CN114725544A - 电池管理***及电池*** - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电池管理***及电池***，在电池管理***工作的过程中，控制器可控制第一开关导通或者断开、至少一个桥臂开关动作，并通过模拟前端芯片控制第二开关导通或者断开。可以理解，上述控制器可控制第一开关、第二开关以及至少一个桥臂开关全部断开或者全部导通；或者控制第一开关、第二开关和至少一个桥臂开关中的一部分开关导通，另一部分开关断开。在本申请中，可控制第一开关、第二开关以及至少一个桥臂开关中的不同开关动作，从而实现储能单元的充放电保护和短路保护以提高储能单元的安全性，还可实现电池管理***的输出电压可调的功能，***功能更加丰富，适用性强。

Description

电池管理***及电池***

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种电池管理***及电池***。

背景技术

由于锂离子电池具有高循环寿命、高能量密度以及支持大倍率充电和放电等优点，因此锂离子电池(可简称为锂电池)被广泛用于各种工业及消费类电子产品。然而，锂电池的安全性和可维护性差，为了能够提高锂电池的利用率，防止锂电池出现过度充电和过度放电的情况，对锂电池进行电池管理尤为重要。

目前，锂电池的电池管理电路可以如图1所示，电池管理电路中包括开关器件Q1、开关器件Q2、电池保护芯片U1、锂电池BT1至锂电池BT4以及其它器件。在电池管理电路工作的过程中，可通过电池保护芯片U1检测锂电池BT1至锂电池BT4的电芯电压，并基于该电芯电压控制开关器件Q1和开关器件Q2中的各开关器件导通或者断开，从而实现对锂电池BT1至锂电池BT4进行充放电保护的目的。然而，仅通过电池保护芯片U1实现锂电池的充放电保护，安全性差且功能单一，适用性差。

发明内容

本申请提供一种电池管理***及电池***，可控制第一开关、第二开关以及至少一个桥臂开关中的不同开关动作，从而实现储能单元的充放电保护和短路保护以提高储能单元的安全性，还可实现***的输出电压可调或者***的超低功耗和长时间待机的功能，进一步提高了电池管理的运用灵活性，***功能更加丰富，适用性强。

第一方面，本申请提供了一种电池管理***，该电池管理***(batterymanagement system，可简称为BMS)可包括模拟前端(analog front end，可简称为AFE)芯片,控制器,第一开关,第二开关,限流电阻,至少一个储能电感(即一个或者多个储能电感),以及至少一个桥臂开关(即一个或者多个桥臂开关)。其中，上述模拟前端芯片可连接储能单元，上述至少一个储能电感中每个储能电感的第一连接端可连接储能单元的正极。上述至少一个储能电感中的一个储能电感的第二连接端可连接至少一个桥臂开关中的一个桥臂开关的桥臂中点，也就是说，至少一个储能电感的数量与至少一个桥臂开关的数量相同，且至少一个储能电感与至少一个桥臂开关一一对应。上述至少一个桥臂开关中每个桥臂开关的第一连接端可连接目标设备的第一连接端，上述每个桥臂开关的第二连接端可连接储能单元的负极，且每个桥臂开关的第二连接端可通过第一开关连接目标设备的第二连接端。在储能单元处于充电状态时，该目标设备可以为外部电源；反之，在储能单元处于放电状态时，该目标设备可以为负载。上述第二开关和限流电阻可串联后与第一开关并联，其中限流电阻可以用于限制其所在支路(即第二开关和限流电阻构成的串联支路)的电流的大小，从而防止电流过大烧坏所串联的元器件(即第二开关)。

在电池管理***工作的过程中，上述控制器可控制第一开关导通或者断开、至少一个桥臂开关动作，并通过模拟前端芯片控制第二开关导通或者断开。可以理解，上述控制器可控制第一开关、第二开关以及至少一个桥臂开关全部断开；或者控制第一开关、第二开关以及至少一个桥臂开关全部导通；或者控制第一开关、第二开关以及至少一个桥臂开关中的一部分开关导通，并控制第一开关、第二开关以及至少一个桥臂开关中的另一部分开关断开。其中，上述第一开关、第二开关以及至少一个桥臂开关的具体开关动作可由储能单元或者电池管理***的实际工作需求确定，在此不作限制。

在本申请中，可控制第一开关、第二开关以及至少一个桥臂开关中的不同开关动作，从而实现储能单元的充电保护、放电保护以及短路保护，进而提高了储能单元的安全性，并延长了储能单元的使用寿命；另外，还可实现电池管理***的输出电压可调的功能，从而提高了电池管理的运用灵活性，***功能丰富，成本更低，适用性强。

结合第一方面，在第一种可能的实施方式中，上述至少一个桥臂开关中的每个桥臂开关包括第三开关和第四开关，其中，第三开关的第一极和第四开关的第二极串联后作为每个桥臂开关的桥臂中点，第三开关的第二极可作为每个桥臂开关的第一连接端，第四开关的第一极可作为每个桥臂开关的第二连接端。上述每个桥臂开关中的第三开关和第四开关在一个开关周期内互补导通，也就是说，在第三开关导通时第四开关断开，或者，在第三开关断开时第四开关导通。

结合第一方面第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，在对储能单元进行升压放电的情况下，上述控制器可控制第一开关导通，在第一时间段内控制每个桥臂开关中的第四开关导通、每个桥臂开关中的第三开关断开，并在第二时间段控制每个桥臂开关中的第三开关导通、每个桥臂开关中的第四开关断开，从而实现对储能单元进行升压放电以对目标设备(如负载)供电的目的。其中，该第一时间段可以理解为每个桥臂开关的开关周期内早于第二时间段的时间段。可选的，在对储能单元进行升压放电的过程中，上述控制器还可通过模拟前端芯片控制第二开关导通或者断开，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。由于至少一个储能电感和至少一个桥臂开关可构成桥式变换电路，且桥式变换电路对应的环路控制策略可用于辅助至少一个桥臂开关动作，因此，在对储能单元进行升压放电的过程中，还可实现对储能单元进行放电保护(如放电限流)的功能。其中，桥式变换电路对应的环路控制策略可以理解为桥式变换电路的电压环和电流环对应的控制策略。另外，由于桥式变换电路是一种直流(direct current，DC)/DC变换电路，且DC/DC变换电路具有直流电压变换功能，因此，在对储能单元进行升压放电的过程中，还可实现电池管理***的输出电压可调的功能。由此可见，上述控制器可控制第一开关和至少一个桥臂开关配合动作，从而实现储能单元的升压放电、储能单元的放电保护以及电池管理***的输出电压可调的功能，***功能更加丰富，适用性更强。

结合第一方面第一种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，在对储能单元进行降压充电的情况下，上述控制器可控制第一开关导通，在第一时间段内控制每个桥臂开关中的第三开关导通、每个桥臂开关中的第四开关断开，并在第二时间段控制每个桥臂开关中的第四开关导通、每个桥臂开关中的第三开关断开，从而实现目标设备(如电源)对储能单元进行降压充电的目的。其中，上述第一时间段可以理解为每个桥臂开关的开关周期内早于第二时间段的时间段。可选的，在对储能单元进行降压充电的过程中，上述控制器还可通过模拟前端芯片控制第二开关导通或者断开，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。由于至少一个储能电感和至少一个桥臂开关可构成桥式变换电路，且桥式变换电路对应的环路控制策略可用于辅助至少一个桥臂开关动作，因此，在对储能单元进行降压充电的过程中，还可实现对储能单元进行充电保护(如充电限流)的功能。其中，桥式变换电路对应的环路控制策略可以理解为桥式变换电路的电压环和电流环对应的控制策略。由此可见，上述控制器可控制第一开关和至少一个桥臂开关配合动作，从而实现储能单元的降压充电和储能单元的充电保护，***功能更加丰富，适用性更强。

结合第一方面或者第一方面第一种可能的实施方式，在第四种可能的实施方式中，在电池管理***应用于低功耗的应用场景时，电池管理***处于待机状态，由于控制器的资源需求多且功耗大，因此控制器会进入休眠状态(如深度休眠状态)无法正常工作。在控制器进入休眠状态时，模拟前端芯片可控制第二开关导通，并控制第一开关和至少一个桥臂开关断开，从而实现储能单元对目标设备(如负载)供电的目的；并且，由于模拟前端芯片的耗电极低，因此可在对负载供电的同时保持整个***较低的功耗，从而可实现电池管理***的超低功耗和长时间待机的功能，***功能更加丰富，适用性更强。

结合第一方面或者第一方面第一种可能的实施方式，在第五种可能的实施方式中，在储能单元包括至少一个电池(即一个或者多个电池)，且控制器进入休眠状态时，上述模拟前端芯片可实时采集至少一个电池中每个电池的电池参数，从而可实现在电池管理***处于待机状态时维持电池采样的功能，适用性更强。其中，电池参数可包括但不限于每个电池的电池电压、每个电池的电池温度以及流经每个电池的电流，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。另外，上述模拟前端芯片还可基于每个电池的电池参数来实时监控每个电池的工作状态是否正常，提高了电池使用的安全性，并延长了电池的使用寿命，适用性更强。

结合第一方面至第一方面第五种可能的实施方式中任一种，在第六种可能的实施方式中，上述电池管理***还包括电流采样电阻，上述至少一个桥臂开关中每个桥臂开关的第二连接端可通过电流采样电阻连接储能单元的负极。上述电流采样电阻可实时采集流经储能单元的电流。进一步地，上述控制器可在电流采样电阻采集到的流经储能单元的电流大于预设电流阈值时，控制第一开关和至少一个桥臂开关断开，并通过模拟前端芯片控制第二开关断开，从而实现对储能单元进行短路保护的功能，进而提高了储能单元的安全性，***功能更加丰富，适用性更强。

结合第一方面至第一方面第六种可能的实施方式中任一种，在第七种可能的实施方式中，上述电池管理***还包括第一滤波电容和第二滤波电容，其中，第一滤波电容与储能单元并联，第二滤波电容与至少一个桥臂开关中的每个桥臂开关并联。上述至少一个储能电感和至少一个桥臂开关可构成桥式变换电路，在对储能单元进行降压充电的情况下，上述第一滤波电容可对桥式变换电路输出的电压信号进行滤波得到充电电压信号，其中，桥式变换电路输出的电压信号可由目标设备(如电源)提供的电压决定。这里的充电电压信号可用于确定充电电压以对储能单元充电，从而使得充电电压对应的波形更加平滑，进一步提高了储能单元的充电效率。在储能单元升压放电的情况下，上述第二滤波电容可对桥式变换电路输出的电压信号进行滤波得到放电电压信号，其中，桥式变换电路输出的电压信号可由储能单元提供的电压决定。这里的放电电压信号可用于确定放电电压以对目标设备(如负载)充电，从而使得放电电压对应的波形更加平滑，进一步提高了储能单元的放电效率。

结合第一方面至第一方面第七种可能的实施方式中任一种，在第八种可能的实施方式中，上述电池管理***还包括保险丝，上述至少一个储能电感中每个储能电感的第一连接端可通过保险丝连接储能单元的正极。上述至少一个储能电感和至少一个桥臂开关可构成桥式变换电路，在上述桥式变换电路发生故障或者异常工作时，保险丝会熔断以切断桥式变换电路，从而可避免损坏电池管理***中的器件，提高了整个***和储能单元的安全性，***功能更加丰富，适用性更强。

第二方面，本申请提供了一种电池管理***，该电池管理***可包括模拟前端芯片、控制器、第一开关、第二开关、第三开关、限流电阻、至少一个储能电感(即一个或者多个储能电感)以及至少一个桥臂开关(即一个或者多个桥臂开关)。其中，模拟前端芯片可连接储能单元，上述第一开关的第一连接端可连接储能单元的正极，上述第一开关的第二连接端可通过第二开关连接储能单元的负极，其中该储能单元可由至少一个电池(即一个或者多个电池)构成。上述第三开关和限流电阻串联后与第一开关并联，该限流电阻可用于限制其所在支路(即第三开关和限流电阻构成的串联支路)的电流的大小，从而防止电流过大烧坏所串联的元器件(即第三开关)。并且，上述第一开关的第二连接端可连接至少一个储能电感中每个储能电感的第一连接端，至少一个储能电感中的一个储能电感的第二连接端连接至少一个桥臂开关中的一个桥臂开关的桥臂中点，也就是说，至少一个储能电感的数量与至少一个桥臂开关的数量相同，且至少一个储能电感与至少一个桥臂开关一一对应。上述至少一个桥臂开关中每个桥臂开关的第一连接端可连接目标设备的第一连接端，且每个桥臂开关的第二连接端可连接储能单元的负极和目标设备的第二连接端。在储能单元处于充电状态时，该目标设备可以为外部电源；反之，在储能单元处于放电状态时，该目标设备可以为负载。

在电池管理***工作的过程中，上述控制器可控制第一开关和第二开关中的各开关导通或者断开、至少一个桥臂开关动作，并通过模拟前端芯片控制第三开关导通或者断开。可以理解，上述控制器可控制第一开关、第二开关、第三开关以及至少一个桥臂开关全部断开；或者控制第一开关、第二开关、第三开关以及至少一个桥臂开关全部导通；或者控制第一开关、第二开关、第三开关以及至少一个桥臂开关中的一部分开关导通，并控制第一开关、第二开关、第三开关以及至少一个桥臂开关中的另一部分开关断开。其中，上述第一开关、第二开关、第三开关以及至少一个桥臂开关的具体开关动作可由储能单元或者电池管理***的实际工作需求确定，在此不作限制。

在本申请中，可控制第一开关、第二开关、第三开关以及至少一个桥臂开关中的不同开关动作，从而实现储能单元的充电保护、放电保护以及短路保护，进而提高了储能单元的安全性，并延长了储能单元的使用寿命；另外，还可实现电池管理***的输出电压可调的功能，从而提高了电池管理的运用灵活性，***功能丰富，成本更低，适用性强。

结合第二方面，在第一种可能的实施方式中，上述至少一个桥臂开关中的每个桥臂开关包括第四开关和第五开关，第四开关的第一极和第五开关的第二极串联后作为每个桥臂开关的桥臂中点，第四开关的第二极可作为每个桥臂开关的第一连接端，第五开关的第一极可作为每个桥臂开关的第二连接端。上述每个桥臂开关中的第四开关和第五开关在一个开关周期内互补导通，也就是说，在第四开关导通时第五开关断开，或者，在第四开关断开时第五开关导通。

