電池芯、超級電容和燃料動力電池芯都要小心監護，以擴展諸如電動汽車和混合型汽車中的能源存儲系統的使用范圍，延長其壽命，并確保其安全性（圖1）。電池正在一系列汽車應用中得到發展。微型混合型汽車采用傳統的12V鉛酸電池，并有交流發電機-電機單元，汽車停車時可以讓引擎停機。當踩下油門時，引擎會順滑地起動，然后正常運行。而混合型汽車有更大的電池，如豐田公司的prius、本田公司的Insight和雪佛蘭的Volt。這些電池出現的電壓超過200V。傳統電池芯的化學類型是NiMH（鎳金屬-氫化物），但很多鋰化學技術能在某種重量下供應更高的能量（圖2）。全電動汽車（如Tesla的Roadster和尼桑的Leaf）都有最大的電池，它們電池組的電壓范圍從300V400V。

電池電壓越高，在給定功率下的電流就會越低，從而減小了昂貴銅線電纜的直徑。更重要的是，較高的電壓可以采用較大輸出的電機繞組。2004年，豐田為prius新增了一個升壓轉換器，將電池組電壓從200V升高至500V。這一步驟使豐田重新設計了推進電機，將扭矩從350Nm提高到400Nm，而功率從33kW提高到50kW（參考文獻1）。

數據中心亦將300V電池串用于UpS（不間斷電源）備份電源。在這種應用中，鋰離子電池正在替代鉛酸電池。汽車利用了鋰離子更好的重量能量密度，即每磅或每千克的能量。UpS應用則利用了鋰離子電池的體積能量密度。數據中心的空間都很昂貴，盡管鋰離子電池系統價格可能較高，但它占據的空間只有鉛酸電池系統的四分之一。這一事實通常能讓數據中心將電池和轉換器系統放在一間屋子里。有些數據中心正在考慮去掉轉換器，而將直流電源輸送給可以接受直流輸入的數據中心服務器。

由于鋰離子電池的尺寸小，它們在電網級應用中可獲得與數據中心相同的效益。有些電網級方法傾向采用燃料動力電池，而高壓燃料動力電池組要求與電化學電池相同的精心監護。燃料動力電池芯還有特殊要求，在使用期間燃料動力電池芯有兩種極性，會表現出多種故障模式。IC制造商正在使自己的電池組監護芯片適應于承受這些電池芯的負電壓。

圖2，電動汽車與UpS應用都可能使用多種電池類型，它們都要用電池組測量IC作監控(LinearTechnology公司供應）。

當監護超級電容組時，也會出現類似的問題。用戶希望獲得電容的全部能量，而這樣就意味著要將其放電至0V。假如出現這種情況，則介電效應將使電容出現一個負電壓，一般可達-0.5V。有些IC制造商正在改進自己的電池組芯片，使之能承受負電勢。超級電容存儲的能量少于電池或燃料動力電池，因此較少用于高能應用（見附文1電池的化學特性）。

電池芯監控

汽車與UpS制造商都希望精確地監控一個電池組中的每只電池芯。AnalogDevices公司混合與電動汽車行業營銷經理paulMaher說：你肯定不愿因為一只壞電池芯而讓汽車停下來，但過熱情況下就得停車了。對汽車電池的監控非常關鍵。他補充說：一臺筆記本電腦的電池預計可使用兩年，但一個汽車電池組應可持續10年。

測量必須很精確，因為數毫伏電壓可能代表著大量的電荷。測量有一種共模問題，它要在有數百伏共模電勢情況下，嘗試對電池芯的精確測量。這種測量不是可以使用集成ADC的直流測量。電池電壓可能以千赫的速率做改變，原因是電機變頻器電路的斬波動作。此外，測量系統還要有隔直措施，因為電池電壓很危險。芯片必須耗電很低，這樣才不會消耗掉電池能量。除了測量本身的困難以外，還必須將測量結果送至汽車或數據中心的多個目標點。

圖3，本電路解決了共模電壓的測量問題，方法是通過一個小型隔離變壓器，傳送電池芯電壓與二極管壓降。

電池組監控電路的第一個挑戰就是精度。現代鋰離子電池芯有一個平坦的放電曲線。德州儀器公司功率營銷經理MatthewBorne稱：在對電池芯的充電狀態估測時，5mV的測量誤差代表10%的錯誤。必須停止電池的放電，否則會損壞電池，因此較高的精度直接對應著更大的范圍；一個4V電池芯上的8mV準確度對應0.2%的精度。要供應0.2%的系統精度，電壓基準在時間和溫度上的精度都必須為約0.1%（參考文獻2）。

一旦獲得了足夠的精度，就面對著另一個問題：測量一只可能與十幾只其它電池芯串聯的4V電池芯。假如打算用衰減器來測量電池芯電壓，就可能要精密電阻分壓器（見附文2共模問題）。薄膜電阻并不夠精確，不能隨溫度而保持足夠緊密的跟蹤性。

電容可以充到電池芯電壓，然后將它們切換到一個以機架為基準的電勢。這種所謂的飛電容（flying-capacitor）方法可以工作，但有缺點。例如，MaximIntegratedproducts公司的汽車與工業電池產品業務經理StephenGLaJeunesse認為，電容會開始在不同電勢的電池芯之間傳送失配的電荷。他說：它們還要大電壓開關，而這些開關有自身的損耗，從而降低了電路的效率。

LinearTechnology公司資深科學家JimWilliams開發了一種新穎電路，采用小型廉價變壓器查詢每只電池芯的電壓（圖3與參考文獻3）。電路工作情況良好，但變壓器新增了成本，也會由于震動而出現故障。

電池組監控IC的制造商防止共模問題的方法是將芯片浮接在電池組的電壓上。它們將模擬測量值轉換為數字值，然后將這些數字位下送給其它芯片的daisy鏈。這個步驟可去掉系統中的電阻衰減器，并且測量中不會有任何的共模衰減誤差（圖4）。