電池系統架構

鎳鎘電池與隨后出現的鎳氫電池多年來一直主宰著電池市場。鋰離子電池是最近才進入市場的，但由于其性能有極大提高，因此其市場份額增長非常迅速。鋰離子電池的儲能容量非常驚人，但即便如此，單個電池單元的容量不論從電壓還是從電流方面仍都太低，不能滿足一個混合動力發動機的需要。并聯多個電池單元可以增大電池所提供的電流，串聯多個電池單元則可以增大電池提供的電壓。

電池組裝商通常利用一些縮略短語來描述其電池產品，例如“3P50S代表該電池組中有3個并聯的電池單元、50個串聯的電池單元。

模塊化結構在對包含多個串聯電池單元的電池進行管理時是很理想的結構。例如，在一個3P12S的電池陣列中，每12個電池單元串聯之后就組成了一個模塊（block）。然后，這些電池單元就可通過一塊以微控制器為核心的電子電路對其進行管理和平衡。

這樣一個電池模塊的輸出電壓取決于串聯電池單元的個數和每個電池單元的電壓。鋰離子電池單元的電壓通常在3.3V到3.6V之間，因此一個電池模塊的電壓約在30V到45V之間。

混合動力車的驅動需要450V左右的直流電源電壓。為了根據充電狀態來補償電池單元電壓的變化，比較合適的做法是在電池組和發動機之間連接一個DC-DC轉換器。這個轉換器還可以限制電池組輸出的電流。

為確保DC-DC轉換器工作在最佳狀態，要求電池組電壓在150V到300V之間。因此，需要串聯5到8個電池模塊。

平衡的必要性

如果電壓超出允許的范圍，鋰離子電池單元就很容易損壞（見圖2）。如果電壓超出了上、下限（以納米磷酸鹽型鋰離子電池為例，下限電壓為2V，上限電壓為3.6V），電池就可能出現不可逆轉的損壞。其結果至少是加快電池的自放電速度。電池輸出電壓在一個很寬的充電狀態（SOC）范圍內都是穩定的，電壓偏離安全范圍的風險很小。但在安全范圍的兩端，充電曲線的起伏相對比較陡峭。因此，為預防起見，必須嚴密監控電壓。