结合第二方面第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，在对储能单元进行升压放电的情况下，上述控制器可控制第一开关导通、第二开关断开，在第一时间段控制每个桥臂开关中的第四开关断开、每个桥臂开关中的第五开关导通，并在第二时间段控制每个桥臂开关中的第四开关导通、每个桥臂开关中的第五开关断开，对储能单元进行升压放电以对目标设备(如负载)供电的目的。其中，该第一时间段可以理解为每个桥臂开关的开关周期内早于第二时间段的时间段。可选的，在对储能单元进行升压放电的过程中，控制器还可通过模拟前端芯片控制第三开关导通或者断开，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。由于第一开关、第二开关、至少一个储能电感和至少一个桥臂开关可构成桥式变换电路，且桥式变换电路对应的环路控制策略可用于辅助第一开关、第二开关和至少一个桥臂开关动作，因此，在对储能单元进行升压放电的过程中，还可实现对储能单元进行放电保护(如放电限流)的功能。其中，桥式变换电路对应的环路控制策略可以理解为桥式变换电路的电压环和电流环对应的控制策略。另外，由于桥式变换电路是一种DC/DC变换电路，且DC/DC变换电路具有直流电压变换功能，因此，在对储能单元进行升压放电的过程中，还可实现电池管理***的输出电压可调的功能。由此可见，上述控制器可控制第一开关、第二开关以及至少一个桥臂开关配合动作，从而实现储能单元的升压放电、储能单元的放电保护以及电池管理***的输出电压可调的功能，***功能更加丰富，适用性更强。

结合第二方面第一种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，在对储能单元进行降压充电的情况下，上述控制器可控制第一开关导通、第二开关断开，在第一时间段控制每个桥臂开关中的第四开关导通、每个桥臂开关中的第五开关断开，并在第二时间段控制每个桥臂开关中的第四开关断开、每个桥臂开关中的第五开关导通，从而实现目标设备(如电源)对储能单元进行降压充电的目的。其中，上述第一时间段可以理解为每个桥臂开关的第一开关周期内早于第二时间段的时间段。可选的，在对储能单元进行降压充电的过程中，控制器还可通过模拟前端芯片控制第三开关导通或者断开，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。由于第一开关、第二开关、至少一个储能电感和至少一个桥臂开关可构成桥式变换电路，且桥式变换电路对应的环路控制策略可用于辅助第一开关、第二开关和至少一个桥臂开关动作，因此，在对储能单元进行降压充电的过程中，还可实现对储能单元进行充电保护(如充电限流)的功能。其中，桥式变换电路对应的环路控制策略可以理解为桥式变换电路的电压环和电流环对应的控制策略。由此可见，上述控制器可控制第一开关、第二开关以及至少一个桥臂开关配合动作，从而实现储能单元的降压充电和储能单元的放电保护的功能，***功能更加丰富，适用性更强。

结合第二方面第一种可能的实施方式，在第四种可能的实施方式中，在对储能单元进行降压放电的情况下，上述控制器可控制每个桥臂开关中的第四开关导通、每个桥臂开关中的第五开关断开，在第一时间段控制第一开关导通、第二开关断开，并在第二时间段控制第一开关断开、第二开关导通，从而实现对储能单元进行降压放电以对目标设备(如负载)供电的目的。其中，第一时间段为第二开关周期内早于第二时间段的时间段，第二开关周期为第一开关的开关周期或者第二开关的开关周期，也就是说，第一开关的开关周期对应的时长与第二开关的开关周期对应的时长相同，且均等于第二开关周期对应的时长。可选的，在对储能单元进行降压放电的过程中，控制器还可通过模拟前端芯片控制第三开关导通或者断开，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。由于第一开关、第二开关、至少一个储能电感和至少一个桥臂开关可构成桥式变换电路，且桥式变换电路对应的环路控制策略可用于辅助第一开关、第二开关和至少一个桥臂开关动作，因此，在对储能单元进行降压放电的过程中，还可实现对储能单元进行放电保护(如放电限流)的功能。其中，桥式变换电路对应的环路控制策略可以理解为桥式变换电路的电压环和电流环对应的控制策略。另外，由于桥式变换电路是一种DC/DC变换电路，且DC/DC变换电路具有直流电压变换功能，因此，在对储能单元进行降压放电的过程中，还可实现电池管理***的输出电压可调的功能。由此可见，上述控制器可控制第一开关、第二开关以及至少一个桥臂开关配合动作，从而实现储能单元的降压放电、储能单元的放电保护以及电池管理***的输出电压可调的功能，***功能更加丰富，适用性更强。

结合第二方面第一种可能的实施方式，在第五种可能的实施方式中，在对储能单元进行升压充电的情况下，上述控制器可控制上述每个桥臂开关中的第四开关导通、每个桥臂开关中的第五开关断开，在第一时间段控制第一开关断开、第二开关导通，并在第二时间段控制第一开关导通、第二开关断开，从而实现目标设备(如电源)对储能单元进行升压充电的目的。其中，第一时间段为第二开关周期内早于第二时间段的时间段，第二开关周期为第一开关的开关周期或者第二开关的开关周期，也就是说，第一开关的开关周期对应的时长与第二开关的开关周期对应的时长相同，且均等于第二开关周期对应的时长。可选的，在对储能单元进行升压充电的过程中，控制器还可通过模拟前端芯片控制第三开关导通或者断开，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。由于第一开关、第二开关、至少一个储能电感和至少一个桥臂开关可构成桥式变换电路，且桥式变换电路对应的环路控制策略可用于辅助第一开关、第二开关和至少一个桥臂开关动作，因此，在对储能单元进行升压充电的过程中，还可实现对储能单元进行充电保护(如充电限流)的功能。其中，桥式变换电路对应的环路控制策略可以理解为桥式变换电路的电压环和电流环对应的控制策略。由此可见，上述控制器可控制第一开关、第二开关以及至少一个桥臂开关配合动作，从而实现储能单元的升压充电和储能单元的充电保护(如充电限流)的功能，***功能更加丰富，适用性更强。

结合第二方面或者第二方面第一种可能的实施方式，在第六种可能的实施方式中，在电池管理***应用于低功耗的应用场景时，电池管理***处于待机状态，由于控制器的资源需求多且功耗大，因此控制器会进入休眠状态(如深度休眠状态)无法正常工作。在控制器进入休眠状态时，控制第三开关导通，并控制第一开关、第二开关以及至少一个桥臂开关断开，从而实现储能单元对目标设备(如负载)供电的目的；并且，由于模拟前端芯片的耗电极低，因此可在对负载供电的同时保持整个***较低的功耗，从而可实现电池管理***的超低功耗和长时间待机的功能，***功能更加丰富，适用性更强。

结合第二方面或者第二方面第一种可能的实施方式，在第七种可能的实施方式中，在储能单元包括至少一个电池(即一个或者多个电池)，且控制器进入休眠状态时，上述模拟前端芯片可实时采集至少一个电池中每个电池的电池参数，从而可实现在电池管理***处于待机状态时维持电池采样的功能，适用性更强。其中，电池参数可包括但不限于每个电池的电池电压、每个电池的电池温度以及流经每个电池的电流，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。同时，上述模拟前端芯片还可基于每个电池的电池参数来实时监控每个电池的工作状态是否正常，提高了电池使用的安全性，并延长了电池的使用寿命，适用性更强。

结合第二方面至第二方面第七种可能的实施方式中任一种，在第八种可能的实施方式中，上述电池管理***还包括电流采样电阻，上述至少一个桥臂开关中每个桥臂开关的第二连接端通过电流采样电阻连接储能单元的负极。上述电流采样电阻可实时采集流经储能单元的电流。进一步地，上述控制器可在电流采样电阻采集到的流经储能单元的电流大于预设电流阈值时，控制第一开关、第二开关以及至少一个桥臂开关断开，并通过模拟前端芯片控制第三开关断开，从而实现对储能单元进行短路保护的功能，进而提高了储能单元的安全性，***功能更加丰富，适用性更强。

结合第二方面至第二方面第八种可能的实施方式中任一种，在第九种可能的实施方式中，上述电池管理***还包括第一滤波电容和第二滤波电容，其中，第一滤波电容与储能单元并联，第二滤波电容与每个桥臂开关并联。上述第一开关、第二开关、至少一个储能电感以及至少一个桥臂开关可构成桥式变换电路，在对储能单元进行降压充电或者升压充电的情况下，上述第一滤波电容可对桥式变换电路输出的电压信号进行滤波得到充电电压信号，其中，桥式变换电路输出的电压信号可由目标设备(如电源)提供的电压决定。这里的充电电压信号可用于确定充电电压以对储能单元充电，从而使得充电电压对应的波形更加平滑，进一步提高了储能单元的充电效率。在储能单元升压放电或者降压放电的情况下，上述第二滤波电容可对桥式变换电路输出的电压信号进行滤波得到放电电压信号，其中，桥式变换电路输出的电压信号可由储能单元提供的电压决定。这里的放电电压信号可用于确定放电电压以对目标设备(如负载)充电，从而使得放电电压对应的波形更加平滑，进一步提高了储能单元的放电效率。

结合第二方面至第二方面第九种可能的实施方式中任一种，在第十种可能的实施方式中，上述电池管理***还包括保险丝，上述第一开关的第一连接端可通过保险丝连接储能单元的正极。上述第一开关、第二开关、至少一个储能电感以及至少一个桥臂开关可构成桥式变换电路，在上述桥式变换电路发生故障或者异常工作时，保险丝会熔断以切断桥式变换电路，从而可避免损坏电池管理***中的器件，提高了整个***和储能单元的安全性，***功能更加丰富，适用性更强。

第三方面，本申请提供了一种电池***，该电池***可适用于通信基站应用的锂电池、数据中心配套的储能电池、光伏逆变器配套的储能电池、储能***(如户用储能***)中的储能单元、电动设备的动力电池***以及其它领域的电池***。上述电池***可包括储能单元以及如上述第一方面至第二方面第十种可能的实施方式中任一种提供的电池管理***，其中，储能单元包括至少一个电池，且至少一个电池中的每个电池连接电池管理***中的模拟前端芯片。由于上述电池管理***可通过控制其内部的不同开关动作，来实现储能单元的放电保护、充电保护和短路保护、***的输出电压可调以及***的超低功耗和长时间待机的功能，因此可提高整个电池***的运用灵活性和安全性，进一步提高了电池***的工作效率，成本更低，适用性更强。假设电池***为电动设备的动力电池***，由于上述电池管理***的端口电压不会随着储能单元的电量降低而降低，因此，在储能单元的电量降低时电池管理***也可以保持其输出功率不变，不会造成电动设备的动力明显衰减(如电动设备的车速不会降低)，从而提升了用户使用体验，适用性更强。

在本申请中，可控制第一开关、第二开关以及至少一个桥臂开关中的不同开关动作，从而实现储能单元的降压充电和充电保护、储能单元的升压放电和放电保护以及储能单元的短路保护，进而提高了储能单元的安全性，并延长了储能单元的使用寿命；另外，还可实现电池管理***的输出电压可调、或者电池管理***的超低功耗和长时间待机的功能，从而提高了电池管理的运用灵活性，***功能更加丰富，成本更低，适用性强。

附图说明

图1是一种锂电池的电池管理电路的电路结构示意图；

图2是本申请提供的电池***的应用场景示意图；

图3是本申请提供的电池管理***的一结构示意图；

图4是本申请提供的电池管理***的另一结构示意图；

图5是本申请提供的电池管理***的另一结构示意图；

图6是本申请提供的电池管理***的另一结构示意图；

图7是本申请提供的电池管理***的另一结构示意图；

图8是本申请提供的电池管理***的一放电回路示意图；

图9是本申请提供的电池管理***的一充电回路示意图；

图10是本申请提供的电池管理***的另一结构示意图；

图11是本申请提供的电池管理***的另一结构示意图；

图12是本申请提供的电池管理***的另一结构示意图；

图13是本申请提供的电池管理***的另一结构示意图；

图14是本申请提供的电池管理***的另一放电回路示意图；

图15是本申请提供的电池管理***的另一充电回路示意图；

图16是本申请提供的电池***的结构示意图。

具体实施方式

本申请提供的电池***适用于纯储能发电领域、光储发电领域(如对家用设备(如冰箱、空调)或者电网供电)，或者风储发电领域，或者电动设备领域(如电动设备中的动力电池***)等多种应用领域，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。本申请提供的供电***可适配于不同的应用场景，比如，光储供电应用场景、风储供电应用场景、纯储能供电应用场景或者其它应用场景，为方便描述，下面将以纯储能供电应用场景为例进行说明，以下不再赘述。

请一并参见图2，图2是本申请提供的电池***的应用场景示意图。在纯储能供电应用场景下，如图2所示，储能***1包括电池***12、DC/DC变换器13以及DC/交流(alternating current，AC)变换器14，该电池***12可通过DC/DC变换器13连接DC/AC变换器14的输入端，DC/AC变换器14的输出端可连接负载(如电网2和家用设备3)。其中，电池***12包括储能单元120以及与储能单元120连接的电池管理***121(battery managementsystem，可简称为BMS)，该储能单元120中包括至少一个电池，且至少一个电池中的每个电池可连接电池管理***121。在储能***1对负载供电的过程中，DC/DC变换器13可将储能单元120提供的直流电压转化为目标直流电压，并向DC/AC变换器14输出目标直流电压。这时，DC/AC变换器14可将目标直流电压转换为交流电压，并基于该交流电压对电网2和家用设备3供电。在上述供电过程中，为了进一步提高储能单元120的利用率，防止储能单元120出现过度放电的情况，上述电池管理***121可控制其内部的不同开关导通或者关断，可实现储能单元120的放电保护和短路保护，从而提高了储能单元120的安全性以保证其对电网2和家用设备3正常供电，并且延长了储能单元120的使用寿命；另外，还可实现电池管理***121的输出电压可调和超低功耗和长时间待机的功能，从而提高了电池管理的运用灵活性，***功能丰富，成本更低，适用性强。

下面将结合图3至图16对本申请提供的电池管理***、电池***及其工作原理进行示例说明。

参见图3，图3是本申请提供的电池管理***的一结构示意图。如图3所示，电池管理***1a中包括模拟前端芯片10、控制器20、第一开关S1、第二开关S2、限流电阻R11、至少一个储能电感(如储能电感L1a至储能电感L1n)以及至少一个桥臂开关(如桥臂开关30a至30n)。其中，模拟前端芯片10也可以简称为AFE芯片，控制器20也可以称为主处理器(microcontrol unit，可简称为MCU)。上述模拟前端芯片10可连接上述储能单元2a(也可称为电池包)，该储能单元2a中包括至少一个电池(即一个或者多个电池)，且至少一个电池(如电池B1至电池Bm)中的每个电池可连接模拟前端芯片10，其中，电池B1至电池Bm的数量大于或者等于1，且电池B1至电池Bm的数量可由实际应用场景决定，在此不作限制。本申请可以将电池管理***1a中用于进行电池采样(如采集电池的温度、电压和电流)的芯片称之为模拟前端芯片10，该模拟前端芯片10也可称为电池管理芯片。其中，上述储能单元2a可以理解为电池管理***1a的能量储存载体，且电池B1至电池Bm的电池类型可包括但不限于钴酸锂电池，锰酸锂电池，镍钴锰酸锂电池，镍钴铝酸锂电池，磷酸铁锂电池，或者钛酸锂电池。

