現在，從電動型汽車到電網負載均衡系統的各種應用中，大型、高壓可再充電電池系統是常見的電源。這些大型電池組由眾多單節電池串聯 / 并聯陣列組成，能存儲大量能量 (數十千瓦小時)。鋰聚合物或磷酸鐵鋰 (LiFePO4) 電池是常見的技術選擇，因為這類電池能量密度高，能提供很高的峰值功率。在單節電池應用中，仔細控制電池充電并監視電池是確保安全工作、防止電池過早老化或損壞的關鍵。不過，與單節電池系統不同的是，串聯連接的電池組提出了一項額外的要求，這就是“電池平衡”。

所有的串聯連接電池必需保持電荷平衡

當一個電池組中的每節電池具備相同的電荷狀態 (SoC) 時，這些電池就是“平衡”的。SoC 指的是個別電池隨著它的充電和放電，目前相對于其最大容量的剩余容量。例如：一個剩余容量為 5A-hr 的 10A-hr 電池具有 50% 的 SoC。所有的電池都必須保持在某個 SoC 范圍之內以避免受損或壽命縮短。可容許的 SoC 最小值和最大值因應用而異。在最重視電池運行時間的應用中，所有電池都可以在 20% 的 SoC 最小值和 100% 的最大值 (滿充電狀態) 之間工作。而就要求電池壽命最長的應用而言，可能將SoC范圍限制在 30% 最小值和 70% 最大值之間。在電動型汽車和電網存儲系統中，這些數值是典型的SoC 限制，電動型汽車和電網存儲系統使用非常大和非常昂貴的電池，更換費用極高。電池管理系統 (BMS) 的主要作用是，仔細監視電池組中的所有電池，確保每一節電池的充電或放電都不超出該應用充電狀態限制的最小值和最大值。

在采用串聯 / 并聯電池陣列時，并聯連接電池會相互自動平衡，這種假定一般來說是對的。也就是說，隨著時間推移，只要電池接線端子之間存在傳導通路，那么在并聯連接的電池之間，電荷狀態就會自動平衡。串聯連接電池的電荷狀態會隨著時間變化而分化，這種假定也是對的，這么說有幾個原因。由于電池組各處溫度變化率的不同，或者不同電池之間阻抗、自放電速率或加載之不同，SoC 會逐步發生變化。盡管電池組的充電和放電電流往往使電池之間的這些差異顯得不那么重要，但是累積起來的失配會越來越大，除非對電池進行周期性的平衡。之所以要實現串聯連接電池的電荷平衡，最基本的原因就是補償各節電池 SoC 的逐步變化。通常，在一個各節電池具有嚴密匹配之容量的電池組中，運用被動或耗散電荷平衡方案足以使 SoC 重新達到平衡。

如圖 1A 所示，無源平衡簡單，而且成本低廉。不過，無源平衡速度非常慢，在電池組內部產生不想要的熱量，而平衡是通過降低所有電池的余留容量，以與電池組中 SoC 值最低的電池相匹配。由于另一個常見的問題“容量失配”，無源平衡還缺乏有效應對 SoC 誤差的能力。隨著老化，所有電池的容量都會減小，而且電池容量減小的速率往往是不同的，原因與之前所述的類似。因為流進和流出所有串聯電池的電池組電流是相等的，所以電池組的可用容量由電池組中容量最小的電池決定。只有采用有源平衡方法 (例如圖 1B 和 1C 中所示的那些方法) 才能向電池組各處重新分配電荷，以及補償由于不同電池之間的失配而導致容量的減小。