CN114526839A - 一种电池包检测电路、电源管理系统及电池包控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种电池包检测电路、电源管理系统及电池包控制方法。电池包检测电路包括：控制器、第一分压检测电路和第二分压检测电路；第二分压检测电路内置于控制器中；第一分压检测电路包括第一热敏电阻；第二分压检测电路包括第二热敏电阻；第一分压检测电路与控制器电连接；第一热敏电阻贴附在电池包的一电芯上；控制器用于根据第一热敏电阻的分压值以及第二热敏电阻的分压值控制电池包的工作状态。本发明实施例仅通过在电芯中贴附一个热敏电阻即可实现对电池包电芯的检测，可节省控制器端口和成本，且结构简单。

Description

一种电池包检测电路、电源管理系统及电池包控制方法

技术领域

本发明实施例涉及电路领域，尤其涉及一种电池包检测电路、电源管理系统及电池包控制方法。

背景技术

2020年3月9日，德国国家技术安全委员中心ZLS正式发布了有关电池驱动的电动工具/园林工具/机械产品的决议EK9-BE-91(V3)，该决议对标识GS标志的相关产品电池管理系统(BMS)提出了更严格的要求。该决议涵盖机械指令范围内所有的电池驱动的电动工具、园林工具及机械产品。电池管理系统(BMS)要按照EN62841-1附录K考核。该决议要求锂电池驱动的相关产品，电芯需符合IEC/EN62133-2的要求，电池管理系统(BMS)要按照EN62841-1附录K考核，该电池管理系统(BMS)另外必须具有下述三项监测功能：电芯温度(高/低)、电芯电压(高/低)和电芯电流(高/低)，且以上三项监测功能的性能等级均需满足PL＝c。

为了提高电池包的检测精度和可靠性，现有技术一般是在电池包中用两个热敏电阻贴附在电芯上，并配套设置电阻、电容等元件检测电芯的温度，该方式成本较高、装配复杂、且受外部影响较大，稳定性不足。

发明内容

本发明实施例提供一种电池包检测电路、电源管理系统及电池包控制方法，以解决现有的电池包检测电路成本较高、装配复杂、稳定性不足的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种电池包检测电路，包括：

控制器、第一分压检测电路和第二分压检测电路；

所述第二分压检测电路内置于所述控制器中；第一分压检测电路包括第一热敏电阻；所述第二分压检测电路包括第二热敏电阻；第一分压检测电路与所述控制器电连接；所述第一热敏电阻贴附在电池包的一电芯上；

所述控制器用于根据所述第一热敏电阻的分压值以及所述第二热敏电阻的分压值控制所述电池包的工作状态。

可选的，所述第一分压检测电路还包括分压电阻，所述分压电阻与所述第一热敏电阻串联；所述第一热敏电阻与所述分压电阻的连接节点为第一节点；所述第一节点与所述控制器电连接。

可选的，所述分压电阻的第一端与电源端连接；所述分压电阻的第二端与所述第一热敏电阻的第一端连接；所述第一热敏电阻的第二端接地。

可选的，所述第一分压检测电路还包括电容；所述电容与所述第一热敏电阻并联。

可选的，所述第一热敏电阻贴附在电池包中温度最高或者次高的电芯上。

第二方面，本发明实施例提供了一种电源管理系统，包括电池包，以及任一项所述的电池包检测电路；

其中，所述电池包包括至少一个电芯。

第三方面，本发明实施例提供了一种电池包控制方法，采用任一项所述的电池包检测电路，所述方法包括：

获取第一热敏电阻的分压值以及第二热敏电阻的分压值；

根据所述第一热敏电阻的分压值以及所述第二热敏电阻的分压值控制所述电池包的工作状态。

可选的，所述根据所述第一热敏电阻的分压值以及所述第二热敏电阻的分压值控制所述电池包的工作状态，包括：

若所述第一热敏电阻的分压值与第一预设电压值的差值小于或者大于第一阈值；和/或，若所述第二热敏电阻的分压值与第二预设电压值的差值小于或者大于第二阈值，则控制所述电池包停止工作。

