圖4. LTC3300-2高效率、雙向、多電池單元主動均衡器。
通過在選定電池單元和一個由多達12個或更多相鄰電池單元組成的子電池包之間重新分配電荷來實現SoC均衡。均衡決策和均衡算法必須由另外的電芯監控器件和控制LTC3300-2的系統處理器來處理。電池單元放電時，電荷從選定電池單元重新分配到整組相鄰電池單元（12個或更多）。類似地，電池單元充電時，電荷從整組相鄰電池單元（12個或更多）轉移到選定電池單元。所有均衡器可以沿任一方向同時工作，以盡量縮短電池包均衡時間。LTC3300-2有一個兼容SPI總線的串行端口。器件可以利用數字隔離器并聯連接。多個器件由A0到A4引腳來確定器件地址唯一標識。LTC3300-2的串行接口由4個引腳組成：CSBI、SCKI、SDI和SDO。如果需要，SDO和SDI引腳可以連接在一起，形成單個雙向端口。5個地址引腳（A0到A4）設置器件地址。所有與串行通信相關的引腳都是電壓模式，其電平以VREG和V-電源為基準。
LTC3300-2中的每個均衡器都使用非隔離邊界模式同步反激式功率級，以實現每個電池單元的高效充電和放電。6個均衡器各自都需要自己的變壓器。每個變壓器的原邊連接在要均衡的電池單元兩端，副邊連接在12個或更多的相鄰電池單元上，包括要均衡的電池單元。副邊的電池單元數量僅受外部器件的擊穿電壓限制。電池單元的充電和放電電流由外部檢測電阻結合相應的外部開關和變壓器調整來設置，最高達到10 A以上。高效率是通過同步操作和適當的器件選擇來實現的。各均衡器通過BMS系統處理器使能，并且保持使能狀態，直到BMS命令均衡停止或檢測到故障狀態。
均衡器效率問題
電池包面臨的最大克星之一是熱量。高環境溫度會讓電池壽命和性能迅速降低。遺憾的是，在大電流電池系統中，為了延長運行時間或實現電池包快速充電，均衡電流也必須很大。均衡器效率低下會導致電池系統內部產生有害的熱量，必須通過減少給定時間內可運行的均衡器數量或昂貴的散熱方法來解決。如圖5所示，LTC3300-2在充電和放電方向均實現90%以上的效率，相對于均衡器功耗相同但效率為80%的解決方案，前者的均衡電流可以增加一倍以上。此外，更高的均衡器效率會產生更有效的電荷再分配，進而實現更有效的容量恢復和更快的充電。
圖5. LTC3300-2功率級性能。
結論
諸如EV、PHEV和ESS之類的新應用正在迅速增多。消費者始終期望電池使用壽命長，運行可靠，無性能損失。無論使用電池還是汽油作為動力，人們都要求汽車能運行五年以上沒有任何明顯的性能下降。對EV或PHEV而言，性能等同于電池動力支持的可行駛距離。EV和PHEV供應商不僅要提供高電池性能，還要提供數年的包括最短行駛距離的保修服務，以保持競爭力。隨著電動汽車的數量和行駛時間的不斷增長，電池包內無規律的電池單元老化正在成為一個長期問題，這也是運行時間縮短的主要原因。串聯連接的電池運行時間總是受到電池包中最低容量電池單元的限制。
一個較弱的電池單元就能拖累整個電池包。對于車輛供應商，由于行駛距離不足而更換或翻新保修期內的電池是非常不劃算的。為防止此類代價巨大的事件發生，可以為每個單元使用更大、更昂貴的電池，或者采用LTC3300-2等高性能主動均衡器來補償電池單元不均勻老化引起的單元間容量不匹配問題。LTC3300-2可以讓嚴重不匹配的電池包擁有與電池單元完全匹配且平均容量相同的電池包不相上下的運行時間。
