對于鋰離子電池包制造商來說，針對電池供電系統構建安全且可靠的產品是至關重要的。電池包中的電池管理電路可以監控鋰離子電池的運行狀態，包括了電池阻抗、溫度、單元電壓、充電和放電電流以及充電狀態等，以為系統提供詳細的剩余運轉時間和電池健康狀況信息，確保系統作出正確的決策。此外，為了改進電池的安全性能，即使只有一種故障發生，例如過電流、短路、單元和電池包的電壓過高、溫度過高等，系統也會關閉兩個和鋰離子電池串聯的背靠背(back-to-back)保護MOSFET，將電池單元斷開。基于阻抗跟蹤技術的電池管理單元（BMU）會在整個電池使用周期內監控單元阻抗和電壓失衡，并有可能檢測電池的微小短路(micro-short)，防止電池單元造成火災乃至爆炸。
鋰離子電池安全
??? 過高的工作溫度將加速電池的老化，并可能導致鋰離子電池包的熱失控(thermal run-away)及爆炸。對于鋰離子電池高度活性化的含能材料來說，這一點是備受關注的。大電流的過度充電及短路都有可能造成電池溫度的快速上升。鋰離子電池過度充電期間，活躍得金屬鋰沉積在電池的正極，其材料極大的增加了爆炸的危險性，因為鋰將有可能與多種材料起反應而爆炸，包括了電解液及陰極材料。例如，鋰/碳插層混合物(intercalated compound)與水發生反應，并釋放出氫氣，氫氣有可能被反應放熱所引燃。陰極材料，諸如LiCoO2，在溫度超過175℃的熱失控溫度限（4.3V單元電壓）時，也將開始與電解液發生反應。
?? 鋰離子電池使用很薄的微孔膜(micro-porous film)材料，例如聚烯烴，進行電池正負極的電子隔離，因為此類材料具有卓越的力學性能、化學穩定性以及可接受的價格。聚烯烴的熔點范圍較低，為135℃至 165℃，使得聚烯烴適用于作為熱保險(fuse)材料。隨著溫度的升高并達到聚合體的熔點，材料的多孔性將失效，其目的是使得鋰離子無法在電極之間流動，從而關斷電池。同時，熱敏陶瓷(PCT)設備以及安全排出口(safety vent)為鋰離子電池提供了額外的保護。電池的外殼，一般作為負極接線端，通常為典型的鍍鎳金屬板。在殼體密封的情況下，金屬微粒將可能污染電池的內部。隨著時間的推移，微粒有可能遷移至隔離器，并使得電池陽極與陰極之間的絕緣層老化。而陽極與陰極之間的微小短路將允許電子肆意的流動，并最終使電池失效。絕大多數情況下，此類失效等同于電池無法供電且功能完全終止。在少數情況下，電池有可能過熱、熔斷、著火乃至爆炸。這就是近期所報道的電池故障的主要根源，并使得眾多的廠商不得不將其產品召回。
電池管理單元(BMU)以及電池保護
??? 電池材料的不斷開發提升了熱失控的上限溫度。另一方面，雖然電池必須通過嚴格的UL安全測試，例如UL16?2，但提供正確的充電狀態并很好的應對多種有可能出現的電子原件故障仍然是系統設計人員的職責所在。過電壓、過電流、短路、過熱狀態以及外部分立元件的故障都有可能引起電池突變的失效。這就意味著需要采取多重的保護――在同一電池包內具有至少兩個獨立的保護電路或機制。同時，還希望具備用于檢測電池內部微小短路的電子電路以避免電池故障。
??? 圖1展示了電池包內電池管理的單元方框圖，其組成包括了電量計集成電路(IC)、模擬前端電路(AFE)、獨立的二級安全保護電路。
圖1. 電池管理單元
??? 電量計電路設計用于精確的指示可用的鋰離子電池電量。該電路獨特的算法允許實時的追蹤電池包的蓄電量變化、電池阻抗、電壓、電流、溫度以及其它電路信息。電量計自動的計算充電及放電的速率、自放電以及電池單元老化，在電池使用壽命期限內實現了高精度的電量計量。例如，一系列專利的阻抗追蹤電量計，包括bq20z70，bq20z80以及bq20z90，均可在電池壽命期限內提供高達1%精度的計量。單個熱敏電阻被用于監測鋰離子電池的溫度，以實現電池單元的過熱保護，并用于充電及放電限定。例如，電池單元一般不允許在低于0℃或高于45℃的溫度范圍內充電，且不允許在電池單元溫度高于65℃時放電。如檢測到過電壓、過電流或過熱狀態，電量計IC將指令控制AFE關閉充電及放電MOSFET Q1及Q2。當檢測到電池欠壓(under-voltage)狀態時，則將指令控制AFE關閉放電MOSFET Q2，且同時保持充電MOSFET開啟，以允許電池充電。
