CN216052086U - 检测装置及电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种检测装置，包括：感应部；驱动部，所述驱动部用于向所述感应部提供驱动信号；检测部，所述检测部用于检测所述感应部的感应电容因施加的驱动信号而生成的电信号。本公开还提供了一种电池管理系统。

Description

检测装置及电池管理系统

技术领域

本公开涉及一种检测装置及电池管理系统。

背景技术

电池随着使用，将会发生形变等。如果形变发生到一定程度，电池将会发生爆炸等安全事故。因此对于电池安全而言，需要对电池的形变进行有效地监测。目前的监测方式效果并不理想，例如使用压电传感器等，其成本过高，并且安装困难。而且为了对电池进行全面检测，需要的压电传感器数量很多。

另外，在对电池检测的过程中，如何有效地获取检测量也是所要解决的问题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题之一，本公开提供了一种检测装置及电池管理系统。

根据本公开的一个方面，一种检测装置，包括：

感应部，所述感应部设置在电池包的外表面或者内表面、或者设置在电池包的外部，当所述电池包发生形状变化时，所述感应部发生形状变化；

驱动部，所述驱动部用于向所述感应部提供驱动信号；

检测部，所述检测部用于检测所述感应部的感应电容因施加的驱动信号而生成的电信号，

其中，当所述电池包发生形状变化时，所述感应部的形状发生变化，并且所述感应部的自电容或互电容相应地发生变化，通过所述驱动部向感应部施加驱动信号，并且通过所述检测部检测因自电容或互电容发生变化而引起的电信号的变化来得到所述电池包的形状变化量。

根据本公开的至少一个实施方式，所述检测部还包括第一电容，所述第一电容与所述感应部连接，以便接收来自所述感应部的电荷，并且所述检测部通过测量与所述第一电容相关的电压值来得到所述电池包的形状变化。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一电容通过第一开关或者第一阻抗连接至所述感应部，

在所述第一电容通过第一开关连接至所述感应部的情况下，当所述驱动部提供驱动信号时，所述第一开关断开，当所述驱动部被控制为不提供驱动信号时，所述第一开关导通，以便将所述感应部的电荷转移至所述第一电容，

在所述第一电容通过第一阻抗连接至所述感应部的情况下，第一阻抗的阻抗值足够大，以便防止在所述驱动部提供驱动信号时，电流经由所述第一阻抗流入所述第一电容。

根据本公开的至少一个实施方式，所述驱动部的驱动信号由控制器的第一输入输出口提供，并且通过所述控制器的第二输入输出口来进行检测。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一电容的第一端通过第一开关或第一阻抗连接至所述感应部，所述第一电容的第二端接地；或者

所述第一电容的第一端通过第一开关或第一阻抗连接至所述感应部，所述第一电容的第二端连接第二阻抗和第三阻抗的连接点，所述第二阻抗的第一端和第三阻抗的第一端连接构成连接点，所述第二阻抗的第二端连接所述控制器的供电电压，所述第三阻抗的第二端接地。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一电容的第一端通过第一开关或第一阻抗连接至所述感应部，所述第一电容的第二端接地，并且所述第一电容的第一端连接第二电容的第一端，所述第二电容的第二端连接所述控制器的供电电压。

根据本公开的至少一个实施方式，所述驱动信号为脉冲电压信号，在所述第一电容通过第一阻抗连接至所述感应部的情况下，所述第一电容和第一阻抗的阻容电路的时间常数大于脉冲电压信号的脉冲的持续时间。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一电容的两端并联有重置开关，以便对所述第一电容的电荷进行释放。

根据本公开的至少一个实施方式，所述感应部的数量为多个，并且至少两个感应部能够共用一个所述第一电容。

根据本公开的至少一个实施方式，所述控制器至少包括两个输入输出口，并且两个输入输出口分别连接两个感应部，在两个输入输出口之间连接所述第一电容与第一开关或第一阻抗的串联电路，当通过两个输入输出口中的一个输入输出口对两个感应部中的一个感应部施加驱动信号时，两个输入输出口中的另一个输入输出口接地。

根据本公开的至少一个实施方式，所述控制器至少包括两个以上输入输出口，并且两个以上输入输出口分别连接两个感应部，两个以上输入输出口分别连接第一开关或第一阻抗，并且各个第一开关或第一阻抗通过所述第一电容接地。

根据本公开的至少一个实施方式，所述控制器至少包括两个以上输入输出口，并且两个以上输入输出口分别连接两个感应部，两个以上输入输出口分别连接第一开关或第一阻抗，并且各个第一开关或第一阻抗通过所述第一电容连接第二阻抗和第三阻抗的连接点，所述第二阻抗的第一端和第三阻抗的第一端连接构成连接点，所述第二阻抗的第二端连接所述控制器的供电电压，所述第三阻抗的第二端接地。

