在單芯電池供電產品和內含數千個電池芯的產品之間，那些需要多個電池芯串聯或者并聯的電池供電產品具有廣闊的市場。這些產品包括目前廣泛使用的筆記本電腦、無線電動工具、家用電器、移動醫療設備以及電動自行車，等等。
這些產品向如今的設計人員提出了一系列獨特的挑戰。對于終用戶而言，三個重要的特性應該是便攜性(重量輕)、高性能和低成本；而對于設計人員而言，關心的往往是安全性、可靠性和產品使用壽命。他們必須滿足并且權衡各種往往是相互沖突的要求。
例如，設計人員現在采用一代的鋰電池技術以滿足用戶要求和環保法規。市場上可買到滿足高功率系統以及高能耗系統要求的電池芯。這些鋰離子電池都需要集成電池監控和保護電路，這些電路在之前采用鎳鎘(NiCAD)或者鎳氫(NiMH)電池芯的電池中并不存在。
所要求的安全特性通常包括：電池過流監測以及短路監測；電池芯過壓以及欠壓監測；電池/電池芯溫度監測。
另外，可以加入電量平衡和電池容量監測功能以進一步改善用戶體驗。諸如筆記本電腦和攝像機等電池供電產品，要求電池的功率相當穩定。更有趣的設備如電動工具和各種移動產品，對電池所必需提供的瞬時功率提出了更高的要求。由于這些設備可能提出極為苛刻的要求，它們的電池監測和保護電路也更為復雜，并且可提供典型筆記本電腦電池所不具有的更的保護功能。精心設計的多芯監測和保護電路，如基于Intersil的ISL9280系列產品的電路，可提供多級錯誤檢測功能，并且提供清除這些錯誤的時間窗口。同時，這些電路還提供硬限制，當超過這些硬限制時就可斷定發生了一個硬故障。
我們給出了一個簡單的鋰離子電池例子，它可用在無線電動工具或者機械真空吸塵器等小型家用電器中，如圖1所示。該設計支持利用搭載兩個MOSFET的單路徑對充放電電流進行控制，同時具有過電流和出現短路時的電池電流監測、單芯電壓監測、電池溫度監測以及高達200mA平衡電流的快速電量平衡等功能。
在這個示例中，ISL9208以模擬前端(AFE)的方式運行，并且同一個外部微控制器協同工作。AFE實現電池芯電壓的電平轉換，并且在模擬輸出端口(AO)上將真正的電池芯電壓輸出到微控制器上。微控制器利用這個信息監測每一個電池芯在充放電時的狀態，此外還可將其用于電量平衡。在提供每個電池芯的模擬電壓的同時，AFE還可將任何錯誤情況報告給微控制器。充放電FET可以由ISL9208直接控制，它們可提供自動保護機制，以限度降低微控制器在出現諸如過電流或者短路等嚴重錯誤狀態時導致保護延遲的可能性。如果設計人員有某些更愿意采用的專有電池管理算法，那么就可以關斷這項自動保護功能。在自動保護功能被關斷時，ISL9208可以不間斷地監測電流并且將錯誤情況報告給微控制器，微控制器隨后將指引ISL9208關斷MOSFET或者執行專有算法。
如圖1所示，對于需要7個以上的電池芯串聯的電池，可以很容易地采用Intersil的ISL9216和ISL9217芯片組實現集成單個微控制器和多個AFE的芯片組方案。
在一個精心設計的電池中，錯誤情況將用時間和幅值進行量化，以避免誤關斷現象。例如，Intersil的ISL9208系列產品可提供由用戶根據自身應用設定的多個電壓、電流和時間閾值。
它們包括：4個放電過流閾值、4個短路回路閾值、4個充電過流閾值、8個過流延遲時間(充電)、8個過流延遲時間(放電)、2個短路回路延遲時間(放電)。
這些閾值為設計人員在使用相同的電池保護電路處理不同類型設備的充放電曲線時提供了極大的靈活性。