在一些可行的实施方式中，上述储能电感L1a至储能电感L1n中每个储能电感的第一连接端可连接储能单元2a的正极，储能电感L1a至储能电感L1n中的一个储能电感的第二连接端可连接桥臂开关30a至桥臂开关30n中的一个桥臂开关的桥臂中点。本申请可以将电池管理***1a中用于储能的电感称之为储能电感。例如，储能电感L1a的第一连接端可连接储能单元2a的正极，储能电感L1a的第二连接端可连接桥臂开关30a的桥臂中点；……，储能电感L1n的第一连接端可连接储能单元2a的正极，储能电感L1n的第二连接端可连接桥臂开关30n的桥臂中点。由上述储能电感与桥臂开关之间的连接关系可以得到，储能电感L1a至储能电感L1n的数量与桥臂开关30a至桥臂开关30n的数量相同，且储能电感L1a至储能电感L1n与桥臂开关30a至桥臂开关30n一一对应。

在一些可行的实施方式中，上述桥臂开关30a至桥臂开关30n中每个桥臂开关的第一连接端可连接目标设备3a的第一连接端(如P+正极连接端)，上述桥臂开关30a至桥臂开关30n中每个桥臂开关的第二连接端连接储能单元2a的负极，且每个桥臂开关的第二连接端可通过第一开关S1连接目标设备3a的第二连接端(如P-负极连接端)，换言之，每个桥臂开关的第二连接端连接第一开关S1的第一连接端，第一开关S1的第二连接端连接目标设备3a的P-负极连接端。例如，桥臂开关30a的第一连接端可连接目标设备3a的P+正极连接端，桥臂开关30a的第二连接端连接储能单元2a的负极，且桥臂开关30a的第二连接端可通过第一开关S1连接目标设备3a的P-负极连接端；……，桥臂开关30n的第一连接端可连接目标设备3a的P+正极连接端，桥臂开关30n的第二连接端连接储能单元2a的负极，且桥臂开关30n的第二连接端可通过第一开关S1连接目标设备3a的P-负极连接端。其中，在储能单元2a处于充电状态时，该目标设备3a可以为外部电源(如充电柜或者其它电源)；反之，在储能单元2a处于放电状态时，该目标设备3a可以为负载，上述每个桥臂开关的第一连接端可以理解为储能单元2a通过电池管理***1a输出的正极，第一开关S1的第二连接端可以理解为储能单元2a通过电池管理***1a输出的负极。上述第二开关S2和限流电阻R11串联后与第一开关S1并联，其中限流电阻R11可以用于限制其所在支路(即第二开关S2和限流电阻R11构成的串联支路)的电流的大小，从而防止电流过大烧坏所串联的元器件(即第二开关S2)，提高了第二开关S2的安全性且延长了其使用寿命，适用性强。

在一些可行的实施方式中，上述控制器20可包括但不限于控制板和控制芯片；控制器20可与第一开关S1、桥臂开关30a至桥臂开关30n以及模拟前端芯片10建立有线通信或者无线通信，模拟前端芯片10可与第二开关S2建立有线通信或者无线通信，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。在控制器20与模拟前端芯片10建立有线通信的情况下，模拟前端芯片10中包括通信引脚，且该模拟前端芯片10可通过通信引脚与控制器20传输数据或者指令。其中，通信引脚包括但不限于SCL引脚(一种通信引脚)、SDA引脚(一种通信引脚)以及SPI引脚(一种通信引脚)，例如，如图3所示，上述模拟前端芯片10中包括SCL引脚和SDA引脚。另外，模拟前端芯片10还包括CHG引脚(充电开关控制引脚)和DSG引脚(放电开关控制引脚)，其中CHG引脚可用于控制第一开关S1以及桥臂开关30a至桥臂开关30n中的不同开关动作以对储能单元2a充电，DSG引脚可用于控制第一开关S1以及桥臂开关30a至桥臂开关30n中的不同开关动作以使储能单元2a放电。可选的，模拟前端芯片10还可包括其它功能引脚，且其它功能引脚可根据实际应用场景确定，在此不作限制。

在一些可行的实施方式中，上述控制器20可控制第一开关S1导通或者断开、桥臂开关30a至桥臂开关30n动作，并通过模拟前端芯片10控制第二开关S2导通或者断开。可以理解，上述控制器20可控制第一开关S1、桥臂开关30a至桥臂开关30n以及第二开关S2全部断开；或者控制第一开关S1、桥臂开关30a至桥臂开关30n以及第二开关S2全部导通；或者控制第一开关S1、桥臂开关30a至桥臂开关30n以及第二开关S2中的一部分开关导通，并控制第一开关S1、桥臂开关30a至桥臂开关30n以及第二开关S2中的另一部分开关断开，从而实现不同的电池管理功能，其中电池管理功能可包括但不限于：储能单元2a的充电保护功能、储能单元2a的放电保护功能、储能单元2a的短路保护功能、或者电池管理***1a的输出电压可调的功能。其中，上述第一开关S1、桥臂开关30a至桥臂开关30n以及第二开关S2的具体开关动作可由储能单元2a或者电池管理***1a的实际工作需求确定，在此不作限制。可选的，上述控制器20还可以通过SCL引脚和SDA引脚向模拟前端芯片10发送开关控制指令，使得模拟前端芯片10通过该开关控制指令，基于CHG引脚和DSG引脚控制第一开关S1和第二开关S2中的各开关导通或者断开，并控制桥臂开关30a至桥臂开关30n动作，从而实现不同的电池管理功能。

可以理解，控制器20可控制第一开关S1、桥臂开关30a至桥臂开关30n以及第二开关S2中的不同开关动作，从而实现储能单元2a的充电保护、储能单元2a的放电保护和储能单元2a的短路保护，进而了提高储能单元2a的安全性，并延长了储能单元2a的使用寿命；另外，还可实现电池管理***1a的输出电压可调的功能，从而提高了电池管理的运用灵活性，***功能丰富，成本更低，适用性强。

在一些可行的实施方式中，上述桥臂开关30a至桥臂开关30n中的每个桥臂开关可包括第三开关(即上桥臂开关)和第四开关(即下桥臂开关)，其中，第三开关的第一极和第四开关的第二极可串联后作为每个桥臂开关的桥臂中点，第三开关的第二极可作为每个桥臂开关的第一连接端，第四开关的第一极可作为每个桥臂开关的第二连接端。上述每个桥臂开关中的第三开关和第四开关在一个开关周期内互补导通，也就是说，在第三开关导通时第四开关断开，或者，在第三开关断开时第四开关导通。假设每个桥臂开关中的第三开关和第四开关均为金属氧化物半导体型场效应管(metal oxide semiconductor fieldeffect transistor，可简称为MOSFET或者MOS管)，第三开关的第一极和第四开关的第一极为源极，第三开关的第二极和第四开关的第二极为漏极。上述桥臂开关30a至桥臂开关30n的具体结构可参见图4，图4是本申请提供的电池管理***的另一结构示意图。

在一些可行的实施方式中，如图4所示，上述图3所示的桥臂开关30a包括第三开关S31和第四开关S32，第三开关S31的第一极和第四开关S32的第二极可串联后作为桥臂开关30a的桥臂中点，第三开关S31的第二极可作为桥臂开关30a的第一连接端，第四开关S32的第一极可作为桥臂开关30a的第二连接端。其中，第三开关S31和第四开关S32在一个开关周期内互补导通，也就是说，在一个开关周期内第三开关S31导通时第四开关S32断开，或者，在一个开关周期内第三开关S31断开时第四开关S32导通。同理，上述图3所示的桥臂开关30a至桥臂开关30n中的其它桥臂开关的具体结构可参见上述桥臂开关30a的具体结构，以其它桥臂开关中的桥臂开关30n为例进行说明，桥臂开关30n包括第三开关S31和第四开关S32，第三开关S3q-1的第一极和第四开关S3q的第二极可串联后作为桥臂开关30n的桥臂中点，第三开关S3q-1的第二极可作为桥臂开关30n的第一连接端，第四开关S3q的第一极可作为桥臂开关30n的第二连接端。其中，第三开关S3q-1和第四开关S3q在一个开关周期内互补导通，也就是说，在第三开关S3q-1导通时第四开关S3q断开，或者，在第三开关S3q-1断开时第四开关S3q导通。

在一些可行的实施方式中，在对储能单元2a进行升压放电的情况下，上述控制器20可控制第一开关S1导通，在第一时间段内控制桥臂开关30a至桥臂开关30n中每个桥臂开关中的第四开关导通、每个桥臂开关中的第三开关断开，并在第二时间段控制桥臂开关30a至桥臂开关30n中每个桥臂开关中的第三开关导通、每个桥臂开关中的第四开关断开，从而实现对储能单元2a进行升压放电以对目标设备3a(如负载)供电的目的，这时，电池管理***1a处于正常工作模式且储能单元2a处于放电状态。在储能单元2a的整个升压放电过程中第一开关S1一直导通，换言之，在上述整个升压放电过程中第一开关S1常闭。其中，上述第一时间段可以理解为每个桥臂开关的开关周期内早于第二时间段的时间段。可选的，在对储能单元2a进行升压放电的过程中，上述控制器20可通过模拟前端芯片10控制第二开关S2导通或者断开，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。

在一些可行的实施方式中，由于上述储能电感L1a至储能电感L1n和上述桥臂开关30a至桥臂开关30n可构成桥式变换电路，且上述桥式变换电路对应的环路控制策略可用于辅助桥臂开关30a至桥臂开关30n动作，因此，在对上述储能单元2a进行升压放电的过程中，还可实现对储能单元2a进行放电保护(如放电限流)的功能。其中，上述桥式变换电路对应的环路控制策略可以理解为桥式变换电路的电压环和电流环对应的控制策略。另外，由于上述桥式变换电路(即电池管理***1a的主功率电路)是一种DC/DC变换电路，且DC/DC变换电路具有直流电压变换功能，因此，在对储能单元2a进行升压放电的过程中，还可实现电池管理***1a的输出电压可调(也可称为输出电压自调节)，或者实现电池管理***1a输出恒定电压的功能。

具体地，上述控制器20可生成第一开关S1的驱动信号、以及桥臂开关30a至桥臂开关30n中每个桥臂开关中的第三开关和第四开关的驱动信号，其中驱动信号可决定开关的开关占空比、开关频率和开关周期。其中，上述第一开关S1的驱动信号以及每个桥臂开关中的第三开关和第四开关的驱动信号，可由电池B1至电池Bm中每个电池的电池电压和电池温度、以及流经每个电池的电流决定。由于电池B1至电池Bm串联，因此流经电池B1至电池Bm中的每个电池的电流对应的电流值相同，且流经每个电池的电流对应的电流值都等于流经储能单元2a的电流对应的电流值。

进一步地，在上述驱动信号为脉宽调制(pulse width modulation，可简称为PWM)信号的情况下，上述控制器20还可基于第一开关S1的PWM信号控制第一开关S1一直导通(或者常闭)，并基于每个桥臂开关中的第三开关和第四开关的PWM信号，在第一时间段内控制第四开关S32、……、以及第四开关S3q导通、并控制第三开关S31、……、以及第三开关S3q-1断开，从而实现储能单元2a放电以在储能电感L1a至储能电感L1n中存储能量，也就是说，实现了储能电感L1a至储能电感L1n的激磁过程。上述控制器20还可基于每个桥臂开关中的第三开关和第四开关的PWM信号，在第二时间段内控制第三开关S31、……、以及第三开关S3q-1导通、并控制第四开关S32、……、以及第四开关S3q断开，这时储能电感L1a至储能电感L1n中所存储的能量会放电续流以对目标设备3a(如负载)充电(即储能电感L1a至储能电感L1n的去磁过程)，从而实现储能单元2a的升压放电、储能单元2a的放电限流以及电池管理***1a的输出电压可调的功能。

可以理解，在每个桥臂开关中的第三开关和第四开关的开关占空比越大时，上述储能电感L1a至储能电感L1n中所存储的能量越多，上述电池管理***1a的输出电压越大；反之，在每个桥臂开关中的第三开关和第四开关的开关占空比越小时，上述储能电感L1a至储能电感L1n中所存储的能量越少，电池管理***1a的输出电压越小。由此可见，上述控制器20可控制第一开关S1和桥臂开关30a至桥臂开关30n配合动作，从而实现储能单元2a的升压放电功能、储能单元2a的放电保护功能以及电池管理***1a的输出电压可调的功能，***功能更加丰富，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，在对储能单元2a进行降压充电的情况下，上述控制器20可控制第一开关S1导通，在第一时间段内控制桥臂开关30a至桥臂开关30n中每个桥臂开关中的第三开关导通、每个桥臂开关中的第四开关断开，并在第二时间段控制桥臂开关30a至桥臂开关30n中每个桥臂开关中的第四开关导通、每个桥臂开关中的第三开关断开，从而实现目标设备3a(如电源)对储能单元2a进行降压充电的目的，这时，电池管理***1a处于正常工作模式且储能单元2a处于充电状态。在储能单元2a的整个降压充电过程中第一开关S1一直导通，换言之，在上述整个降压充电过程中第一开关S1常闭。其中，上述第一时间段可以理解为每个桥臂开关的开关周期内早于第二时间段的时间段。可选的，在对上述储能单元2a进行降压充电的过程中，上述控制器可通过模拟前端芯片10控制第二开关S2导通或者断开，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。由于上述储能电感L1a至储能电感L1n和上述桥臂开关30a至桥臂开关30n可构成桥式变换电路，且上述桥式变换电路对应的环路控制策略可用于辅助桥臂开关30a至桥臂开关30n动作，因此，在对储能单元2a进行降压充电的过程中，还可实现对储能单元2a进行充电保护(如充电限流)的功能。

具体地，上述控制器20可生成第一开关S1的驱动信号、以及桥臂开关30a至桥臂开关30n中每个桥臂开关中的第三开关和第四开关的驱动信号。其中，第一开关S1的驱动信号以及每个桥臂开关中的第三开关和第四开关的驱动信号，可由电池B1至电池Bm中每个电池的电池电压和电池温度、以及流经每个电池的电流决定。由于电池B1至电池Bm串联，因此流经电池B1至电池Bm中的每个电池的电流对应的电流值相同，且流经每个电池的电流对应的电流值都等于流经储能单元2a的电流对应的电流值。