鋰離子電池安全
??? 過高的工作溫度將加速電池的老化，并可能導致鋰離子電池包的熱失控(thermal run-away)及爆炸。對于鋰離子電池高度活性化的含能材料來說，這一點是備受關注的。大電流的過度充電及短路都有可能造成電池溫度的快速上升。鋰離子電池過度充電期間，活躍得金屬鋰沉積在電池的正極，其材料極大的增加了爆炸的危險性，因為鋰將有可能與多種材料起反應而爆炸，包括了電解液及陰極材料。例如，鋰/碳插層混合物(intercalated compound)與水發生反應，并釋放出氫氣，氫氣有可能被反應放熱所引燃。陰極材料，諸如LiCoO2，在溫度超過175℃的熱失控溫度限（4.3V單元電壓）時，也將開始與電解液發生反應。
?? 鋰離子電池使用很薄的微孔膜(micro-porous film)材料，例如聚烯烴，進行電池正負極的電子隔離，因為此類材料具有卓越的力學性能、化學穩定性以及可接受的價格。聚烯烴的熔點范圍較低，為135℃至 165℃，使得聚烯烴適用于作為熱保險(fuse)材料。隨著溫度的升高并達到聚合體的熔點，材料的多孔性將失效，其目的是使得鋰離子無法在電極之間流動，從而關斷電池。同時，熱敏陶瓷(PCT)設備以及安全排出口(safety vent)為鋰離子電池提供了額外的保護。電池的外殼，一般作為負極接線端，通常為典型的鍍鎳金屬板。在殼體密封的情況下，金屬微粒將可能污染電池的內部。隨著時間的推移，微粒有可能遷移至隔離器，并使得電池陽極與陰極之間的絕緣層老化。而陽極與陰極之間的微小短路將允許電子肆意的流動，并最終使電池失效。絕大多數情況下，此類失效等同于電池無法供電且功能完全終止。在少數情況下，電池有可能過熱、熔斷、著火乃至爆炸。這就是近期所報道的電池故障的主要根源，并使得眾多的廠商不得不將其產品召回。
電池管理單元(BMU)以及電池保護
??? 電池材料的不斷開發提升了熱失控的上限溫度。另一方面，雖然電池必須通過嚴格的UL安全測試，例如UL16?2，但提供正確的充電狀態并很好的應對多種有可能出現的電子原件故障仍然是系統設計人員的職責所在。過電壓、過電流、短路、過熱狀態以及外部分立元件的故障都有可能引起電池突變的失效。這就意味著需要采取多重的保護――在同一電池包內具有至少兩個獨立的保護電路或機制。同時，還希望具備用于檢測電池內部微小短路的電子電路以避免電池故障。
??? 圖1展示了電池包內電池管理的單元方框圖，其組成包括了電量計集成電路(IC)、模擬前端電路(AFE)、獨立的二級安全保護電路。
圖1. 電池管理單元
??? 電量計電路設計用于精確的指示可用的鋰離子電池電量。該電路獨特的算法允許實時的追蹤電池包的蓄電量變化、電池阻抗、電壓、電流、溫度以及其它電路信息。電量計自動的計算充電及放電的速率、自放電以及電池單元老化，在電池使用壽命期限內實現了高精度的電量計量。例如，一系列專利的阻抗追蹤電量計，包括bq20z70，bq20z80以及bq20z90，均可在電池壽命期限內提供高達1%精度的計量。單個熱敏電阻被用于監測鋰離子電池的溫度，以實現電池單元的過熱保護，并用于充電及放電限定。例如，電池單元一般不允許在低于0℃或高于45℃的溫度范圍內充電，且不允許在電池單元溫度高于65℃時放電。如檢測到過電壓、過電流或過熱狀態，電量計IC將指令控制AFE關閉充電及放電MOSFET Q1及Q2。當檢測到電池欠壓(under-voltage)狀態時，則將指令控制AFE關閉放電MOSFET Q2，且同時保持充電MOSFET開啟，以允許電池充電。