可选的，所述根据所述第一热敏电阻的分压值以及所述第二热敏电阻的分压值控制所述电池包的工作状态，包括：

若所述第一热敏电阻的分压值在预设时间段内随机变化，则判断所述第二热敏电阻的分压值与第二预设电压值的差值是否小于或者大于第二阈值；若是则控制所述电池包停止工作。

可选的，所述根据所述第一热敏电阻的分压值以及所述第二热敏电阻的分压值控制所述电池包的工作状态，包括：

根据所述第二热敏电阻的分压值计算所述电芯的目标工作温度；

根据所述第一热敏电阻的分压值计算所述电芯的实际工作温度；

若所述电芯的实际工作温度与所述电芯的目标工作温度的差值大于第三阈值，则控制所述电池包停止工作。

本发明通过提供一种电池包检测电路利用控制器中的第二热敏电阻感测电池包所处环境温度，通过贴附在电池包电芯上的第一热敏电阻感测电芯的温度。相比于现有技术中通过在电芯上贴附两个热敏电阻进行检测的方式，本发明实施例将第二热敏电阻集成在控制器中，能够减少控制器的端口数量，且电池包检测电路结构简单，也无需增加成本。此外由于贴附的热敏电阻的数量减少，还可以一定程度上降低热敏电阻在电芯上脱落导致的电芯温度检测不准确或者失效问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图虽然是本发明的一些具体的实施例，对于本领域的技术人员来说，可以根据本发明的各种实施例所揭示和提示的器件结构，驱动方法和制造方法的基本概念，拓展和延伸到其它的结构和附图，毋庸置疑这些都应该是在本发明的权利要求范围之内。

图1为本发明实施例一提供的一种电池包检测电路的结构示意图；

图2是本发明实施例二中的一种电源管理系统的结构示意图；

图3是本发明实施例三中的一种电池包控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例所揭示和提示的基本概念，本领域的技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种电池包检测电路的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供了一种电池包检测电路，包括：控制器10、第一分压检测电路11和第二分压检测电路12。

第二分压检测电路12内置于控制器10中。第一分压检测电路11包括第一热敏电阻RT1。第二分压检测电路12包括第二热敏电阻RT2。第一分压检测电路11与控制器10电连接。第一热敏电阻RT1贴附在电池包的一电芯上。

控制器10用于根据第一热敏电阻RT1的分压值以及第二热敏电阻RT2的分压值控制电池包的工作状态。

第一热敏电阻RT1贴附在电池包的一电芯上，因此第一热敏电阻RT1的阻值随电芯的温度变化而变化，因此第一热敏电阻RT1用来感测电池包的电芯温度变化。第二热敏电阻RT2集成在控制器10内，因此第二热敏电阻RT2的阻值随电池包所处环境温度的变化而变化。第一热敏电阻110的阻值发生变化，第一热敏电阻RT1的分压值也会发生变化，第二热敏电阻RT2的阻值发生变化，第二热敏电阻RT1的分压值也会发生变化。因此本发明实施例可以根据第一热敏电阻RT1的分压值以及第二热敏电阻RT2的分压值判断电池包中电芯的温度是否异常，进而控制电池包的工作状态，即在电芯的温度异常时，控制电池包启动电芯保护机制，保护电芯不会因为温度过高或者过低而发生损坏。本发明实施例中的控制器10例如可以为单片机。第一热敏电阻RT1和第二热敏电阻RT2例如可以均为负温度系数热敏电阻器(NTC)，在温度越高时电阻值越低。

第一热敏电阻RT1贴附在电池包的一电芯上，贴附位置可以选择为电芯头部或电芯底部，贴附材料可以选择粘胶或是海绵胶进行第一热敏电阻110与电芯之间的固定。

可选的，第一分压检测电路10还包括分压电阻R，分压电阻R与第一热敏电阻RT1串联；第一热敏电阻RT1与分压电阻R的连接节点为第一节点N；第一节点N与控制器10电连接。

控制器10可以通过第一节点N检测第一热敏电阻RT1的分压值。若第一热敏电阻RT1所贴附的电芯温度发生变化，第一热敏电阻RT1的阻值也会发生变化，因此电芯的温度与第一分压检测电路10中第一节点N处的电压值具有一一对应关系。

可选的，分压电阻R的第一端与电源端VCC连接；分压电阻R的第二端与第一热敏电阻RT1的第一端连接；第一热敏电阻RT1的第二端接地。外部电源通过电源端VCC向第一分压检测电路10供电，进而控制器10可以检测第一节点N处的电压值。第一节点N处的电压值即为第一热敏电阻RT1的分压值。

可选的，第一分压检测电路11还包括电容C；电容C与第一热敏电阻RT1并联。具体的，电容C可以实现滤波作用，防止控制器10采集的第一热敏电阻RT1的分压值起出现较大的波动。

可选的，第一热敏电阻RT1贴附在电池包中温度最高或者次高的电芯上。

具体的，可以通过对电池包内电芯进行多次放电测试，对多次测试结果进行统计，得到测试结果预估的温度最高或者次高的电芯，将第一热敏电阻RT1贴附在该温度最高或者次高的电芯上。