进一步地，在上述驱动信号为PWM信号的情况下，上述控制器20还可基于第一开关S1的PWM信号控制第一开关S1一直导通(或者常闭)，并基于每个桥臂开关中的第三开关和第四开关的PWM信号，在第一时间段内控制第三开关S31、……、以及第三开关S3q-1导通、并控制第四开关S32、……、以及第四开关S3q断开，从而实现目标设备3a(如电源)放电以在储能电感L1a至储能电感L1n中存储能量，也就是说，实现了储能电感L1a至储能电感L1n的激磁过程。上述控制器20还可基于每个桥臂开关中的第三开关和第四开关的PWM信号，在第二时间段内控制第三开关S31、……、以及第三开关S3q-1导通、并控制第四开关S32、……、以及第四开关S3q断开，这时储能电感L1a至储能电感L1n中所存储的能量会放电续流以对储能单元2a充电(即储能电感L1a至储能电感L1n的去磁过程)，从而实现对储能单元2a进行降压充电和充电限流的功能。由此可见，上述控制器20可控制第一开关S1和桥臂开关30a至桥臂开关30n配合动作，从而实现储能单元2a的降压充电和储能单元2a的充电保护，***功能更加丰富，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，由于上述电池管理***1a不会限制储能单元2a中电池B1至电池Bm的数量，因此，在减少储能单元2a中电池的数量且增大电池容量的情况下，电池管理***1a也可以对储能单元2a中的所有电池进行升压放电和降压充电，成本更低，适用性更强。由于储能电感L1a至储能电感L1n和桥臂开关30a至桥臂开关30n可构成桥式变换电路，也就是说，该电池管理***1a可集成模拟前端芯片10和桥式变换电路(一种双向DC/DC变换电路)，且模拟前端芯片10的耗电极低，因此可同时实现低功耗直通输出对目标设备3a(如负载)充电以及双向功率变换的功能，其中，双向功率变换的功能可用于实现上述储能单元2a的升压放电过程和降压充电过程。

另外，由于在储能单元2a的升压放电过程中可实现放电限流，且在储能单元2a的降压充电过程中可实现充电限流，因此在储能单元2a的充放电功率比较大的情况下还可实现限流输出不断电的功能，从而可避免直接切断电池管理***1a的输出所带来的安全隐患，提高了储能单元2a的安全性，并且延长了储能单元2a的使用寿命，适用性更强。并且，由于上述电池B1至电池Bm连接(如并联)同一个模拟前端芯片10，因此电池管理***1a可实现电池B1至电池Bm中每个电池的升压放电过程和降压充电过程，也就是说，电池管理***1a可实现多单元(即多个电池)并机充放电的功能，从而提升了电池管理***1a的输出功率(也可称为并机功率)，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，在电池管理***1a应用于低功耗的应用场景的情况下，在电池管理***1a处于待机状态(即电池管理***1a处于待机工作模式)，且目标设备3a为较小功率的负载时，由于控制器20的资源需求多且功耗大，因此控制器20会进入休眠状态(如深度休眠状态)无法正常工作。也就是说，这时控制器20无法控制储能电感L1a至储能电感L1n和桥臂开关30a至桥臂开关30n所构成的桥式电路维持输出为较小功率的负载供电。其中，待机状态可以理解为电池管理***1a开机但是不进行任何实质性工作时所处的状态，休眠状态可以理解为控制器20将所有运行的实时数据存储到硬盘上、并且关闭一切不必要的硬件以求省电时所处的状态。

在一些可行的实施方式中，在控制器20进入休眠状态时，模拟前端芯片10可控制第二开关S2导通，并控制第一开关S1和桥臂开关30a至桥臂开关30n断开，从而实现储能单元2a对较小功率的负载供电的目的；并且，由于模拟前端芯片10的耗电极低，因此可在对较小功率的负载供电的同时保持整个***较低的功耗，从而可实现电池管理***1a的超低功耗和长时间待机的功能。在第二开关S2导通、第一开关S1断开，且有脉冲电流流过限流电阻R11时，限流电阻R11上会形成压降并得到脉冲电压，且该脉冲电压可用于激活控制器20，从而可以实现脉冲电流激活(也可称为小电流唤醒)的功能，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，在控制器20进入休眠状态时，模拟前端芯片10还可持续采集电池B1至电池Bm(即储能单元2a)中每个电池的电池参数，从而可实现在电池管理***1a处于待机工作模式时维持电池采样的功能。其中，上述电池参数可包括但不限于每个电池的电池电压、每个电池的电池温度以及流经每个电池的电流，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。其中，流经每个电池的电流可以理解为电池管理***1a的主功率电路的充电电流或者放电电流(即主功率电路的充放电电流)。同时，上述模拟前端芯片10还可基于每个电池的电池参数来实时监控电池B1至电池Bm的工作状态是否正常，提高了电池B1至电池Bm的安全性，并延长了电池B1至电池Bm的使用寿命，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，上述图4所示的电池管理***1a还可包括其它器件，其它器件可包括但不限于电流采样电阻、滤波电容和/或保险丝，请一并参见图5，图5是本申请提供的电池管理***的另一结构示意图。如图5所示，上述图4所示的电池管理***1a还包括电流采样电阻R12，上述桥臂开关30a至桥臂开关30n中每个桥臂开关的第二连接端可通过电流采样电阻R12连接储能单元2a的负极。例如，桥臂开关30a的第二连接端可通过电流采样电阻R12连接储能单元2a的负极，……，桥臂开关30n的第二连接端可通过电流采样电阻R12连接储能单元2a的负极。在对储能单元2a进行短路保护的情况下，上述电流采样电阻R12可实时采集流经储能单元2a的电流。进一步地，上述控制器20可在电流采样电阻R12采集到的流经储能单元2a的电流大于预设电流阈值时，控制第一开关S1和桥臂开关30a至桥臂开关30n断开，并通过模拟前端芯片10控制第二开关S2断开，从而实现对储能单元2a进行短路保护的目的。其中，预设电流阈值可以为电池管理***1a配置的电流阈值，用户设置的电流阈值，或者储能单元2a出厂配置的电流阈值。

可选的，在一些可行的实施方式中，上述模拟前端芯片10可采集电池B1至电池Bm(即储能单元2a)中每个电池的电池参数，并通过SCL引脚和SDA引脚将每个电池的电池参数传输给控制器20。其中，电池参数包括电池电压、电池温度(也可称为电芯温度)以及流经每个电池的温度。这时，控制器20可基于每个电池的电池参数控制第一开关S1、第二开关S2以及桥臂开关30a至桥臂开关30n中的不同开关动作，从而实现储能单元2a的保护功能；同时，还可控制电池B1至电池Bm中的任意两个电池的电池电压压差在一定电压范围内，从而实现电池B1至电池Bm的电压均衡功能，适用性更强。其中，储能单元2a的保护功能可包括但不限于：储能单元2a的充电保护功能(如充电限流功能)、储能单元2a的放电保护功能(如放电限流功能)、以及储能单元2a的短路保护功能。

在一些可行的实施方式中，在储能单元2a中电池B1至电池Bm的电池电压不同的情况下，控制器20可基于储能单元2a(即电池包)的电池电压和电池温度对储能单元2a的充电限流点进行调节，也就是说，该电池管理***1a可实现储能单元2a的充电倍率自调节，从而延长了储能单元2a的使用寿命。其中，储能单元2a的电池电压和电池温度可由上述电池B1至电池Bm的电池电压和电池温度决定；该充电限流点可决定充电倍率的大小，该充电倍率是指储能单元2a在规定的时间内充电至其额定容量时所需要的电流值。另外，上述控制器20在检测到储能单元2a的电池温度小于预设温度阈值时，可对储能单元2a进行循环升压放电和降压充电以均匀加热储能单元2a，从而实现了储能单元2a的低温自加热过程，解决了储能单元2a在低温环境下充电性能差的问题，从而提高了储能单元2a的充放电效率。其中，预设温度阈值可以为用户设置的温度阈值或者储能单元2a出厂配置的温度阈值。并且，上述电池管理***1a无需借助外部加热装置，而是基于其内部的桥式变换电路对储能单元2a进行加热，成本更低，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，如图5所示，上述图4所示的电池管理***1a还包括第一滤波电容C11和第二滤波电容C12，其中，第一滤波电容C11与储能单元2a并联，第二滤波电容C12与桥臂开关30a至桥臂开关30n中的每个桥臂开关并联，第一滤波电容C11和第二滤波电容C12可以理解为电池管理***1a的端口电容，上述储能电感L1a至储能电感L1n和桥臂开关30a至桥臂开关30n可构成桥式变换电路。在对储能单元2a进行降压充电的情况下，上述第一滤波电容C11可对桥式变换电路输出的电压信号进行滤波得到充电电压信号，其中，桥式变换电路输出的电压信号可由目标设备3a(如电源)提供的电压决定。这里的充电电压信号可用于确定充电电压以对储能单元2a充电，从而使得充电电压对应的波形更加平滑，进一步提高了储能单元2a的充电效率。在储能单元2a升压放电的情况下，上述第二滤波电容C12可对桥式变换电路输出的电压信号进行滤波得到放电电压信号，其中，桥式变换电路输出的电压信号可由储能单元2a提供的电压决定。这里的放电电压信号可用于确定放电电压以对目标设备3a(如负载)充电，从而使得放电电压对应的波形更加平滑，进一步提高了储能单元2a的放电效率。

在一些可行的实施方式中，由于电池管理***1a可集成桥式变换电路，因此该电池管理***1a可根据用户需求或者产品需求设置端口输出电压(即上述端口电容两端的电压)，也就是说，该电池管理***1a可兼容不同的端口输出电压，即电池管理***1a可实现端口输出多平台电压兼容，无需根据不同的端口输出电压(如上述充电电压或者放电电压)调整电池管理***1a的电路拓扑，有利于电池管理***1a的归一化，适用性更强。由此可见，该电池管理***1a的端口输出电压不会随着储能单元2a的电压下降而下降，也就是说，在储能单元2a的电量降低的情况下，该电池管理***1a也可以保持输出功率不变，从而提升了储能单元2a的充放电效率，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，在电池管理***1a连接多个储能单元(可包含上述储能单元2a)的情况下，电池管理***1a中存在多个模拟前端芯片10，且一个模拟前端芯片10连接一个储能单元，也就是说，模拟前端芯片10的数量和储能单元的数量相同，且模拟前端芯片10和储能单元一一对应。在对多个储能单元进行降压充电的过程中，上述目标设备为电源(如充电柜)，在充电柜停电的情况下，控制器20可检测上述多个储能单元中每个储能单元的荷电状态(state of charge，可简称为SOC)，并控制多个储能单元中具有较低SOC的储能单元对多个储能单元中具有较高SOC的储能单元充电直至充满电，从而可实现多个储能单元之间相互充电。也就是说，控制器20可优先充满多个储能单元中具有较高SOC的储能单元，直至多个储能单元中的大多数储能单元充满电，这时充满电的储能单元可对负载供电，从而保证了用户可用性，适用性更强。进一步地，控制器20还可控制多个储能单元中未充满电或者没电的其它储能单元断开，或者在充电柜上电之后对未充满电或者没电的其它储能单元充电直至充满电，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。

在一些可行的实施方式中，在对储能单元2a进行升压放电和降压充电(即大功率充放电)之前，上述控制器20还可控制第一开关S1断开，通过模拟前端芯片10控制第二开关S2导通，从而通过限流电阻R11进行限流直至储能单元2a的电压与第二滤波电容C12两端的电压之间的电压差值小于预设电压阈值，这时储能单元2a预放电成功，从而提高了储能单元2a的稳定性。换言之，控制器20可控制第一开关S1断开，通过模拟前端芯片10控制第二开关S2导通，从而使得储能单元2a通过第二开关S2和限流电阻R11构成的串联支路对目标设备3a(如容性负载)充电，直至储能单元2a的电压与第二滤波电容C12两端的电压之间的电压差值小于预设电压阈值。其中，预设电压阈值可以为电池管理***1a配置的电压阈值，或者用户设置的电压阈值。在储能单元2a预放电成功之后，上述控制器20可控制第一开关S1、桥臂开关30a至桥臂开关30n以及第二开关S2中的不同开关动作，从而实现对储能单元2a进行大功率充放电的目的，提高了储能单元2a的充放电效率。

在一些可行的实施方式中，如图5所示，上述图4所示的电池管理***1a还包括保险丝FU1，储能电感L1a至储能电感L1n中每个储能电感的第一连接端可通过保险丝FU1连接储能单元2a的正极。例如，储能电感L1a的第一连接端可通过保险丝FU1连接储能单元2a的正极，……，储能电感L1n的第一连接端可通过保险丝FU1连接储能单元2a的正极。在上述桥式变换电路发生故障或者异常工作时，保险丝FU1会熔断以切断桥式变换电路，从而可避免损坏电池管理***1a中的器件，提高了整个***和储能单元2a的安全性，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，上述储能电感L1a至储能电感L1n的具体数量和桥臂开关30a至桥臂开关30n的具体数量可由电池管理***1a的电路拓扑决定，在此不作限制。例如，在电池管理***1a的电路拓扑为三相桥式变换电路拓扑的情况下，储能电感L1a至储能电感L1n的数量为3，桥臂开关30a至桥臂开关30n的数量为3，且储能电感L1a至储能电感L1n和桥臂开关30a至桥臂开关30n可构成三相桥式变换电路；在电池管理***1a的电路拓扑为两相桥式变换电路拓扑的情况下，储能电感L1a至储能电感L1n的数量为2，桥臂开关30a至桥臂开关30n的数量为2，且储能电感L1a至储能电感L1n和桥臂开关30a至桥臂开关30n可构成两相桥式变换电路；在电池管理***1a的电路拓扑为单相桥式变换电路拓扑的情况下，储能电感L1a至储能电感L1n的数量为1，桥臂开关30a至桥臂开关30n的数量为1，也就是说，电池管理***1a中包括一个储能电感(如储能电感L1a至储能电感L1n中的任意一个储能电感)，和一个桥臂开关(如桥臂开关30a至桥臂开关30n中与任意一个储能电感连接的任意一个桥臂开关)，且该储能电感和该桥臂开关可构成单相桥式变换电路。请一并参见图6，图6是本申请提供的电池管理***的另一结构示意图。

在一些可行的实施方式中，在电池管理***1a的电路拓扑为两相桥式变换电路拓扑(可简称为两相桥式电路)的情况下，该电池管理***1a的具体电路结构如图6中的6a所示，电池管理***1a中包括两个滤波电感(如滤波电感L1a和滤波电感L1n)，两个桥臂开关(如桥臂开关30a和桥臂开关30n)，模拟前端芯片10，控制器20，第一滤波电容C11，第二滤波电容C12，第一开关S1(即主放电管)，第二开关S2(即预放电开关)，限流电阻R11(预放电限流电阻)，保险丝FU1以及电流采样电阻R12。其中，桥臂开关30a中的第三开关S31和第四开关S32、以及桥臂开关30n中的第三开关S3q-1和第四开关S3q可以理解为上述两相桥式电路中的主功率开关。

在一些可行的实施方式中，在电池管理***1a的输出功率较小的情况下，电池管理***1a的电路拓扑可以为单相桥式变换电路拓扑(可简称为单相桥式电路)，这时电池管理***1a的具体电路结构如图6中的6b所示，电池管理***1a中包括一个滤波电感(如滤波电感L1a)，一个桥臂开关(如桥臂开关30a)，模拟前端芯片10，控制器20，第一滤波电容C11，第二滤波电容C12，第一开关S1(即主放电管)，第二开关S2(即预放电开关)，限流电阻R11(预放电限流电阻)，保险丝FU1以及电流采样电阻R12。其中，桥臂开关30a中的第三开关S31和第四开关S32可以理解为上述两相桥式电路中的主功率开关。由于单相桥式电路中减少了桥臂开关和储能电感的使用，因此可以大幅度降低电池管理***1a的成本和体积，适用性更强。为方便描述，下面将以电池管理***1a的电路拓扑为两相桥式变换电路拓扑为例对其工作原理进行说明，以下不再赘述。请一并参见图7，图7是本申请提供的电池管理***的另一结构示意图。

