在智能眼镜和增强现实设备简洁的镜架内部，蕴藏着大量先进技术。然而，这些设备通常只能连续工作数小时。这是因为摄像头和传感器必须持续采集周围环境，同时处理器在高分辨率显示屏上渲染数字物体，并将它们实时叠加在现实世界中。实时空间计算的巨大功耗需求，与它们轻量化的外形尺寸和有限的电池容量形成矛盾。
由于设备佩戴在头部，电池组必须非常小巧，通常被安置在镜架纤细的镜腿内部或嵌入镜臂之中，这严重限制了电池容量。设备直接贴合皮肤，其能够安全产生的热量受到限制。因此，这限制了处理器性能和电池放电速率。
但随着智能眼镜快速走向主流，工程师们在延长这些设备有限续航时间方面变得更具创新性。
一个趋势是将多块小型电池分布在整个设备中并进行并联连接，使其作为单个更高容量的电池组工作。这种架构使设计人员能够利用镜架或外壳内原本闲置的空间，在不增大设备体积的情况下有效提升总电池容量。
然而，并联电池会给设计人员带来一些难题，尤其是在电芯之间平衡电压、匹配阻抗，以及防止意外互充方面。
管理这些问题需要对电芯内部的电压、电流和温度进行精准、实时的监测。同时也需要精确的控制，在不牺牲安全性和可靠性的前提下加快充电速度并延长续航时间。
在国际消费类电子产品展览会（CES）上，亚德诺半导体演示了一款名为MAX17335的电池管理集成电路，该芯片将充电、监测和保护功能集成在单一芯片中，简化了并联电芯的电池管理。
电池并联与串联连接的区别是什么？
随着电池续航成为消费类设备更关键的考量因素，企业越来越多地采用多电芯设计，将电芯物理分离，以帮助延长电池的有效容量和使用寿命。
在串联配置中，独立的电池电芯首尾相连，以提升电压但不增加总容量，通常用于提高效率。与之相对，将电芯并排采用并联配置，可提供更大的总安时（Ah）容量，同时保持电压不变。
串联连接的电芯需要采用相同的电压和容量规格，以最大化性能和安全性。尽管并联配置中的电芯应具备相同的标称电压，但它们的容量可以不同。
并联配置还可以将电池放置在特殊位置，例如智能眼镜的两侧或折叠手机的不同部位，为工程师提供更大的结构设计灵活性。例如，不在智能眼镜的一侧镜腿中集成单块 200 毫安时电池，而是改用一块更小的 150 毫安时电芯，并与位于耳挂处的 100 毫安时电池并联，总容量可达 250 毫安时（图 1）。额外的 50 毫安时使总容量提升了 25%。
并联电池配置的主要缺点是电芯均衡复杂度增加但这些优势也给电池管理系统（BMS）带来了新的挑战。在多电芯电池中，最重要的是平衡各个电芯之间的电压和电流。电芯均衡难度较大：由于电芯内部发生的电化学反应、施加在电芯上的不同负载，以及温度、老化等会影响电芯阻抗的其他因素，这些参数会不断变化。这些因素会导致电芯之间出现不均衡状态。
平衡电芯之间的荷电状态（SOC），对于最大化容量和使用寿命至关重要。在充电过程中，电芯本身容量的固有差异，或电压及其他参数的偏差，会导致部分电芯充电不足，而另一部分电芯过充。这会使电池组无法发挥全部容量，并可能导致电芯过早老化。久而久之，会出现电池整体寿命缩短以及安全问题。
当电池容量不同时，电芯均衡会更加复杂。由于荷电状态是一个相对指标，容量较小的电芯比容量较大的电芯更快达到相同的荷电状态。保持均衡意味着在每一个周期的充电和放电过程中，为不同电芯提供不同大小的电流，这一要求更高。并联电芯的数量越多，实现这一目标的复杂度越高。
电池管理系统还必须能够控制设备工作时电芯的电流分配。除非在并联电池之间仔细平衡负载，否则容量较小的电芯会先于容量较大的电芯耗尽电量，导致电池组提前欠压关机。这可能导致大量可用容量闲置未被使用。此外，如果通往每个电池电芯的通路阻抗不相等，电流将无法均匀分配。
某一块电池比另一块耗电更快，会导致该电芯的循环强度更高。最终，该电池电芯可能过早出现容量衰减，不仅缩短电池组的整体寿命，也会缩短整个消费设备的寿命。
另一个问题是无意的互充。当不均衡的电芯并联时，电压较高的电池会向电压较低的电池分流电流，直至两者电压持平，这可能引发过热或其他问题。
当设备消耗大量功率时，两块电池主要为负载供电。但当设备降低功耗时，互充风险会上升。这种持续的电流重新分配会破坏电芯均衡并造成功率损耗。
使用无源元器件解决该问题时，可以在电路中加入二极管。然而，二极管或门电路通常存在缺点，包括电芯之间的电流均分效果不佳。
取而代之的是，可以使用更智能的电池管理集成电路关断电路中的充电场效应管，限制反向电流流动。这可确保电池同时放电，且荷电状态较高的电池会优先放电，以与另一电芯保持均衡。
电池管理集成电路的另一项优势是，它可以在合理的情况下实现可控的互充。例如，当智能眼镜连接便携式充电宝但仍在使用时，让设备内电压较高的电池电芯分流少量电量为电压较低的电芯充电，会有所帮助。该芯片可通过严格调控电路中的充电场效应管来实现这一功能，使适量电流在电池电芯之间流动。
电池管理集成电路将充电器、监测器和保护器集成一体
安全高效地为并联电池电芯充电，并尽可能释放其总容量且不发生衰减，需要精准的电芯级监测。必须实时测量电压、电流和温度，以准确估算电芯的荷电状态。
若缺乏这种监测能力，电芯的充放电会出现不一致，电池保护系统需要增设额外安全裕量。这反过来可能导致电池无法充满或完全放电，降低可用容量。
如今的电池管理集成电路越来越多地集成电池电量计，以更精准地控制充电电流，并持续监测放电状态，帮助防范潜在危险。
亚德诺半导体的 MAX17335 便是一例，它将充电、监测和保护功能集成在单一芯片中。该芯片从兼容 USB‑C 的充电器或转换器取电，实现并联电池电芯的高速充电，帮助最大化续航时间。尽管该芯片专为单电芯锂离子（Li‑ion）和锂聚合物（LiPo）电池设计，但可通过多颗芯片独立为并联连接的电芯充电，并防止意外互充（图 2）。