本实施例的技术方案，通过提供一种电池包检测电路，包括：控制器、第一分压检测电路和第二分压检测电路；第一分压检测电路包括第一热敏电阻、分压电阻和电容，第二分压检测电路包括第二热敏电阻，内置于控制器中，利用控制器内部具有温度检测的特点，结合外部第一分压检测电路，进行电池包内电芯的温度监控，达到了节约成本、装配简单、检测精度高，有效保护电芯的效果。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的一种电源管理系统的结构示意图，如图2所示，本发明实施例提供了一种电源管理系统20，包括电池包21，以及本发明实施例一提供的电池包检测电路；

其中，电池包21包括至少一个电芯211。

具体的，电池包21内部电芯数量可以为1节，也可以为多节，多节电芯之间连接方式以及电池包中电芯的数量可以根据实际需要采用串联或并联连接。图2中示例性的设置电池包22中各电芯211为串联，电芯211的数量为4个，并非对本发明实施例的限定。

本发明实施例所提供的电源管理系统包括本发明上述实施例所提供的任一项电池包检测电路，具备电池包检测电路相应的功能和有益效果。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的一种电池包控制方法的流程图。该方法具体包括如下步骤：

S301，获取第一热敏电阻的分压值以及第二热敏电阻的分压值；

S302，根据第一热敏电阻的分压值以及第二热敏电阻的分压值控制电池包的工作状态。

继续参考图1，由于第一热敏电阻RT1贴附在电池包的一电芯上，因此第一热敏电阻RT1的阻值随电芯的温度变化而变化，因此第一热敏电阻RT1用来感测电池包的电芯温度变化。第二热敏电阻RT2集成在控制器10内，因此第二热敏电阻RT2的阻值随电池包所处环境温度的变化而变化。第一热敏电阻110的阻值发生变化，第一热敏电阻RT1的分压值也会发生变化，第二热敏电阻RT2的阻值发生变化，第二热敏电阻RT1的分压值也会发生变化。本发明实施例可以根据第一热敏电阻RT1的分压值以及第二热敏电阻RT2的分压值判断电池包中电芯的温度是否异常，进而控制电池包的工作状态，即在电芯的温度异常时，控制电池包启动电芯保护机制，保护电芯不会因为温度过高或者过低而发生损坏。

可选的，根据第一热敏电阻的分压值以及第二热敏电阻的分压值控制电池包的工作状态，包括：

若第一热敏电阻的分压值与第一预设电压值的差值小于或者大于第一阈值；和/或，若第二热敏电阻的分压值与第二预设电压值的差值小于或者大于第二阈值，则控制电池包停止工作。

具体的，第一热敏电阻与第二热敏电阻的温度检测是相对独立的，第一预设值与第二预设值均为在电池包使用前，对电池包内每个电芯温度以及整个电池包的环境温度进行多次检测，根据多次检测结果预先确定第一预设值和第二预设值并写入控制器中。若第一热敏电阻的分压值与第一预设电压值的差值小于第一阈值，则说明第一热敏电阻贴附的电芯温度过高。若第一热敏电阻的分压值与第一预设电压值的差值大于第一阈值，则说明第一热敏电阻贴附的电芯温度过低。若第二热敏电阻的分压值与第二预设电压值的差值小于第二阈值，则说明电池包所处环境温度过高。若第二热敏电阻的分压值与第二预设电压值的差值大于第二阈值，则说明电池包所处环境温度过低。因此若第一热敏电阻的分压值与第一预设电压值的差值小于或者大于第一阈值；和/或，若第二热敏电阻的分压值与第二预设电压值的差值小于或者大于第二阈值，则控制器向电池包发出控制指令，控制电池包停止工作，开启电芯保护机制，避免电芯因高温或者低温而产生损坏或者寿命缩短。

可选的，根据第一热敏电阻的分压值以及第二热敏电阻的分压值控制电池包的工作状态，包括：

若第一热敏电阻的分压值在预设时间段内随机变化，则判断第二热敏电阻的分压值与第二预设电压值的差值是否小于或者大于第二阈值；若是则控制电池包停止工作。

具体的，第一热敏电阻与其贴附的电芯采用物理连接，在电池包工作过程中的震动可能会导致第一热敏电阻与电芯之间产生松脱现象，或是第一热敏电阻自身发生故障，均会使第一热敏电阻的分压值在预设时间内随机变化。即控制器在预设时间内采集到第一热敏电阻的分压值持续不规律的变化，说明第一热敏电阻与电芯之间可能产生松脱现象，或是第一热敏电阻自身发生了故障。