在一些可行的实施方式中，如图7所示，第一开关S1、第二开关S2、第三开关S31、第四开关S32、第三开关S3q-1、第四开关S3q均为MOS管，控制器20可连接第一开关S1、第三开关S31、第四开关S32、第三开关S3q-1以及第四开关S3q中每个开关的栅极以控制每个开关的驱动发波(如上述PWM信号)。上述模拟前端芯片10可连接第二开关S2的栅极以控制第二开关S2导通或者断开，例如，模拟前端芯片10可通过上述DSG引脚连接第二开关S2的栅极。上述控制器20可通过SCL引脚和SDA引脚下发指令给模拟前端芯片10，使得模拟前端芯片10控制第二开关S2执行开关动作(即导通或者断开)。另外，模拟前端芯片10还可采集电池B1至电池Bm中每个电池的电池电压和电池温度、以及流经每个电池的电流，并通过SCL引脚和SDA引脚将每个电池的电池电压和电池温度、以及流经每个电池的电流传输给控制器20，使得控制器20控制第一开关S1、第三开关S31、第四开关S32、第三开关S3q-1以及第四开关S3q中每个开关的驱动发波(如上述PWM信号)，从而实现对储能单元2a进行升压放电和放电保护(如放电限流)、以及对储能单元2a进行降压充电和充电保护(如充电限流)的功能，***功能更加丰富，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，在对储能单元2a进行升压放电的过程中，电池管理***1a的放电回路示意图请参见图8，图8是本申请提供的电池管理***的一放电回路示意图。如图8所示，上述控制器20可控制第一开关S1一直导通(即常闭)，并在第一时间段内控制第四开关S32和第四开关S3q导通、第三开关S31和第三开关S3q-1断开，这时，储能电感L1a和储能电感L1n短接在储能单元2a的正极和负极之间，储能单元2a会放电以在储能电感L1a至储能电感L1n中存储能量(即储能电感L1a至储能电感L1n的激磁过程)，在此激磁过程中电流沿路径①流动。进一步地，上述控制器20可在第二时间段内控制第三开关S31和第三开关S3q-1导通、第四开关S32和第四开关S3q断开，这时，储能电感L1a和储能电感L1n中所存储的能量会放电续流并将能量传递给目标设备3a(即储能电感L1a至储能电感L1n的去磁过程)，实现了对目标设备3a(如负载)充电的目的，在上述去磁过程中电流沿路径②流动，从而实现了储能单元2a的整个升压放电过程。

在整个升压放电过程中，第三开关S31和第四开关S32所构成的桥臂开关30a的驱动时序、与第三开关S3q-1和第四开关S3q所构成的桥臂开关30n的驱动时序相差一定相位(如π)，其中一定相位可根据实际应用场景确定，在此不作限制。同时，上述储能电感L1a和储能电感L1n、桥臂开关30a和桥臂开关30n可构成桥式变换电路，由于上述第三开关S31、第三开关S3q-1、第四开关S32和第四开关S3q的开关频率可达到KHz级别(即开关频率的单位为KHz)，且桥式变换电路对应的环路控制策略可用于辅助第三开关S31、第三开关S3q-1、第四开关S32和第四开关S3q动作，因此还可实现对储能单元2a进行放电保护(如放电限流)以及电池管理***1a的输出电压可调的功能。

在一些可行的实施方式中，在对储能单元2a进行降压充电的过程中，电池管理***1a的充电回路示意图请参见图9，图9是本申请提供的电池管理***的一充电回路示意图。如图9所示，上述控制器20可控制第一开关S1一直导通(即常闭)，并在第一时间段内控制第三开关S31和第三开关S3q-1导通、第四开关S32和第四开关S3q断开，这时，目标设备3a(如电源)会给储能电感L1a至储能电感L1n中存储能量(即储能电感L1a至储能电感L1n的激磁过程)，在此激磁过程中电流沿路径①流动。进一步地，上述控制器20可在第二时间段内控制第四开关S32和第四开关S3q导通、第三开关S31和第三开关S3q-1断开，这时，储能电感L1a至储能电感L1n中所存储的能量会放电续流以对储能单元2a充电(即储能电感L1a至储能电感L1n的去磁过程)，在此去磁过程中电流沿路径②流动，从而实现了储能单元2a的整个降压充电过程。

在整个降压充电过程中，第三开关S31和第四开关S32所构成的桥臂开关30a的驱动时序、与第三开关S3q-1和第四开关S3q所构成的桥臂开关30n的驱动时序相差一定相位(如π)，其中一定相位可根据实际应用确定，在此不作限制。同时，上述储能电感L1a和储能电感L1n、桥臂开关30a和桥臂开关30n可构成桥式变换电路，由于第三开关S31、第三开关S3q-1、第四开关S32和第四开关S3q的开关频率可达到KHz级别，且该桥式变换电路对应的环路控制策略可用于辅助第三开关S31、第三开关S3q-1、第四开关S32和第四开关S3q动作，因此还可实现对储能单元2a进行充电限流的功能。

在本申请提供的电池管理***1a中，控制器20可控制第一开关S1、桥臂开关30a至桥臂开关30n以及第二开关S2中的不同开关动作，从而实现储能单元2a的降压充电和充电保护、储能单元2a的升压放电和放电保护、以及储能单元2a的短路保护，进而了提高储能单元2a的安全性，并延长了储能单元2a的使用寿命；另外，还可实现电池管理***1a的输出电压可调、或者电池管理***1a的超低功耗和长时间待机的功能，从而提高了电池管理的运用灵活性，***功能丰富，成本更低，适用性强。

请参见图10，图10是本申请提供的电池管理***的另一结构示意图。如图10所示，电池管理***1b中包括模拟前端芯片11、控制器21、第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、限流电阻R21、至少一个储能电感(如储能电感L2a至储能电感L2n)以及至少一个桥臂开关(如桥臂开关31a至桥臂开关31n)。其中，模拟前端芯片11可连接上述储能单元2b(即电池包)，该储能单元2b可由至少一个电池(即一个或者多个电池)构成，且至少一个电池(如电池B1至电池Bm)中的每个电池可连接模拟前端芯片11，其中，电池B1至电池Bm的数量大于或者等于1，且电池B1至电池Bm的数量可由实际应用场景决定，在此不作限制。上述第一开关Q1的第一连接端可连接储能单元2b的正极，上述第一开关Q1的第二连接端可通过第二开关Q2连接储能单元2b的负极，上述第三开关Q3和限流电阻R21可串联后与第一开关Q1并联。其中，第一开关Q1(即上桥臂开关)和第二开关Q2(即下桥臂开关)可构成一个桥臂开关，第一开关Q1和第二开关Q2在一个开关周期内互补导通，也就是说，在第一开关Q1导通时第二开关Q2断开，或者在第一开关Q1断开时第二开关Q2导通。上述限流电阻R21可以用于限制其所在支路(即第三开关Q3和限流电阻R21构成的串联支路)的电流的大小，从而防止电流过大烧坏所串联的元器件(即第三开关Q3)，提高了第三开关Q3的安全性且延长了其使用寿命，适用性强。

在一些可行的实施方式中，上述第一开关Q1的第二连接端还连接储能电感L2a至储能电感L2n中每个储能电感的第一连接端，例如，第一开关Q1的第二连接端还连接储能电感L2a的第一连接端，……，第一开关Q1的第二连接端还连接储能电感L2n的第一连接端。上述储能电感L2a至储能电感L2n中的一个储能电感的第二连接端连接桥臂开关31a至桥臂开关31n中的一个桥臂开关的桥臂中点。例如，储能电感L2a的第二连接端连接桥臂开关31a的桥臂中点，储能电感L2n的第二连接端连接桥臂开关31n的桥臂中点。由上述储能电感与桥臂开关之间的连接关系可以得到，储能电感L2a至储能电感L2n的数量与桥臂开关31a至桥臂开关31n的数量相同，且储能电感L2a至储能电感L2n与桥臂开关31a至桥臂开关31n一一对应。

在一些可行的实施方式中，上述桥臂开关31a至桥臂开关31n中每个桥臂开关的第一连接端连接目标设备3b的第一连接端(如P+正极连接端)，且上述桥臂开关31a至桥臂开关31n中每个桥臂开关的第二连接端可连接储能单元2b的负极和目标设备3b的第二连接端(如P-负极连接端)。例如，上述桥臂开关31a的第一连接端可连接目标设备3b的P+正极连接端，上述桥臂开关31a的第二连接端可连接储能单元2b的负极和目标设备3b的P-负极连接端；……，上述桥臂开关31n的第一连接端可连接目标设备3b的P+正极连接端，上述桥臂开关31n的第二连接端可连接储能单元2b的负极和目标设备3b的P-负极连接端。其中，在储能单元2b处于充电状态时，该目标设备3b可以为外部电源(如充电柜或者其它电源)；反之，在储能单元2b处于放电状态时，该目标设备3b可以为负载，上述每个桥臂开关的第一连接端可以理解为储能单元2b通过电池管理***1b输出的正极，每个桥臂开关的第二连接端可以理解为储能单元2b通过电池管理***1b输出的负极。

在一些可行的实施方式中，上述控制器21可包括但不限于控制板和控制芯片；控制器21可与第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、桥臂开关31a至桥臂开关31n以及模拟前端芯片11建立有线通信或者无线通信，模拟前端芯片11可与第二开关Q2建立有线通信或者无线通信，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。在控制器21与模拟前端芯片11建立有线通信的情况下，模拟前端芯片11中包括通信引脚，且该模拟前端芯片11可通过通信引脚与控制器21传输数据或者指令。其中，通信引脚包括但不限于SCL引脚、SDA引脚以及SPI引脚(一种通信引脚)，例如，如图10所示，上述模拟前端芯片11中包括SCL引脚和SDA引脚。另外，模拟前端芯片11还包括CHG引脚(充电开关控制引脚)和DSG引脚(放电开关控制引脚)，其中CHG引脚可用于控制电池管理***1b中的开关动作(如导通或者断开)以对储能单元2b充电，DSG引脚可用于控制电池管理***1b中的开关动作(如导通或者断开)以使储能单元2b放电。可选的，模拟前端芯片11还可包括其它功能引脚，且其它功能引脚可根据实际应用场景确定，在此不作限制。

在一些可行的实施方式中，上述控制器21可控制第一开关Q1和第二开关Q2中的各开关导通或者断开、桥臂开关31a至桥臂开关31n动作，并通过模拟前端芯片11控制第三开关Q3导通或者断开。可以理解，上述控制器21可控制第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3以及桥臂开关31a至桥臂开关31n全部断开；或者控制第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3以及桥臂开关31a至桥臂开关31n全部导通；或者控制上述第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3以及桥臂开关31a至桥臂开关31n中的一部分开关导通，并控制上述第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3以及桥臂开关31a至桥臂开关31n中的另一部分开关断开，从而实现不同的电池管理功能，其中电池管理功能可包括但不限于：储能单元2b的充电保护功能、储能单元2b的放电保护功能、储能单元2b的短路保护功能、或者电池管理***1b的输出电压可调的功能。其中，上述第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3以及桥臂开关31a至桥臂开关31n的具体开关动作可由储能单元2b或者电池管理***1b的实际工作需求确定，在此不作限制。可选的，上述控制器21还可以通过SCL引脚和SDA引脚向模拟前端芯片11发送开关控制指令，使得模拟前端芯片11通过该开关控制指令，基于CHG引脚和DSG引脚控制第一开关Q1、第二开关Q2和第三开关Q3中的各开关导通或者断开，并控制桥臂开关31a至桥臂开关31n动作，从而实现不同的电池管理功能。

可以理解，控制器21可控制第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3以及桥臂开关31a至桥臂开关31n中的不同开关动作，从而实现储能单元2b的充电保护、储能单元2b的放电保护和储能单元2b的短路保护，进而了提高储能单元2b的安全性，并延长了储能单元2b的使用寿命；另外，还可实现电池管理***1b的输出电压可调的功能，从而提高了电池管理的运用灵活性，***功能更加丰富，成本更低，适用性强。

在一些可行的实施方式中，上述桥臂开关31a至桥臂开关31n中的每个桥臂开关可包括第四开关(即上桥臂开关)和第五开关(即下桥臂开关)，其中，第四开关的第一极和第五开关的第二极可串联后作为每个桥臂开关的桥臂中点，第四开关的第二极可作为每个桥臂开关的第一连接端，第五开关的第一极可作为每个桥臂开关的第二连接端。上述每个桥臂开关中的第四开关和第五开关在一个开关周期内互补导通，也就是说，在第四开关导通时第五开关断开，或者，在第四开关断开时第五开关导通。假设每个桥臂开关中的第四开关和第五开关均为MOS管，第四开关的第一极和第五开关的第一极为源极，第四开关的第二极和第五开关的第二极为漏极。上述桥臂开关31a至桥臂开关31n的具体结构可参见图11，图11是本申请提供的电池管理***的另一结构示意图。

在一些可行的实施方式中，如图11所示，上述图10所示的桥臂开关31a包括第四开关Q41和第五开关Q42，第四开关Q41的第一极和第五开关Q42的第二极可串联后作为桥臂开关31a的桥臂中点，第四开关Q41的第二极可作为桥臂开关31a的第一连接端，第五开关Q42的第一极可作为桥臂开关31a的第二连接端。其中，第四开关Q41和第五开关Q42在一个开关周期内互补导通，也就是说，在一个开关周期内第四开关Q41导通时第五开关Q42断开，或者，在一个开关周期内第四开关Q41断开时第五开关Q42导通。同理，上述图10所示的桥臂开关31a至桥臂开关31n中的其它桥臂开关的具体结构可参见上述桥臂开关31a的具体结构，以其它桥臂开关中的桥臂开关31n为例进行说明，桥臂开关31n包括第四开关Q41和第五开关Q42，第四开关Q4q-1的第一极和第五开关Q4q的第二极可串联后作为桥臂开关31n的桥臂中点，第四开关Q4q-1的第二极可作为桥臂开关31n的第一连接端，第五开关Q4q的第一极可作为桥臂开关31n的第二连接端。其中，第四开关Q4q-1和第五开关Q4q在一个开关周期内互补导通，也就是说，在第四开关Q4q-1导通时第五开关Q4q断开，或者，在第四开关Q4q-1断开时第五开关Q4q导通。

