典型的电池组方框图(图1)由几组串联连接的锂离子电池组成，它们的测量和平衡由高压模拟集成电路完成。这些模拟前端 (AFE) IC 执行艰难的测量每节电池电压、电流和温度的任务，并向控制电路传递数据。控制器运用电池数据计算电池组的电荷状态和健康状态。控制器可能命令前端 IC 给某些电池充电或放电，以在电池组内保持平衡的电荷状态。

图1：电池组方框图

　　BATTERY PACK：电池组

　　DATA PORT：数据端口

　　CONTROLLER：控制器

　　tate of Charge：电荷状态

　　State of Health：健康状态

　　System Safety：系统安全

　　DATA BUS：数据总线

　　SOLATION BARRIER：隔离势垒

　　AFE IC：模拟前端(AFE)IC

　　MEASURE & BALANCE：测量与平衡

　　12 SERIES LI-ION CELLS：12 节串联的锂离子电池
 

　　更高的准确度意味着更低的成本

　　模拟前端IC的测量准确度对系统成本有直接影响。需要准确的测量以实现有用的电荷状态(SOC)计算。为了实现长寿命，电池组一般在20%至80%的SOC之间工作。如果在SOC计算中有5%的不确定性，那么电池组的尺寸就必须增大5%，这导致电池的成本显着增大。给一个16kW-hr电池组增加5%的容量，需要约360欧元(460美元)。改进SOC计算以实现1%的误差意味着，每个电池组能节省约300欧元(385美元)。

　　电池电压测量是SOC算法的关键要素。当测量3.3V LiFePO4(磷酸铁锂)电池时，IC电源和电池组开发人员都集中采用总测量误差1mV的规格。

　　对于诸如售价480欧元(615美元)的Fluke-289手持式万用表等实验室设备，测量3.3V至1mV以内的电压是司空见惯的。AFE IC必须以1/100的成本提供相同的性能，并在汽车环境中连续工作15个年。只有为数不多的IC技术能够实现这一目标。

　　真实世界中的准确度

　　什么样的IC技术最适合电池测量呢？答案可从图2(典型AFE IC的方框图)的误差分析获得。12个串接电池之一由多路复用器(MUX)模块来选择。通过闭合“S”开关把电池电压存储在一个电容器上。断开“S”开关，然后闭合“T”开关。电池两端的电压将转移至ADC。这种“飞跨电容器”方案消除了顶端电池33V的大共模电压，并保持了3.3V的差分电压。模数转换器(ADC)将电池电压与其电压基准进行比较，并产生一个与VCELL和VREF之比成比例的数字结果。

图 2：典型模拟前端 (AFE) IC

　　DATA I/O：数据I/O

　　VOLTAGE REFERENCE：电压基准

　　如果开关的阻抗太大，无法在很短的采样时间内给电容器充电，那么MUX和飞跨电容器就可能引入测量误差。细致的开关电容器设计可消除这个误差项。

　　由ADC进行从模拟到数字的转换还可能由于组件失配而引入误差。其次，细致的设计与组件微调相结合，可降低ADC引起的误差。