节能和环保在咱们的日常日子中扮演着重要的人物;而跟着价格亲民的混合动力轿车和电动轿车的发布，人们的这些认识进一步得到了进步。这两项技能均运用许多充电电池，其间高质量、高功率的锂离子电池单元代表了现在为止最佳的解决方案。这些电池广泛用于笔记本电脑、手机、数码相机、摄像机和其他便携式设备中，但出产功率并未成为一个首要问题，由于这些电池的容量较低，一般为每单元或每组低于5安时(Ah)。一个典型的电池组由不到一打的电池单元组成，因而匹配也不是什么重要问题。
完结节能的一种办法是在非顶峰时段贮存电能，弥补顶峰时分的用电需求。用于车辆或电能存储的电池具有高得多的容量，一般为几百Ah。这是经过许多小型电池单元或一些高容量电池来完结的。例如，某种类型的电动轿车选用大约6800 个18650锂离子电池单元，重达450 kg。由于这个原因，电池出产需求制作速度更 快、功率更高以及操控更准确以满意商场的价格需求。
锂离子电池制作概述
图1显现锂离子电池制作进程。下线调度进程中的电池化成和测验不仅对电池寿数和质量发生极大影响，仍是电池出产工艺瓶颈。
图1. 锂离子电池制作进程
就现在的技能来说，有必要在电池单元级完结化成，这或许需耗时数小时乃至数天，详细取决于电池化学特性。在化成时一般选用0.1 C(C是电池容量)电流，因而一次完好的充放电循环将需求20小时。化成可占到电池总本钱的20%至30%。
电气测验一般运用1 C充电电流和0.5 C放电电流，这样每次循环仍然需求一小时的电池充电时刻和两小时放电时刻，且一个典型的测验序列包含多个充放电周期。
化成和电气测验具有严厉的精度标准，电流和电压操控在±0.05%以内。作为比较，为便携式设备(比方手机和笔记本电脑)的电池充电时，精度或许仅为±0.5%(电压)和±10%(电流)。图2 显现典型的锂离子充放电曲线。
图2. 典型锂离子电池充放电曲线
线性或开关化成及测验体系
挑选制作办法时，需考虑到的最重要要素是成效、体系精度和本钱。当然，其他要素–比方小尺度和易于保护—也非常重要。
为满意电池制作中的高精度要求，体系规划人员本来会选用线性电压调节器;这样做能够轻松满意精度要求，但功率较低。用在低容量电池出产或许是一个较好的挑选，但某些制作商仍然能够 选用开关技能来凸显他们的优势。终究决议计划将是功率、通道本钱和电流之间的取舍。原则上讲，开关技能能够以相同的单通道本钱为容量超越3 Ah 电池单元供给更高的功率。表1 显现各类电池单元的功率容量和终究用处。
表1. 线性和开关体系比照
为了以更低的本钱更快地出产电池，体系在化成和测验阶段运用了成百上千的通道，其测验仪拓扑取决于体系的总动力容量。测验仪中的大电流会导致温度大幅上升，添加随时刻推移而坚持高丈量精度和可重复性的难度。
在放电阶段，保存的电能有必要要有当地能够输出。一个解决办法是把电池放电到阻性负载，将电能转化为热能而糟蹋。一个更好的解决方案是循环运用这些电能，经过精细操控电路将电流从放 电电池单元馈入另一组充电电池单元中。这项技能能够明显进步测验仪功率。
一般来说，经过每个电池单元的直流总线和双向PWM转换器，可完结电能平衡。直流总线电压与特定体系有关，电压值能够是12 V、24 V 乃至高达350 V。关于相同的电量而言，由于存在导 通电阻，较低的电压总线具有较高的电流和较高的损耗。较高的电压会发生安全性方面的额定忧虑，而且需求运用本钱昂扬的电源和阻隔电子器件。
图3 显现可完结电能循环的典型开关拓扑。各电池单元之间(赤色途径)或各电池单元之间的直流链路总线(绿色途径)可完结电能的循环运用，也可将其回来电网(紫色途径)。这些灵敏的 高功率规划可下降出产本钱，并取得90%以上的功率。
图3. 运用电源循环功用切换体系
尽管这项技能具有许多优点，但也存在一些技能难题。电压和电流操控环路速度有必要足够高，而且有必要能随时刻和温度的改变坚持高精度。运用空气冷却或水冷却会有所协助，但选用低漂移电 路更为重要。该体系包含开关电源，因而有必要以合理的本钱按捺电源纹波。别的最大程度缩短体系校按时刻也很重要，由于体系关断进行校按时不会发生收益。
操控环路规划：模仿或数字
每个体系都供给一个电压操控环路，还有一个电流操控环路，如图4所示。关于轿车中运用的电池单元，轿车加快时需求快速斜升电流，因而测验时有必要对其进行仿真。快速改变速率和宽动态规模让电流操控环路的规划变得非常扎手。
图4. 电池制作体系中的操控环路
一个体系需求四个不同的操控环路，这些环路可在模仿域或数字域中完结：恒流(CC)充电、CC 放电、恒压(CV)充电和CV放电。需洁净地切换CC 和CV 形式，无毛刺或尖峰。
图5 显现数字操控环路的框图。微操控器或DSP接连采样电压和电流;数字算法决议PWM功率级的占空比。这种灵敏的方法答应进行现场晋级和过错修正，但有一些缺陷。ADC采样速率有必要超越环路带宽的两倍，大部分体系采样速率为环路带宽的10倍。这意味着，双极性输入ADC有必要作业在100 kSPS，才干选用单个转换器和分流电阻包括充电和放电形式。某些规划人员在速度和精度更高的体系中选用16位、250 kSPS ADC.作为操控环路的一部分，ADC精度决议了体系的全体精度，因而挑选高速、低推迟、低失真的ADC很重要，比方6通道、16 、250 kSPS AD7656。
图5. 数字操控环路
