池。差異的原因至今仍在研究中。了解這一點(diǎn)是一個重要的目標(biāo)，因?yàn)樗鼤绊戨姵亟M在功率輸出方面的持續(xù)時間，以及每個電池的使用壽命和電池組的使用壽命。

要考慮的最重要的參數(shù)之一是充電狀態(tài)。這是單個細(xì)胞中包含的不同電荷量。以百分比測量細(xì)胞之間的不平衡量。因此，如果一個電池具有94％的充電狀態(tài)而另一個具有88％的充電狀態(tài)，則存在6％的不平衡。每個電池還將具有稱為開路電壓（OCV）的不同電壓，其為化學(xué)充電狀態(tài)。

電池組的挑戰(zhàn)在于，在汲取電流時，并非每個電池都會以相同的速率失去電荷。因此，即使電池串聯(lián)連接，放電速率也會以不同的速率發(fā)生。因?yàn)橐恍┘?xì)胞比其他細(xì)胞下沉，它們回收和吸收電荷量的能力將隨著時間而改變。其他條件（包括溫度）會加速這一循環(huán)。正如我之前提到的，一些電池可能只是靠近冷卻元件的位置或位置而在電池組中更熱。

電池故障的主要原因是電池完全坍塌，這將影響電池電壓，因?yàn)殡姵鼗旧现皇墙档碗妷旱?a target="_blank">電阻。防止這種情況的一種方法是通過電池平衡，這是管理如何使每個電池充滿電的過程。有幾種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)電池平衡;最簡單的方法是將電阻器和金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）與每個電池并聯(lián)，通過一個監(jiān)視電壓的比較器監(jiān)測電池兩端的電壓，并使用簡單的算法打開MOSFET旁路細(xì)胞。這種方法的缺點(diǎn)是旁路會浪費(fèi)能量。

另一種技術(shù)稱為電荷改組，它不使用電阻器，并且在電池之間僅連接電容器。這種技術(shù)不會在旁路中浪費(fèi)能量，但它更復(fù)雜，因?yàn)槟枰趩卧g連接更寬的距離，而不是單獨(dú)繞過每個單元。

EV中使用的技術(shù)通常是感應(yīng)充電，其中變壓器連接不平衡的電池，因?yàn)樗歉吖β实南到y(tǒng)。電路設(shè)計趨于非常大，這需要設(shè)計中更大的面積以適應(yīng)實(shí)現(xiàn)該解決方案所需的電路量。

所有這些平衡都基于對單個細(xì)胞特征和化學(xué)的廣泛研究，以電子表格和使用MATLAB等工具運(yùn)行它們的數(shù)學(xué)公式表示。微處理器通過確保所有平衡正確執(zhí)行，在系統(tǒng)中起著重要作用。為了給微處理器供電，系統(tǒng)從DC / DC轉(zhuǎn)換器供電，DC / DC轉(zhuǎn)換器直接連接到電池組，并根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計提供48V或12V輸出。德州儀器有兩個可以為微處理器供電的設(shè)備;兩者都能夠承受瞬態(tài)性能以及寬電壓范圍的惡劣條件。

的LM5165-Q1是3V至65V，超低IQ同步降壓轉(zhuǎn)換器以高效率在較寬的輸入電壓和負(fù)載電流范圍。該器件集成了高端和低端功率MOSFET，可在3.3V或5V的固定輸出電壓或可調(diào)輸出下提供高達(dá)150mA的輸出電流。該轉(zhuǎn)換器旨在簡化實(shí)施，同時提供優(yōu)化電池管理系統(tǒng)等應(yīng)用性能的選項(xiàng)。該器件工作溫度高達(dá)150°C Tj，可承受電動汽車的高工作溫度范圍。

的LM46000-Q1SIMPLESWITCHER?調(diào)節(jié)器能夠從3.5V至60V的輸入電壓范圍驅(qū)動高達(dá)負(fù)載500mA的電流的同步降壓型DC / DC轉(zhuǎn)換器。的LM46000-Q1提供優(yōu)異的效率，輸出精度和壓差在一個非常小的尺寸的解決方案，當(dāng)你需要從系統(tǒng)中高輸入電壓或更多的電流。

有許多方法可以管理鋰離子電池的平衡，但設(shè)計的外觀取決于許多因素，如成本，尺寸，熱量和所需精度。在實(shí)施之前，必須在設(shè)計策略中考慮所有這些因素。獲取有關(guān)符合嚴(yán)格汽車和系統(tǒng)要求的TI產(chǎn)品的更多信息，并查看HEV高電池數(shù)電池組的系統(tǒng)框圖。