電池內單個電池芯的過壓和欠壓情況也是很重要的監測指標。如果任何一個電池芯的電壓超過了制造商所規定的上限，就必須關斷充電功能以避免出現潛在的危險情況。類似的，如果任何一個電池芯的電壓低于制造商規定的放電截止限值，就必須關斷放電功能。在某些電池芯電壓變得很低的情況下，出于安全考慮，可能需要采用不同的充電技術，電池也可能需要完全關斷。由微控制器讀出每個電池芯的電壓，這樣可對其進行數字濾波，以消除噪聲并提高系統精度。
正如之前所提到的，一些電池可能具有在充放電周期時監測并控制電流的功能。在一個可在兩個周期中同時監測電流的電池中，在出現充電過電流或者短路事件時，將延緩充電周期。利用一個獨立的充電限值集，AFE將類似的指標提供給微控制器，ISL9208則隨后利用自動保護功能關斷充電MOSFET，或者通過將錯誤情況報告給微控制器，并讓微控制器在執行完適當的錯誤處理固件后命令ISL9208關斷MOSFET。
出于安全考慮，必須監測電池和電池芯的溫度。大多數電池芯制造商同時給出了電池芯在充放電周期中的溫度上下限。包含眾多電池芯的電池在充放電的過程中，電池中心區域到外部區域的電池芯之間可能具有很大的溫差。電池設計人員必須考慮到這一點，并且在可以充分代表電池芯溫度的位置上設置熱敏電阻。
當安全成為電池設計中的重要因素時，精心設計的產品也采用了適當的步驟以幫助確保良好的用戶體驗。新一代的鋰電池通常包含更多電池芯，并且在電池和系統中增加了保護和監測電路。相比于之前的鎳鎘電池，增加或者替換電池的成本將更高。這些新一代電池的用戶不僅希望體驗到性能的改善，同時也希望能夠獲得更長的工作時間以及更短的充電時間。一種改善用戶體驗的方法就是在電池中實現電量平衡。
電量平衡是一種將電池中所有電池芯維持在相同充電狀態的技術。串聯的電池芯數量越多，電量平衡技術在提高電池性能和延長電池使用壽命方面的優勢就越大。由同一個制造商提供的大部分電池芯(尤其是同一批次的電池芯)在接受、保持以及釋放電荷的能力上是相當匹配的。然而，電池芯之間的微小差異以及電池芯在充放電時的溫差可能導致不平衡情況。這些不平衡情況可能大大地降低電池的可用性。
對于任何電池，一旦電池芯電壓達到制造商所規定的充電終止電壓，就必須停止充電過程。類似地，一旦電池芯電壓達到制造商所規定的放電終止電壓，也必須停止放電過程。根據單個電池芯電壓是否達到終止點來終止充放電過程，將會導致電池不平衡。由于在電池中物理位置各不相同，或制造過程中電池芯的微小差異，某些電池芯的充放電速度可能超過其他電池芯。在一個平衡電池中，電荷從高電位的串聯電池芯轉移到低電位的串聯電池芯上。并聯電池則可實現自我平衡。這個過程可能在電池充放電時發生——盡管僅僅出于簡化目的通常在充電周期中實現自我平衡。
圖2顯示了一個電池中的不平衡電池芯在多個充放電周期中的影響。當初集成到一個電池中時，電池芯全部匹配良好，并且處在相同的充電狀態，但在經過多個充放電周期后，它們逐漸變得不平衡。這將導致極大的電池容量損耗，還大大降低了電池的可用性。
過去對電量平衡技術的爭論通常是基于采用電量平衡技術需要更長的充電時間或者設計過于復雜而無法以合理的成本實現。這一爭論已不再成立。利用可處理高達200mA平衡電流的內部平衡FET，ISL9208系列器件可以快速輕松地以較低的成本實現電量平衡。
鋰電池的用戶熱切期望這些新的產品能夠具有更輕的重量，更高的性能以及其他的優點。通過采用以上所討論的技術，設計人員能夠以合理的成本設計出既可滿足安全要求，又可提供良好用戶體驗的高功率鋰電池。利用諸如ISL9208系列器件的集成AFE，設計人員能夠以少的外部元件以及相對較低的總體成本，設計出的產品。