При использовании перезаряжаемых литий-ионных ячеек для получения больших батарей, таких как те, что используются в электромобилях, обычно сталкиваются с рядом нетривиальных проблем. Напряжение шины, величиной более 100 В, исключает использование стандартных микросхем для защиты от перезаряда и недопустимого разряда батареи. Кроме того, так как множество ячеек соединяется последовательно, небольшая разница в величине тока саморазряда каждой ячейки, в конечном счете, приведет к неодинаковому уровню заряда. Следовательно, необходимо корректировать баланс ячеек.
Микроконтроллер PIC16LF88 получает питание непосредственно от напряжения контролируемой ячейки, которое находится в диапазоне от 3 до 4,2 В. Благодаря отсутствию необходимости в стабилизации напряжения питания, ток покоя всей схемы составляет менее 1мкА, сводя к минимуму саморазряд батареи. Предохранитель F1 и стабилитрон D2 защищает схему от высокого напряжения, которое может появиться в случае маловероятного события потери ячейкой контакта со всей батареей. Оптрон, подключенный между схемой слежения и асинхронной последовательной шиной, передает информацию со скоростью 9600 бод. Линия выбора ячейки, активируемая управляющим процессором, позволяет выбрать для обмена информацией одну конкретную ячейку. Оптрон MOCD207M имеет очень стабильный коэффициент передачи по току, таким образом, он уверенно работает во всем допустимом диапазоне питающих напряжений. Несмотря на то, что ток покоя данного изолятора примерно равен нулю, управляющий процессор может перевести схему слежения в активное состояние, посылая в любое время импульс по последовательной линии связи.
Схема определяет напряжение контролируемой ячейки, измеряя фиксированное напряжение LM4050 по отношению к неизвестному напряжению питания. Операционный усилитель IC2 масштабирует сигнал для получения величины разрешения 3 мВ при использовании встроенного 10-битного АЦП микроконтроллера. Опорное напряжение, операционный усилитель и ошибка величины усиления обуславливают наличие напряжения смещения, которое можно компенсировать программным способом. Остаточная величина ошибки объясняется влиянием температуры на эти параметры. Резисторы R7 и R8 имеют величину температурного коэффициента 25ppm/°C. Результирующая точность вольтметра составляет ±7,5 мВ в диапазоне температур от 0° до 50°C. Благодаря запитыванию источника опорного напряжения от цифрового выхода, вольтметр потребляет ток только когда это необходимо. Таким же образом обрабатываются несколько термисторов, которые измеряют температуру обслуживаемой ячейки. Настоящая схема слежения за ячейкой может балансировать перезаряженную ячейку, шунтируя ее током 200мА, протекающим через резистор R2. Несмотря на то, что величина шунтирующего тока меньше чем максимально допустимый ток разряда батареи, 12 А, он вполне достаточен для балансировки различия в токе саморазряда последовательно соединенных ячеек.