那么可以依据第二热敏电阻检测出的电池包的环境温度变化对应的分压值进行判断。若第二热敏电阻的分压值与第二预设电压值的差值小于第二阈值，则说明电池包所处环境温度过高，若第二热敏电阻的分压值与第二预设电压值的差值大于第二阈值，则说明电池包所处环境温度过低，则控制器向电池包发出控制指令，控制电池包停止工作，开启电芯保护机制。

可选的，根据第一热敏电阻的分压值以及第二热敏电阻的分压值控制电池包的工作状态，包括：

根据第二热敏电阻的分压值计算电芯的目标工作温度；

根据第一热敏电阻的分压值计算电芯的实际工作温度；

若电芯的实际工作温度与电芯的目标工作温度的差值小于或者大于第三阈值，则控制电池包停止工作。

控制器可以根据第二热敏电阻的分压值计算出电芯的目标工作温度；控制器采集的第一热敏电阻当前分压值后，也可以计算出电芯的实际工作温度。控制器根据电芯的实际工作温度值与电芯的目标工作温度的差值与第三阈值比较，若电芯的实际工作温度值与电芯的目标工作温度的差值小于或者大于第三阈值，说明当前电芯的实际工作温度异常，则启动电芯保护机制，控制器控制电池包停止工作。若电芯的实际工作温度值与电芯的目标工作温度的差值等于第三阈值，说明电芯当前的实际工作温度与目标工作温度偏离不是很大，则判断电芯当前的实际工作温度正常，控制电池包正常工作。

本实施例的技术方案，根据采集的控制器内部第二热敏电阻的分压值计算得到电芯的目标工作温度，将其作为参考温度，在第一热敏电阻失效的情况下，还可以有效的保护电芯不会因为温度过高或者过低而损坏，不仅节约了成本，同时也满足了当前提出的认证需求。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互组合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电池包检测电路，其特征在于，包括：

控制器、第一分压检测电路和第二分压检测电路；

所述第二分压检测电路内置于所述控制器中；第一分压检测电路包括第一热敏电阻；所述第二分压检测电路包括第二热敏电阻；第一分压检测电路与所述控制器电连接；所述第一热敏电阻贴附在电池包的一电芯上；

所述控制器用于根据所述第一热敏电阻的分压值以及所述第二热敏电阻的分压值控制所述电池包的工作状态。

2.根据权利要求1所述的电池包检测电路，其特征在于，所述第一分压检测电路还包括分压电阻，所述分压电阻与所述第一热敏电阻串联；所述第一热敏电阻与所述分压电阻的连接节点为第一节点；所述第一节点与所述控制器电连接。

3.根据权利要求2所述的电池包检测电路，其特征在于，所述分压电阻的第一端与电源端连接；所述分压电阻的第二端与所述第一热敏电阻的第一端连接；所述第一热敏电阻的第二端接地。

4.根据权利要求2所述的电池包检测电路，其特征在于，所述第一分压检测电路还包括电容；所述电容与所述第一热敏电阻并联。

5.根据权利要求1所述的电池包检测电路，其特征在于，所述第一热敏电阻贴附在电池包中温度最高或者次高的电芯上。

6.一种电源管理系统，其特征在于，包括电池包，以及权利要求1-5中任一项所述的电池包检测电路；

其中，所述电池包包括至少一个电芯。

7.一种电池包控制方法，其特征在于，采用权利要求1-5中任一项所述的电池包检测电路，所述方法包括：

获取第一热敏电阻的分压值以及第二热敏电阻的分压值；

根据所述第一热敏电阻的分压值以及所述第二热敏电阻的分压值控制所述电池包的工作状态。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一热敏电阻的分压值以及所述第二热敏电阻的分压值控制所述电池包的工作状态，包括：

若所述第一热敏电阻的分压值与第一预设电压值的差值小于或者大于第一阈值；和/或，若所述第二热敏电阻的分压值与第二预设电压值的差值小于或者大于第二阈值，则控制所述电池包停止工作。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一热敏电阻的分压值以及所述第二热敏电阻的分压值控制所述电池包的工作状态，包括：

若所述第一热敏电阻的分压值在预设时间段内随机变化，则判断所述第二热敏电阻的分压值与第二预设电压值的差值是否小于或者大于第二阈值；若是，则控制所述电池包停止工作。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一热敏电阻的分压值以及所述第二热敏电阻的分压值控制所述电池包的工作状态，包括：

根据所述第二热敏电阻的分压值计算所述电芯的目标工作温度；

根据所述第一热敏电阻的分压值计算所述电芯的实际工作温度；

若所述电芯的实际工作温度与所述电芯的目标工作温度的差值大于第三阈值，则控制所述电池包停止工作。

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