在一些可行的实施方式中，在对储能单元2b进行升压放电的情况下，上述控制器21可控制第一开关Q1导通、第二开关Q2断开，在第一时间段控制桥臂开关31a至桥臂开关31n中每个桥臂开关中的第四开关断开、每个桥臂开关中的第五开关导通，并在第二时间段控制桥臂开关31a至桥臂开关31n中每个桥臂开关中的第四开关导通、每个桥臂开关中的第五开关断开，从而实现对储能单元2b进行升压放电以对目标设备3b(如负载)供电的目的，这时，电池管理***1b处于正常工作模式且储能单元2b处于放电状态。在储能单元2b的整个升压放电过程中，第一开关Q1一直导通且第二开关Q2一直断开，换言之，在上述整个升压放电过程中第一开关Q1常闭且第二开关Q2常开。其中，第一时间段为每个桥臂开关的第一开关周期内早于第二时间段的时间段。可选的，在对储能单元2b进行升压放电的过程中，上述控制器21可通过模拟前端芯片11控制第三开关Q3导通或者断开，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。

在一些可行的实施方式中，由于第一开关Q1、第二开关Q2、储能电感L2a至储能电感L2n和桥臂开关31a至桥臂开关31n可构成桥式变换电路，且该桥式变换电路对应的环路控制策略可用于辅助第一开关Q1、第二开关Q2和桥臂开关31a至桥臂开关31n动作，因此，在对上述储能单元2b进行升压放电的过程中，还可实现对储能单元2b进行放电保护(如放电限流)的功能。其中，桥式变换电路对应的环路控制策略可以理解为桥式变换电路的电压环和电流环对应的控制策略。由于上述桥式变换电路(即电池管理***1b的主功率电路)是一种DC/DC变换电路，且DC/DC变换电路具有直流电压变换功能，因此，在对上述储能单元2b进行升压放电的过程中，还可实现电池管理***1b的输出电压可调(也可称为输出电压自调节)，或者电池管理***1b输出恒定电压的功能。

具体地，上述控制器21可生成第一开关Q1和第二开关Q2中各开关的驱动信号、以及上述桥臂开关31a至桥臂开关31n中每个桥臂开关中的第四开关和第五开关的驱动信号，其中驱动信号可决定开关的开关频率、开关占空比和开关周期。其中，第一开关Q1和第二开关Q2中各开关的驱动信号以及每个桥臂开关中的第四开关和第五开关的驱动信号，可由电池B1至电池Bm中每个电池的电池电压和电池温度、以及流经每个电池的电流决定。由于电池B1至电池Bm串联，因此流经电池B1至电池Bm中的每个电池的电流对应的电流值相同，且流经每个电池的电流对应的电流值都等于流经储能单元2b的电流对应的电流值。

进一步地，在上述驱动信号为PWM信号的情况下，上述控制器21还可基于第一开关Q1和第二开关Q2中各开关的PWM信号控制第一开关Q1一直导通(即常闭)、第二开关Q2一直断开(即常开)，并基于每个桥臂开关中的第四开关和第五开关的PWM信号，在第一时间段内控制第四开关Q41、……、以及第四开关Q4q-1断开、并控制第五开关Q42、……、以及第五开关Q4q导通，从而实现储能单元2b放电以在储能电感L2a至储能电感L2n中存储能量(即储能电感L2a至储能电感L2n的激磁过程)。上述控制器21还可基于每个桥臂开关中的第四开关和第五开关的PWM信号，在第二时间段内控制第四开关Q41、……、以及第四开关Q4q-1导通、并控制第五开关Q42、……、以及第五开关Q4q断开，这时，储能电感L2a至储能电感L2n中所存储的能量会放电续流以对目标设备3b(如负载)充电(即储能电感L2a至储能电感L2n的去磁过程)，从而实现储能单元2b的升压放电、储能单元2b的放电限流以及电池管理***1b的输出电压可调的功能。

可以理解，在每个桥臂开关中的第四开关和第五开关的开关占空比越大时，储能电感L2a至储能电感L2n中所存储的能量越多，电池管理***1b的输出电压(即放电电压)越大；反之，在每个桥臂开关中的第四开关和第五开关的开关占空比越小时，储能电感L2a至储能电感L2n中所存储的能量越少，电池管理***1b的输出电压越小。由此可见，上述控制器21可控制第一开关Q1、第二开关Q2、和桥臂开关31a至桥臂开关31n配合动作，从而实现储能单元2b的升压放电功能、储能单元2b的放电保护功能以及电池管理***1b的输出电压可调的功能，***功能更加丰富，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，在对储能单元2b进行降压充电的情况下，上述控制器21可控制第一开关Q1导通、第二开关Q2断开，在第一时间段控制上述桥臂开关31a至桥臂开关31n中每个桥臂开关中的第四开关导通、每个桥臂开关中的第五开关断开，并在第二时间段控制上述桥臂开关31a至桥臂开关31n中每个桥臂开关中的第四开关断开、每个桥臂开关中的第五开关导通，从而实现目标设备3b(如电源)对储能单元2b进行降压充电的目的，这时，电池管理***1b处于正常工作模式且储能单元2b处于充电状态。在储能单元2b的整个降压充电过程中，第一开关Q1一直导通且第二开关Q2一直断开，换言之，在上述整个降压充电过程中第一开关Q1常闭且第二开关Q2常开。其中，上述第一时间段为每个桥臂开关的第一开关周期内早于第二时间段的时间段。可选的，在对储能单元2b进行降压充电的过程中，上述控制器21可通过模拟前端芯片11控制第三开关Q3导通或者断开，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。由于第一开关Q1、第二开关Q2、储能电感L2a至储能电感L2n和桥臂开关31a至桥臂开关31n可构成桥式变换电路，且该桥式变换电路对应的环路控制策略可用于辅助第一开关Q1、第二开关Q2和桥臂开关31a至桥臂开关31n动作，因此，在对上述储能单元2b进行降压充电的过程中，还可实现对储能单元2b进行充电保护(如充电限流)的功能。

具体地，上述控制器21可生成上述第一开关Q1和第二开关Q2中各开关的驱动信号、以及上述桥臂开关31a至桥臂开关31n中每个桥臂开关中的第四开关和第五开关的驱动信号，其中驱动信号可决定开关的开关占空比、开关频率和开关周期。其中，上述第一开关Q1和第二开关Q2中各开关的驱动信号以及每个桥臂开关中的第四开关和第五开关的驱动信号，可由电池B1至电池Bm中每个电池的电池电压和电池温度、以及流经每个电池的电流决定。由于电池B1至电池Bm串联，因此流经电池B1至电池Bm中的每个电池的电流对应的电流值相同，且流经每个电池的电流对应的电流值都等于流经储能单元2b的电流对应的电流值。

进一步地，在上述驱动信号为PWM信号的情况下，上述控制器21可基于第一开关Q1和第二开关Q2中各开关的PWM信号控制第一开关Q1一直导通(即常闭)、第二开关Q2一直断开(即常开)，并基于每个桥臂开关中的第四开关和第五开关的PWM信号，在第一时间段控制第四开关Q41、……、以及第四开关Q4q-1导通、并控制第五开关Q42、……、以及第五开关Q4q断开，从而实现目标设备3b(如电源)放电以在储能电感L2a至储能电感L2n中存储能量(即储能电感L2a至储能电感L2n的激磁过程)。上述控制器21还可基于每个桥臂开关中的第四开关和第五开关的PWM信号，在第二时间段控制第四开关Q41、……、以及第四开关Q4q-1断开、并控制第五开关Q42、……、以及第五开关Q4q导通，这时，储能电感L2a至储能电感L2n中所存储的能量会放电续流以对储能单元2b充电(即储能电感L2a至储能电感L2n的去磁过程)，从而实现对储能单元2b进行降压充电和充电限流的功能。由此可见，上述控制器21可控制第一开关Q1、第二开关Q2、和桥臂开关31a至桥臂开关31n配合动作，从而实现储能单元2b的降压充电功能和储能单元2b的放电保护功能，***功能更加丰富，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，在对储能单元2b进行降压放电的情况下，上述控制器21可控制桥臂开关31a至桥臂开关31n中每个桥臂开关中的第四开关导通、每个桥臂开关中的第五开关断开，在第一时间段控制第一开关Q1导通、第二开关Q2断开，并在第二时间段控制第一开关Q1断开、第二开关Q2导通，从而实现对储能单元2b进行降压放电以对目标设备3b(如负载)供电的目的，这时，电池管理***1b处于正常工作模式且储能单元2b处于放电状态。在储能单元2b的整个降压放电过程中，每个桥臂开关中的第四开关一直导通且每个桥臂开关中的第五开关一直断开，换言之，在上述整个降压放电过程中，每个桥臂开关中的第四开关常闭且每个桥臂开关中的第五开关常开。其中，上述第一时间段可以理解为第二开关周期内早于第二时间段的时间段，该第二开关周期为第一开关Q1的开关周期或者第二开关Q2的开关周期，也就是说，第一开关Q1的开关周期对应的时长与第二开关Q2的开关周期对应的时长相同，且均等于第二开关周期对应的时长。可选的，在对储能单元2b进行降压放电的过程中，上述控制器21可通过模拟前端芯片11控制第三开关Q3导通或者断开，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。

在一些可行的实施方式中，由于第一开关Q1、第二开关Q2、储能电感L2a至储能电感L2n和桥臂开关31a至桥臂开关31n可构成桥式变换电路，且该桥式变换电路对应的环路控制策略可用于辅助第一开关Q1、第二开关Q2和桥臂开关31a至桥臂开关31n动作，因此，在对储能单元2b进行降压放电的过程中，还可实现对储能单元2b进行放电保护(如放电限流)的功能。其中，桥式变换电路对应的环路控制策略可以理解为桥式变换电路的电压环和电流环对应的控制策略。由于上述桥式变换电路(即电池管理***1b的主功率电路)是一种DC/DC变换电路，且DC/DC变换电路具有直流电压变换功能，因此，在对储能单元2b进行降压放电的过程中，还可实现电池管理***1b的输出电压可调(也可称为输出电压自调节)，或者电池管理***1b输出恒定电压的功能。

具体地，上述控制器21可生成上述第一开关Q1和第二开关Q2中各开关的驱动信号、以及上述桥臂开关31a至桥臂开关31n中每个桥臂开关中的第四开关和第五开关的驱动信号，其中驱动信号可决定开关的开关占空比、开关频率和开关周期。其中，上述第一开关Q1和第二开关Q2中各开关的驱动信号、以及每个桥臂开关中的第四开关和第五开关的驱动信号，可由上述电池B1至电池Bm中每个电池的电池电压和电池温度、以及流经每个电池的电流决定。由于上述电池B1至电池Bm串联，因此流经电池B1至电池Bm中的每个电池的电流对应的电流值相同，且流经每个电池的电流对应的电流值都等于流经储能单元2b的电流对应的电流值。

进一步地，在上述驱动信号为PWM信号的情况下，上述控制器21还可基于每个桥臂开关中的第四开关和第五开关的PWM信号控制第四开关Q41、……、以及第四开关Q4q-1一直导通(即常闭)、并控制第五开关Q42、……、以及第五开关Q4q一直断开(即常开)，基于第一开关Q1和第二开关Q2中各开关的PWM信号在第一时间段控制第一开关Q1导通、第二开关Q2断开，从而实现储能单元2b放电以在储能电感L2a至储能电感L2n中存储能量(即储能电感L2a至储能电感L2n的激磁过程)。上述控制器21还可基于第一开关Q1和第二开关Q2中各开关的PWM信号，在第二时间段控制第一开关Q1断开、并控制第二开关Q2导通，这时，储能电感L2a至储能电感L2n中所存储的能量会放电续流以对目标设备3b(如负载)充电(即储能电感L2a至储能电感L2n的去磁过程)，从而实现储能单元2b的降压放电功能、储能单元2b的放电限流功能以及电池管理***1b的输出电压可调的功能。

可以理解，在上述第一开关Q1和第二开关Q2的开关占空比越大时，储能电感L2a至储能电感L2n中所存储的能量越多，上述电池管理***1b的输出电压(即放电电压)越大；反之，在第一开关Q1和第二开关Q2的开关占空比越小时，储能电感L2a至储能电感L2n中所存储的能量越少，电池管理***1b的输出电压越小。由此可见，上述控制器21可控制第一开关Q1、第二开关Q2、和桥臂开关31a至桥臂开关31n配合动作，从而实现储能单元2b的升压放电功能、储能单元2b的放电保护功能以及电池管理***1b的输出电压可调的功能，***功能更加丰富，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，在对储能单元2b进行升压充电的情况下，上述控制器21可控制桥臂开关31a至桥臂开关31n中每个桥臂开关中的第四开关导通、每个桥臂开关中的第五开关断开，在第一时间段控制第一开关Q1断开、第二开关Q2导通，并在第二时间段控制第一开关Q1导通、第二开关Q2断开，从而实现目标设备3b(如电源)对储能单元2b进行升压充电的目的，这时，电池管理***1b处于正常工作模式且储能单元2b处于充电状态。在储能单元2b的整个升压充电过程中，每个桥臂开关中的第四开关一直导通且每个桥臂开关中的第五开关一直断开，换言之，在上述整个升压充电过程中，每个桥臂开关中的第四开关常闭且每个桥臂开关中的第五开关常开。其中，第一时间段可以理解为第二开关Q2周期内早于第二时间段的时间段，该第二开关周期为第一开关Q1的开关周期或者第二开关Q2的开关周期，也就是说，第一开关Q1的开关周期对应的时长与第二开关Q2的开关周期对应的时长相同，且均等于第二开关周期对应的时长。可选的，在对储能单元2b进行升压充电的过程中，上述控制器21可通过模拟前端芯片11控制第三开关Q3导通或者断开，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。由于第一开关Q1、第二开关Q2、储能电感L2a至储能电感L2n和桥臂开关31a至桥臂开关31n可构成桥式变换电路，且该桥式变换电路对应的环路控制策略可用于辅助第一开关Q1、第二开关Q2和桥臂开关31a至桥臂开关31n动作，因此，在对上述储能单元2b进行升压充电的过程中，还可实现对储能单元2b进行充电保护(如充电限流)的功能。

具体地，上述控制器21可生成第一开关Q1和第二开关Q2中各开关的驱动信号、以及桥臂开关31a至桥臂开关31n中每个桥臂开关中的第四开关和第五开关的驱动信号，其中驱动信号可决定开关的开关占空比、开关频率和开关周期。其中，上述第一开关Q1和第二开关Q2中各开关的驱动信号、以及每个桥臂开关中的第四开关和第五开关的驱动信号，可由电池B1至电池Bm中每个电池的电池电压和电池温度、以及流经每个电池的电流决定。由于电池B1至电池Bm串联，因此，流经电池B1至电池Bm中的每个电池的电流对应的电流值相同，且流经每个电池的电流对应的电流值都等于流经储能单元2b的电流对应的电流值。

