随着新能源产业的政策利好以及便携式电子产品的广泛应用,锂电池的市场规模越来越大。为获得更高的输出电压,通常会将锂电池串联成组使用。在串联锂电池组中,每节电池的单体特性由于制造工艺的偏差都不可能完全相同,并且这种不一致性会随着使用过程逐渐加大,导致整个电池管理系统的可用容量减少,缩短电池组的寿命。随着对锂电池续航要求的加大,对锂电池的均衡管理已经成为电池管理系统必不可少的一项功能。因此设计一款可用于电池管理芯片中的被动均衡控制器有很大意义。本文首先对均衡电路结构和均衡控制策略进行了深入地研究。选用了耗散电阻型的被动均衡电路作为本文BMS芯片中的均衡电路结构,同时也设计了外部均衡电路,通过片内外协同均衡的方式来增大均衡电流。选用电池电压作为均衡变量,并对传统的基于比较器的均衡算法进行改进,将单一固定的均衡阈值改为动态压差式的均衡阈值,延长了均衡有效时间。在仿真软件中对均衡电路和均衡算法进行建模与仿真,验证了所采用的均衡电路结构和均衡控制策略的有效性。接着采用Verilog硬件描述语言对BMS芯片中被动均衡控制器进行了RTL级描述。通过时分复用电压比较器实现了对各节电池电压的检测,根据检测结果进行均衡判断,判断过程中引入滤波机制,采用了占空比均衡的方式和奇偶分时均衡的方式输出均衡控制信号,支持片内和片外自主均衡。设计完成后搭建了验证平台对所设计的被动均衡控制器进行了功能验证,主要包括均衡检测调度、均衡判断和输出时序控制功能,验证结果均和预期相符。最后采用180nm工艺对所设计的被动均衡控制器进行了逻辑综合,综合后的面积为49807.24μm~2,功耗为0.106m W,且时钟频率满足BMS芯片整体需求。同时,对模拟电路部分电压比较器增加的使能控制信号使比较器在不工作的时间内都保持关闭,仅有1%的时间开启,有助于降低整个BMS芯片的动态功耗。