几十年来，可充电电池一直被用来储存电能。根据加斯顿•普兰特 （Gaston Planté） 于 1859 年发明的维基百科，许多应用都配备了铅酸电池。它们很重，但使用简单。免维护的 AGM 或 EFP 电池不仅使使用更轻松、更安全，而且提高了电流和存储性能以及使用寿命。

充电相对简单，现代设备在开始充电过程之前使用微处理器检查电池的类型和状态。通过使用多相温控充电算法，可以最大限度地延长电池的使用寿命（图 1）。

图 1：多相充电算法可避免电池过载或过热。充电器可以随时连接到电池

干电池用于许多行动和掌上型装置，但工具等应用需要更多的能量和更轻的解决方案。镍镉电池具有更高的功率密度和电流能力，并且已经以现有的干电池形式提供。但充电电流被限制在 C/5 或 C/10 左右（C = 标称容量，单位为 Ah），需要 10 小时或更长时间。从理论上讲，它们提供了更多的充电周期，但记忆效应往往会缩短使用寿命。自放电率为每月10-20%。

镉是有毒的，多年前在许多国家被禁止，并被镍氢电池取代。它们坚固耐用，更能抵抗过度充电或深度放电。记忆效应和自放电明显较低，但对于行动装置来说仍然不理想。几个小时内的快速充电需要更复杂的充电器。

锂离子电池提供更高的能量密度，每月自放电率仅为1-2%，并且没有记忆效应。它们还可以承受更宽的环境温度范围，是手机和笔记本电脑的理想解决方案。如今，它们已成为许多应用的首选。

可以以 0.5C 到 1C 的速率进行快速充电，但相位不同（图 2）。

图 2：锂离子电池的典型充电阶段

锂会着火，开采起来有问题。研究了基于其他危险性较小且易于开采的材料的电池拓扑结构，并提供不同的能量密度、更快的充电速度或更低的成本。它们都有一个共同点，即管理充电过程和监控每个电池的状态对于安全和长寿命至关重要。

几十年来，测量电池的充电状态（SoC）一直是一项重大挑战。对于铅酸电池，使用电压与充电曲线在某种程度上是准确的，但对于其他电池材料，放电曲线相当平坦（图3）。数值还取决于技术、充电循环次数和电池使用年限。

图 3：不同电池拓扑的典型电压与放电曲线

使用模拟电路测量充电和放电阶段的电流很复杂，但使用微控制器和电流传感器则很容易。通过这种称为库仑计数的过程，可以计算SoC，并且方程可以包括电池损耗、老化、自放电和温度。

电池管理系统（BMS）监控电池状态，避免在安全操作区域之外进行任何操作。它们控制充电过程，平衡每个电池中存储的能量，监控充电状态和温度等关键数据，并报告任何异常情况。图 4 显示了 BMS 系统的简化框图

图 4：数组中的每个电池或电池块都受到监控和控制，并将数据发送到中央电池管理系统

在低功耗应用中监测几个电池很容易，但在具有数百kWh或数MWh的大型数组以及大量串联和并联的电池中，这是一个真正的挑战。这些装置（图 5）用于储存可再生能源园区的盈余，平衡交流电网，或充当关键装置的 UPS（不间断电源）。

图5：带电池管理系统的大型储能系统

如图4所示，必须对每个电池进行监控，并且电路需要由12V或24V总线产生的单独隔离电源电压。听起来像是一个简单的设计挑战，可以通过低功耗、标准转换器模块来解决。

但对于数百个串联电池的大功率应用，整个电池组的电压可以达到 600 - 800 伏，需要加强隔离。大多数 24Vin DC/DC电源转换器专为需要 500V 或 1600V 隔离电压的典型工业应用而设计。

为避免隔离材料的退化和失效，允许连续施加的工作电压远低于隔离电压，并由安全标准定义（图 6）。这些值还取决于应用类型和环境条件。

图 6：工业应用的典型隔离电压