进一步地，在上述驱动信号为PWM信号的情况下，上述控制器21还可基于每个桥臂开关中的第四开关和第五开关的PWM信号控制第四开关Q41、……、以及第四开关Q4q-1一直导通(即常闭)、并控制第五开关Q42、……、以及第五开关Q4q一直断开(即常开)，基于第一开关Q1和第二开关Q2中各开关的PWM信号在第一时间段控制第一开关Q1断开、第二开关Q2导通，从而实现目标设备3b(如电源)放电以在储能电感L2a至储能电感L2n中存储能量(即储能电感L2a至储能电感L2n的激磁过程)。上述控制器21还可基于第一开关Q1和第二开关Q2中各开关的PWM信号，在第二时间段控制第一开关Q1导通、并控制第二开关Q2断开，这时，储能电感L2a至储能电感L2n中所存储的能量会放电续流以对储能单元2b充电(即储能电感L2a至储能电感L2n的去磁过程)，从而实现对储能单元2b进行升压充电和充电限流的功能。由此可见，上述控制器21可控制第一开关Q1、第二开关Q2、和桥臂开关31a至桥臂开关31n配合动作，从而实现储能单元2b的升压充电功能和储能单元2b的放电保护功能，***功能更加丰富，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，由于上述电池管理***1b不会限制电池B1至电池Bm的数量，因此，在减少储能单元2b中电池的数量且增大电池容量的情况下，电池管理***1b也可以对储能单元2b中的所有电池进行升压放电、降压充电、降压放电以及升压充电，成本更低，适用性更强。由于第一开关Q1、第二开关Q2、储能电感L2a至储能电感L2n、桥臂开关31a至桥臂开关31n可构成桥式变换电路，也就是说，该电池管理***1b可集成模拟前端芯片11和桥式变换电路(一种双向DC/DC变换电路)，且模拟前端芯片11的耗电极低，因此可同时实现低功耗直通输出对目标设备3b(如负载)充电以及双向功率变换的功能，其中，双向功率变换的功能可用于实现上述储能单元2b的升压放电过程、降压充电过程、降压放电过程以及升压充电过程。

另外，由于在储能单元2b的升压放电过程和降压放电过程中可实现放电限流，且在储能单元2b的降压充电过程和升压充电过程中可实现充电限流，因此在储能单元2b的充放电功率比较大的情况下还可实现限流输出不断电的功能，从而可避免直接切断电池管理***1b的输出所带来的安全隐患，提高了储能单元2b的安全性，并且延长了储能单元2b的使用寿命，适用性更强。并且，由于上述电池B1至电池Bm连接(如并联)同一个模拟前端芯片11，因此电池管理***1b可实现电池B1至电池Bm中每个电池的升压放电过程、降压充电过程、降压放电过程以及升压充电过程，也就是说，电池管理***1b可实现多单元(即多个电池)并机充放电的功能，从而提升了电池管理***1b的输出功率(也可称为并机功率)，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，在电池管理***1b应用于低功耗的应用场景的情况下，在电池管理***1b处于待机状态(即电池管理***1b处于待机工作模式)，且目标设备3b为较小功率的负载时，由于控制器21的资源需求多且功耗大，因此控制器21会进入休眠状态(如深度休眠状态)无法正常工作。也就是说，这时控制器21无法控制第一开关Q1、第二开关Q2、储能电感L2a至储能电感L2n和桥臂开关31a至桥臂开关31n所构成的桥式电路维持输出为较小功率的负载供电。在控制器21进入休眠状态时，上述模拟前端芯片11可控制第三开关Q3导通，并控制第一开关Q1、第二开关Q2以及桥臂开关31a至桥臂开关31n断开，从而实现储能单元2b对较小功率的负载供电的目的；并且，由于模拟前端芯片11的耗电极低，因此可在对较小功率的负载供电的同时保持整个***较低的功耗，从而可实现电池管理***1b的超低功耗和长时间待机的功能。在第三开关Q3导通、第一开关Q1和第二开关Q2断开，且有脉冲电流流过限流电阻R21时，限流电阻R21上会形成压降并得到脉冲电压，且该脉冲电压可用于激活控制器21，从而可以实现脉冲电流激活(也可称为小电流唤醒)的功能，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，在控制器21进入休眠状态时，上述模拟前端芯片11还可持续采集电池B1至电池Bm(即储能单元2b)中每个电池的电池参数，从而可实现在电池管理***1b处于待机工作模式时维持电池采样的功能。其中，电池参数可包括但不限于每个电池的电池电压、每个电池的电池温度以及流经每个电池的电流，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。其中，流经每个电池的电流可以理解为电池管理***1b的主功率电路的充电电流或者放电电流(即主功率电路的充放电电流)。同时，模拟前端芯片11还可基于每个电池的电池参数来实时监控电池B1至电池Bm的工作状态是否正常，提高了电池B1至电池Bm的安全性，并延长了电池B1至电池Bm的使用寿命，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，上述图11所示的电池管理***1b还可包括其它器件，该其它器件可包括但不限于电流采样电阻、滤波电容和/或保险丝，请一并参见图12，图12是本申请提供的电池管理***的另一结构示意图。如图12所示，上述图11所示的电池管理***1b还包括电流采样电阻R22，上述桥臂开关31a至桥臂开关31n中的每个桥臂开关的第二连接端可通过电流采样电阻R22连接储能单元2b的负极。例如，桥臂开关31a的第二连接端可通过电流采样电阻R12连接储能单元2b的负极，……，桥臂开关31n的第二连接端可通过电流采样电阻R12连接储能单元2b的负极。在对储能单元2b进行短路保护的情况下，上述电流采样电阻R22可实时采集流经储能单元2b的电流。进一步地，上述控制器21可在电流采样电阻R22采集到的流经储能单元2b的电流大于预设电流阈值时，控制第一开关Q1、第二开关Q2以及桥臂开关31a至桥臂开关31n断开，并通过模拟前端芯片11控制第三开关Q3断开，从而实现对储能单元2b进行短路保护的功能。其中，预设电流阈值可以为电池管理***1b配置的电流阈值，用户设置的电流阈值，或者储能单元2b出厂配置的电流阈值。

可选的，在一些可行的实施方式中，上述模拟前端芯片11可采集电池B1至电池Bm(即储能单元2b)中每个电池的电池参数，并通过SCL引脚和SDA引脚将每个电池的电池参数传输给控制器21。其中，电池参数包括电池电压、电池温度(也可称为电芯温度)以及流经每个电池的温度。这时，控制器21可基于每个电池的电池参数控制第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3以及桥臂开关31a至桥臂开关31n中的不同开关动作，从而实现储能单元2b的保护功能；同时，还可控制电池B1至电池Bm中的任意两个电池的电池电压压差在一定电压范围内，从而实现电池B1至电池Bm的电压均衡功能，适用性更强。其中，储能单元2b的保护功能可包括但不限于：储能单元2b的充电保护功能(如充电限流功能)、储能单元2b的放电保护功能(如放电限流功能)、以及储能单元2b的短路保护功能。

在一些可行的实施方式中，在储能单元2b中电池B1至电池Bm的电池电压不同的情况下，控制器21可基于储能单元2b(即电池包)的电池电压和电池温度，对储能单元2b的充电限流点进行调节，也就是说，该电池管理***1b可实现储能单元2b的充电倍率自调节，从而延长了储能单元2b的使用寿命。其中，储能单元2b的电池电压和电池温度可由上述电池B1至电池Bm的电池电压和电池温度决定；该充电限流点可决定充电倍率的大小，该充电倍率是指储能单元2b在规定的时间内充电至其额定容量时所需要的电流值。另外，上述控制器21在检测到储能单元2b的电池温度小于预设温度阈值时，可对储能单元2b进行循环升压放电和降压充电或者循环降压放电和升压充电以均匀加热储能单元2b，从而实现了储能单元2b的低温自加热过程，解决了储能单元2b在低温环境下充电性能差的问题，从而提高了储能单元2b的充放电效率。其中，预设温度阈值可以为用户设置的温度阈值或者储能单元2b出厂配置的温度阈值。并且，上述电池管理***1b无需借助外部加热装置，而是基于其内部的桥式变换电路对储能单元2b进行加热，成本更低，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，如图12所示，上述图11所示的电池管理***1b还包括第一滤波电容C21和第二滤波电容C22，其中，第一滤波电容C21与储能单元2b并联，第二滤波电容C22与桥臂开关31a至桥臂开关31n中的每个桥臂开关并联，第一滤波电容C21和第二滤波电容C22可以理解为电池管理***1b的端口电容，上述第一开关Q1、第二开关Q2、储能电感L2a至储能电感L2n和桥臂开关31a至桥臂开关31n可构成桥式变换电路。在对储能单元2b进行降压充电或者升压充电的情况下，上述第一滤波电容C21可对桥式变换电路输出的电压信号进行滤波得到充电电压信号，其中，桥式变换电路输出的电压信号可由目标设备3b(如电源)提供的电压决定。这里的充电电压信号可用于确定充电电压以对储能单元2b充电，从而使得充电电压对应的波形更加平滑，进一步提高了储能单元2b的充电效率。在储能单元2b升压放电或者降压放电的情况下，上述第二滤波电容C22可对桥式变换电路输出的电压信号进行滤波得到放电电压信号，其中，桥式变换电路输出的电压信号可由储能单元2b提供的电压决定。这里的放电电压信号可用于确定放电电压以对目标设备3b(如负载)充电，从而使得放电电压对应的波形更加平滑，进一步提高了储能单元2b的放电效率。

在一些可行的实施方式中，由于电池管理***1b可集成桥式变换电路，因此该电池管理***1b可根据用户需求或者产品需求设置端口输出电压(即上述端口电容两端的电压)，也就是说，该电池管理***1b可兼容不同的端口输出电压，即电池管理***1b可实现端口输出多平台电压兼容，无需根据不同的端口输出电压(如上述充电电压或者放电电压)调整电池管理***1b的电路拓扑，有利于电池管理***1b的归一化，适用性更强。由此可见，该电池管理***1b的端口输出电压不会随着储能单元2b的电压下降而下降，也就是说，在储能单元2b的电量降低的情况下，该电池管理***1b也可以保持输出功率不变，从而提升了储能单元2b的充放电效率，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，在电池管理***1b连接多个储能单元(可包含上述储能单元2b)的情况下，电池管理***1b中存在多个模拟前端芯片11，且一个模拟前端芯片11连接一个储能单元，也就是说，模拟前端芯片11的数量和储能单元的数量相同，且模拟前端芯片11和储能单元一一对应。在对多个储能单元进行降压充电或者升压充电的过程中，上述目标设备为电源(如充电柜)，在充电柜停电的情况下，控制器21可检测上述多个储能单元中每个储能单元的荷电状态(state of charge，可简称为SOC)，并控制多个储能单元中具有较低SOC的储能单元对多个储能单元中具有较高SOC的储能单元充电直至充满电，从而可实现多个储能单元之间相互充电。也就是说，控制器21可优先充满多个储能单元中具有较高SOC的储能单元，直至多个储能单元中的大多数储能单元充满电，这时充满电的储能单元可对负载供电，从而保证了用户可用性，适用性更强。进一步地，控制器21还可控制多个储能单元中未充满电或者没电的其它储能单元断开，或者在充电柜上电之后对未充满电或者没电的其它储能单元充电直至充满电，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。

在一些可行的实施方式中，在对储能单元2b进行升压放电和降压充电(即大功率充放电)，或者对储能单元2b进行降压放电和升压充电(即大功率充放电)之前，上述控制器21还可控制第一开关Q1断开，并通过模拟前端芯片11控制第三开关Q3导通，从而通过限流电阻R21进行限流直至储能单元2b的电压与第二滤波电容C22两端的电压之间的电压差值小于预设电压阈值，这时储能单元2b预放电成功，从而提高了储能单元2b的稳定性。换言之，控制器21可控制第一开关Q1断开，并通过模拟前端芯片11控制第三开关Q3导通，从而使得储能单元2b通过第三开关Q3和限流电阻R21构成的串联支路对目标设备3b(如容性负载)充电，直至储能单元2b的电压与第二滤波电容C22两端的电压之间的电压差值小于预设电压阈值。其中，预设电压阈值可以为电池管理***1b配置的电压阈值，或者用户设置的电压阈值。在储能单元2b预放电成功之后，上述控制器21可控制第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3以及桥臂开关30a至桥臂开关30n中的不同开关动作，从而实现对储能单元2b进行大功率充放电的目的，提高了储能单元2b的充放电效率。

可选的，在一些可行的实施方式中，如图12所示，上述图11所示的电池管理***1b还包括保险丝FU2，上述第一开关Q1的第一连接端可通过保险丝FU2连接储能单元2b的正极。在上述桥式变换电路发生故障或者异常工作时，上述保险丝FU2会熔断以切断上述桥式变换电路，从而可避免损坏电池管理***1b中的器件，提高了整个***和储能单元2b的安全性，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，上述储能电感L2a至储能电感L2n的具体数量和桥臂开关31a至桥臂开关31n的具体数量可由电池管理***1b的电路拓扑决定，在此不作限制。例如，在电池管理***1b的电路拓扑为三相桥式变换电路拓扑的情况下，储能电感L2a至储能电感L2n的数量为3，桥臂开关31a至桥臂开关31n的数量为3，且第一开关Q1、第二开关Q2、储能电感L2a至储能电感L2n和桥臂开关31a至桥臂开关31n可构成三相桥式变换电路；在电池管理***1b的电路拓扑为两相桥式变换电路拓扑的情况下，储能电感L2a至储能电感L2n的数量为2，桥臂开关31a至桥臂开关31n的数量为2，且第一开关Q1、第二开关Q2、储能电感L2a至储能电感L2n和桥臂开关31a至桥臂开关31n可构成两相桥式变换电路；在电池管理***1b的电路拓扑为单相桥式变换电路拓扑的情况下，储能电感L2a至储能电感L2n的数量为1，桥臂开关31a至桥臂开关31n的数量为1，也就是说，电池管理***1b中包括一个储能电感(如储能电感L2a至储能电感L2n中的任意一个储能电感)，和一个桥臂开关(如桥臂开关31a至桥臂开关31n中与任意一个储能电感连接的任意一个桥臂开关)，且第一开关Q1、第二开关Q2、该储能电感和该桥臂开关可构成单相桥式变换电路。请一并参见图13，图13是本申请提供的电池管理***的另一结构示意图。

在一些可行的实施方式中，在电池管理***1b的电路拓扑为两相桥式变换电路拓扑(可简称为两相桥式电路)的情况下，该电池管理***1b的具体电路结构如图13中的13a所示，电池管理***1b中包括两个滤波电感(如滤波电感L2a和滤波电感L2n)，两个桥臂开关(如桥臂开关31a和桥臂开关31n)，模拟前端芯片11，控制器21，第一滤波电容C21，第二滤波电容C22，第一开关Q1(即主放电管)，第二开关Q2，第三开关Q3(即预放电开关)，限流电阻R21(预放电限流电阻)，保险丝FU2以及电流采样电阻R22。其中，桥臂开关31a中的第四开关Q41和第五开关Q42、以及桥臂开关31n中的第四开关Q4q-1和第五开关Q4q可以理解为上述两相桥式电路中的主功率开关。

