近年來，電池效率（輸出功率/尺寸比）和重量均出現大幅改善。試想一下汽車電池得多龐大和笨重，其主要用途是啟動汽車。隨著技術的最新進展，你可以改用鋰離子電池來迅速啟動汽車，其重量只有幾磅，尺寸也就人手那么大。

圖 SEQ Figure * ARABIC 1：電池管理系統（BMS）功能塊的簡化示意圖。

電池管理系統架構

電池管理系統（BMS）通常包含若干功能塊，如：FET驅動、電流監控、單電池電壓監視器、單電池電壓均衡、實時時鐘、溫度監控和狀態機。市場上有多種類型的BMS IC。從簡單的模擬前端（如提供均衡和監測功能并需要微控制器的ISL94208）到自主運行的獨立集成解決方案（如ISL94203），功能塊的分組存在很大差異?，F在我們來看每個功能塊的用途和所使用的技術，以及每種技術的優缺點。

關斷FET和FET驅動器

FET驅動器功能塊負責電池組的連接以及負載與充電器之間的隔離。FET驅動器的行為可根據單電池電壓測量值、電流測量值和實時檢測電路進行操控。圖2(a) 和 2(b)描述了負載與充電器及電池組之間的兩種不同FET連接。

圖 SEQ Figure * ARABIC 2：不同連接的截止FET原理圖：(a)負載與充電器之間的單一連接，(b)允許同時充電和放電的二端子連接。

圖2(a)需要最少的電池組連接數，且電池組工作模式限于充電、放電或休眠。電流方向和具體實時檢測的行為決定了器件的狀態。例如，ISL94203有一個CHMON，用于監測截止FET右側上的電壓。如果充電器已連接且電池組與之隔離，則注入電池組的電流將使電壓上升至充電器的最大供電電壓。這時，CHMON所在位置的電壓電平升高（tripped），讓BMS器件知道已連接充電器。負載連接是通過以下方式來確定的：向負載方向注入電流，以確定負載是否存在。如果引腳所在位置的電壓在電流注入時沒有顯著上升，則表明負載還在。然后FET驅動器的DFET繼續斷開。圖2(b)的連接方案允許電池組在充電時可以支持放電工作。

可以設計FET驅動器來連接至電池組的高端或低端。高端連接需要一個電荷泵驅動器來激活NMOS FET。使用高端驅動器可使電路其余部分具有穩固的接地基準。低端FET驅動器連接見于一些集成解決方案，用以降低成本，因為這時無需電荷泵。低端連接也不需要高電壓器件，它會占用更大的芯片面積。在低端上截止FET會使電池組的接地點連接浮接，使之易受注入測量的噪聲的影響——這會影響一些IC的性能。

電量計 / 電流測量

電量計功能模塊負責記錄流入和流出電池組的電荷。電荷是電流與時間之積。設計電量計時可使用多種不同的技術。測量電流的方法之一是使用電流感測放大器和帶有嵌入式低分辨率ADC的MCU。電流運算放大器在高共模環境中工作，它負責放大分流器上差分信號，以支持更高的測量分辨率。這種設計技術以犧牲動態范圍為代價。其他技術使用高分辨率ADC，或昂貴的電量計IC。了解負載行為的電流消耗-時間關系可確定電量計設計的最佳類型。

最準確和經濟的解決方案是使用具有低漂移和高共模額定值的16位或更高分辨率ADC來測量感測電阻器上的電壓。高分辨率ADC提供大的動態范圍，但以犧牲速度為代價。如果電池連接到不規則荷載，如電動車，則慢速ADC有可能錯過流向負載的高振幅和高頻電流尖峰。對于不規則荷載，使用可能帶有電流運算放大器前端的SAR ADC可能更為理想。任何偏移誤差都會影響總誤差（以電池電荷數量來衡量）。隨著時間的推移，測量誤差會造成嚴重的充電狀態電池組誤差。在測量電荷時，50uV 或更小的測量偏移在 16位分辨率就足夠。

單電池電壓和最大限度延長電池壽命