在一些可行的实施方式中，在电池管理***1b的输出功率较小的情况下，电池管理***1b的电路拓扑可以为单相桥式变换电路拓扑(可简称为单相桥式电路)的情况下，这时电池管理***1b的具体电路结构如图13中的13b所示，电池管理***1b中包括一个滤波电感(如滤波电感L2a)，一个桥臂开关(如桥臂开关31a)，模拟前端芯片11，控制器21，第一滤波电容C21，第二滤波电容C22，第一开关Q1(即主放电管)，第二开关Q2，第三开关Q3(即预放电开关)，限流电阻R21(预放电限流电阻)，保险丝FU2以及电流采样电阻R22。其中，桥臂开关31a中的第四开关Q41和第五开关Q42可以理解为上述单相桥式电路中的主功率开关。由于单相桥式电路中减少了桥臂开关和储能电感的使用，因此可以大幅度降低电池管理***1b的成本和体积，适用性更强。为方便描述，下面将以电池管理***1b的电路拓扑为两相桥式变换电路拓扑，且第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q41和第五开关Q42、以及第四开关Q4q-1和第五开关Q4q均为MOS管为例对其工作原理进行说明，以下不再赘述。

在一些可行的实施方式中，在对储能单元2b进行降压放电的过程中，电池管理***1b的放电回路示意图请参见图14，图14是本申请提供的电池管理***的另一放电回路示意图。如图14所示，上述控制器21可控制第四开关Q41和第四开关Q4q-1一直导通(即常闭)、第五开关Q42和第五开关Q4q一直断开(即常开)，并在第一时间段控制第一开关Q1导通、第二开关Q2断开，这时，储能单元2b放电以在储能电感L2a至储能电感L2n中存储能量(即储能电感L2a至储能电感L2n的激磁过程)，在此激磁过程中电流沿路径①流动。进一步地，上述控制器21可在第二时间段控制第一开关Q1断开、第二开关Q2导通，这时，储能电感L2a至储能电感L2n中所存储的能量会放电续流并将能量传递给目标设备3b(即储能电感L1a至储能电感L1n的去磁过程)，实现了对目标设备3b(如负载)充电的目的，在上述去磁过程中电流沿路径②流动，从而实现了储能单元2b的整个降压放电过程。在整个降压放电过程中，上述第一开关Q1、第二开关Q2、储能电感L2a和储能电感L2n、桥臂开关31a和桥臂开关31n可构成两相桥式变换电路，由于第一开关Q1和第二开关Q2的开关频率可达到KHz级别(即开关频率的单位为KHz)，且两相桥式变换电路对应的环路控制策略可用于辅助第一开关Q1、第二开关Q2、以及桥臂开关31a和桥臂开关31n动作，因此还可实现对储能单元2b进行放电限流以及电池管理***1b的输出电压可调的功能。

在一些可行的实施方式中，在对储能单元2b进行升压充电的过程中，电池管理***1b的充电回路示意图请参见图15，图15是本申请提供的电池管理***的另一充电回路示意图。如图15所示，上述控制器21可控制第四开关Q41和第四开关Q4q-1一直导通(即常闭)、第五开关Q42和第五开关Q4q一直断开(即常开)，并在第一时间段控制第一开关Q1断开、第二开关Q2导通，这时，目标设备3b(如电源)会给储能电感L2a至储能电感L2n中存储能量(即储能电感L2a至储能电感L2n的激磁过程)，在此激磁过程中电流沿路径①流动。进一步地，上述控制器21可在第二时间段控制第一开关Q1导通、并控制第二开关Q2断开，这时，储能电感L2a至储能电感L2n中所存储的能量会放电续流以对储能单元2b充电(即储能电感L2a至储能电感L2n的去磁过程)，在此去磁过程中电流沿路径②流动，从而实现了储能单元2b的整个升压充电过程。在整个升压充电过程中，由于第一开关Q1和第二开关Q2的开关频率可达到KHz级别(即开关频率的单位为KHz)，且两相桥式变换电路对应的环路控制策略可用于辅助第一开关Q1、第二开关Q2、以及桥臂开关31a和桥臂开关31n动作，因此还可实现对储能单元2b进行充电限流的功能。

在本申请提供的电池管理***1b中，控制器21可控制第一开关Q1、第二开关Q2、储能电感L2a和储能电感L2n、桥臂开关31a和桥臂开关31n中的不同开关动作，从而实现储能单元2b的升压放电和放电保护，储能单元2b的降压充电和充电保护，储能单元2b的降压放电和放电保护，储能单元2b的升压充电和充电保护，以及储能单元2b的短路保护，进而了提高储能单元2b的安全性，并延长了储能单元2b的使用寿命；另外，还可实现电池管理***1b的输出电压可调、或者电池管理***1b的超低功耗和长时间待机的功能，从而提高了电池管理的运用灵活性，***功能更加丰富，成本更低，适用性强。

进一步地，请参见图16，图16是本申请提供的电池***的结构示意图。本申请提供的电池***可适用于通信基站应用的锂电池、数据中心配套的储能电池、光伏逆变器配套的储能电池、储能***(如户用储能***)中的储能单元、电动设备的动力电池***以及其它领域的电池***。其中，电动设备可包括但不限于小功率电动设备，例如，该小功率电动设备可包括电动滑板车、电动两轮车以及电动三轮车。上述电池***的具体结构可以如图16所示，该电池***4包括储能单元40和电池管理***41(如上述图3至图15所示的电池管理***)，其中，储能单元40包括至少一个电池(如电池B1至电池Bm)，且电池B1至电池Bm中的每个电池可连接电池管理***41中的模拟前端芯片410。由于上述电池管理***41可通过控制其内部的不同开关动作，来实现储能单元40的放电保护、充电保护和短路保护、***输出电压可调以及***超低功耗和长时间待机的功能，因此可提高整个电池***4的运用灵活性和安全性，进一步提高了电池***4的工作效率，成本更低，适用性更强。假设电池***4为电动设备的动力电池***，由于上述电池管理***41的端口电压不会随着储能单元40的电量降低而降低，因此，在储能单元40的电量降低时电池管理***41也可以保持其输出功率不变，不会造成电动设备的动力明显衰减(如电动设备的车速不会降低)，从而提升了用户使用体验，适用性更强。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (21)

1.一种电池管理***，其特征在于，所述电池管理***包括模拟前端芯片、控制器、第一开关、第二开关、限流电阻、至少一个储能电感以及至少一个桥臂开关；

所述模拟前端芯片连接储能单元，所述至少一个储能电感中每个储能电感的第一连接端连接所述储能单元的正极，所述至少一个储能电感中的一个储能电感的第二连接端连接所述至少一个桥臂开关中的一个桥臂开关的桥臂中点，所述至少一个桥臂开关中每个桥臂开关的第一连接端连接目标设备的第一连接端，所述每个桥臂开关的第二连接端连接所述储能单元的负极、且通过所述第一开关连接所述目标设备的第二连接端，所述第二开关和所述限流电阻串联后与所述第一开关并联；

所述控制器用于控制所述第一开关导通或者断开、所述至少一个桥臂开关动作，并通过所述模拟前端芯片控制所述第二开关导通或者断开。

2.根据权利要求1所述的电池管理***，其特征在于，所述每个桥臂开关包括第三开关和第四开关，所述第三开关的第一极和所述第四开关的第二极串联后作为所述每个桥臂开关的桥臂中点，所述第三开关的第二极作为所述每个桥臂开关的第一连接端，所述第四开关的第一极作为所述每个桥臂开关的第二连接端。

3.根据权利要求2所述的电池管理***，其特征在于，所述控制器还用于控制所述第一开关导通，在第一时间段内控制所述每个桥臂开关中的所述第四开关导通、所述每个桥臂开关中的所述第三开关断开，并在第二时间段控制所述每个桥臂开关中的所述第三开关导通、所述每个桥臂开关中的所述第四开关断开，其中，所述第一时间段为所述每个桥臂开关的开关周期内早于所述第二时间段的时间段。

4.根据权利要求2所述的电池管理***，其特征在于，所述控制器还用于控制所述第一开关导通，在第一时间段内控制所述每个桥臂开关中的所述第三开关导通、所述每个桥臂开关中的所述第四开关断开，并在第二时间段控制所述每个桥臂开关中的所述第四开关导通、所述每个桥臂开关中的所述第三开关断开，其中，所述第一时间段为所述每个桥臂开关的开关周期内早于所述第二时间段的时间段。

5.根据权利要求1或2所述的电池管理***，其特征在于，所述模拟前端芯片用于在所述控制器进入休眠状态时控制所述第二开关导通，并控制所述第一开关和所述至少一个桥臂开关断开。

6.根据权利要求1或2所述的电池管理***，其特征在于，所述储能单元包括至少一个电池；

所述模拟前端芯片还用于在所述控制器进入休眠状态时，采集所述至少一个电池中每个电池的电池参数，所述电池参数包括电池电压、电池温度以及流经所述每个电池的电流。

7.根据权利要求1-6任一项所述的电池管理***，其特征在于，所述电池管理***还包括电流采样电阻，所述每个桥臂开关的第二连接端通过所述电流采样电阻连接所述储能单元的负极；

所述电流采样电阻用于采集流经所述储能单元的电流；

所述控制器用于在所述电流采样电阻采集到的流经所述储能单元的电流大于预设电流阈值时，控制所述第一开关和所述至少一个桥臂开关断开，并通过所述模拟前端芯片控制所述第二开关断开。

8.根据权利要求1-7任一项所述的电池管理***，其特征在于，所述电池管理***还包括第一滤波电容和第二滤波电容，其中，第一滤波电容与所述储能单元并联，所述第二滤波电容与所述每个桥臂开关并联。

9.根据权利要求1-8任一项所述的电池管理***，其特征在于，所述电池管理***还包括保险丝，所述至少一个储能电感中每个储能电感的第一连接端通过所述保险丝连接所述储能单元的正极。

10.一种电池管理***，其特征在于，所述电池管理***包括模拟前端芯片、控制器、第一开关、第二开关、第三开关、限流电阻、至少一个储能电感以及至少一个桥臂开关；

所述模拟前端芯片连接储能单元，所述第一开关的第一连接端连接所述储能单元的正极，所述第一开关的第二连接端通过所述第二开关连接所述储能单元的负极，所述第三开关和所述限流电阻串联后与所述第一开关并联，且所述第一开关的第二连接端连接所述至少一个储能电感中每个储能电感的第一连接端，所述至少一个储能电感中的一个储能电感的第二连接端连接所述至少一个桥臂开关中的一个桥臂开关的桥臂中点，所述至少一个桥臂开关中每个桥臂开关的第一连接端连接目标设备的第一连接端，所述每个桥臂开关的第二连接端连接所述储能单元的负极和所述目标设备的第二连接端；

所述控制器用于控制所述第一开关和所述第二开关中的各开关导通或者断开、所述至少一个桥臂开关动作，并通过所述模拟前端芯片控制所述第三开关导通或者断开。

11.根据权利要求10所述的电池管理***，其特征在于，所述每个桥臂开关包括第四开关和第五开关，所述第四开关的第一极和所述第五开关的第二极串联后作为所述每个桥臂开关的桥臂中点，所述第四开关的第二极作为所述每个桥臂开关的第一连接端，所述第五开关的第一极作为所述每个桥臂开关的第二连接端。

12.根据权利要求11所述的电池管理***，其特征在于，所述控制器用于控制所述第一开关导通、所述第二开关断开，在第一时间段控制所述每个桥臂开关中的所述第四开关断开、所述每个桥臂开关中的所述第五开关导通，并在第二时间段控制所述每个桥臂开关中的所述第四开关导通、所述每个桥臂开关中的所述第五开关断开，其中，所述第一时间段为所述每个桥臂开关的第一开关周期内早于所述第二时间段的时间段。

13.根据权利要求11所述的电池管理***，其特征在于，所述控制器用于控制所述第一开关导通、所述第二开关断开，在第一时间段控制所述每个桥臂开关中的所述第四开关导通、所述每个桥臂开关中的所述第五开关断开，并在第二时间段控制所述每个桥臂开关中的所述第四开关断开、所述每个桥臂开关中的所述第五开关导通，其中，所述第一时间段为所述每个桥臂开关的第一开关周期内早于所述第二时间段的时间段。

14.根据权利要求11所述的电池管理***，其特征在于，所述控制器用于控制所述每个桥臂开关中的所述第四开关导通、所述每个桥臂开关中的所述第五开关断开，在第一时间段控制所述第一开关导通、所述第二开关断开，并在第二时间段控制所述第一开关断开、所述第二开关导通，其中，所述第一时间段为第二开关周期内早于所述第二时间段的时间段，所述第二开关周期为所述第一开关的开关周期或者所述第二开关的开关周期。

15.根据权利要求11所述的电池管理***，其特征在于，所述控制器用于控制所述每个桥臂开关中的所述第四开关导通、所述每个桥臂开关中的所述第五开关断开，在第一时间段控制所述第一开关断开、所述第二开关导通，并在第二时间段控制所述第一开关导通、所述第二开关断开，其中，所述第一时间段为第二开关周期内早于所述第二时间段的时间段，所述第二开关周期为所述第一开关的开关周期或者所述第二开关的开关周期。

16.根据权利要求10或11所述的电池管理***，其特征在于，所述模拟前端芯片用于在所述控制器进入休眠状态时控制所述第三开关导通，并控制所述第一开关、所述第二开关以及所述至少一个桥臂开关断开。

17.根据权利要求10或11所述的电池管理***，其特征在于，所述储能单元包括至少一个电池；

所述模拟前端芯片还用于在所述控制器进入休眠状态时，采集所述至少一个电池中每个电池的电池参数，所述电池参数包括电池电压、电池温度以及流经所述每个电池的电流。

18.根据权利要求10-17任一项所述的电池管理***，其特征在于，所述电池管理***还包括电流采样电阻，所述每个桥臂开关的第二连接端通过所述电流采样电阻连接所述储能单元的负极；

所述电流采样电阻用于采集流经所述储能单元的电流；

所述控制器用于在所述电流采样电阻采集到的流经所述储能单元的电流大于预设电流阈值时，控制所述第一开关、所述第二开关以及所述至少一个桥臂开关断开，并通过所述模拟前端芯片控制所述第三开关断开。

19.根据权利要求10-18任一项所述的电池管理***，其特征在于，所述电池管理***还包括第一滤波电容和第二滤波电容，其中，所述第一滤波电容与所述储能单元并联，所述第二滤波电容与所述每个桥臂开关并联。

20.根据权利要求10-19任一项所述的电池管理***，其特征在于，所述电池管理***还包括保险丝，所述第一开关的第一连接端通过所述保险丝连接所述储能单元的正极。

21.一种电池***，其特征在于，所述电池***包括储能单元以及如权利要求1-20任一项所述的电池管理***，其中，所述储能单元包括至少一个电池，且所述至少一个电池中的每个电池连接所述电池管理***中的所述模拟前端芯片。

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