根据本公开的至少一个实施方式，还包括多路复用器，所述感应部的数量为多个，并且通过所述多路复用器的选择，至少两个感应部能够共用一个所述第一电容。

根据本公开的至少一个实施方式，所述多路复用器选择一个感应部时，向该一个感应部提供驱动信号，并且通过所述第一电容接收因驱动信号和该一个感应部的感应电容所产生的电荷，然后所述多路复用器选择另一个感应部，并且通过所述第一电容来接收所述另一个感应部的电荷。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第二阻抗和第三阻抗为电容或电阻。

根据本公开的另一方面，一种电池管理系统，包括：所述的检测装置。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1为本公开的一个实施方式的设置有电池安全检测装置的电池装置的结构示意图。

图2为本公开的又一个实施方式的设置有电池安全检测装置的电池装置的结构示意图。

图3为本公开的一个实施方式的电池安全检测装置的应变感应部的结构示意图。

图4为本公开的一个实施方式的电池安全检测装置的应变感应部的应变感应器件的结构示意图。

图5为本公开的又一个实施方式的电池安全检测装置的应变感应部的结构示意图。

图6为本公开的一个实施方式的电池安全检测装置的应变感应部的应变感应器件的导电元件之间能够组成互电容器的方式的示意图之一。

图7为本公开的又一个实施方式的电池安全检测装置的应变感应部的结构示意图。

图8为本公开的又一个实施方式的电池安全检测装置的应变感应部的应变感应器件之一的结构示意图。

图9为本公开的又一个实施方式的电池安全检测装置的应变感应部的应变感应器件之二的结构示意图。

图10为本公开的又一个实施方式的电池安全检测装置的应变感应部的应变感应器件的结构示意图。

图11为图10中示出的应变感应器件的第一子阵列的结构示意图。

图12为图10中示出的应变感应器件的第二子阵列的结构示意图。

图13为本公开的又一个实施方式的电池安全检测装置的应变感应部的应变感应器件的结构示意图。

图14为本公开的一个实施方式的电池安全检测装置的驱动检测部的结构示意图。

图15为本公开的一个实施方式的电池安全检测装置的电路示意图。

图16为本公开的一个实施方式的电池安全检测装置的电路示意图。

图17为本公开的一个实施方式的电池安全检测装置的电路示意图。

图18为根据本公开的一个实施方式的电池管理系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。

除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。

在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。

当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。

本公开提供了一种电池安全检测装置，其中该电池安全检测装置至少可以用于检测电池的形变，其中该形变可以是电池鼓包型形变，也可以是电池受到外部挤压后所形成的形变。外部挤压的原因例如可以包括碰撞或者加速度等。

下文结合图1至图18对本公开的电池安全检测装置以及电池管理系统做详细说明。

根据本公开的一个实施方式，电池安全检测装置，包括：

至少一个应变感应部12，至少一个应变感应部12被设置在电池装置10的电池11的至少一个表面上，应变感应部12至少能够基于电池装置10的电池11的形变生成应变电信号，应变电信号至少指示形变的发生；

其中，应变感应部12包括至少一个应变感应器件121，应变感应器件121包括多个导电元件1211，多个导电元件1211均匀排列成二维阵列，每个导电元件1211与其他导电元件1211之间均绝缘；应变感应器件121能够响应于电池的形变而使得二维阵列的与电池的形变对应的位置发生形变，应变感应部12基于二维阵列的形变生成应变电信号。

导电元件1211可以为片状导电薄膜，例如ITO(氧化铟锡)。

由图1可以看出，电池装置10可以只包括一个电池11，电池11可以是包括多个电池单体的电池组，也可以是电池单体。由图2可以看出，电池装置10包括多个电池11，图2示例性地示出了四个电池11，电池11可以是包括多个电池单体的电池组，也可以是电池单体。

图1中示出的电池安全检测装置具有四个应变感应部12，四个应变感应部12分别设置在电池11的四个侧面与壳体15之间。应变感应部12也可以设置在电池11的顶面与壳体15之间，也可以设置在电池11的底面与壳体15之间。

图2中示出的电池装置10的各个电池11之间设置有应变感应部12，电池11的侧面与壳体15之间也设置有应变感应部12。

本领域技术人员应当理解，图1和图2示出的电池11的数量、应变感应部12的设置位置均是示例性的。

对于上述实施方式的电池安全检测装置，应变电信号包括二维阵列的任意一个导电元件1211的自电容变化信号。

对于上述实施方式的电池安全检测装置，应变电信号包括二维阵列的相邻的两个导电元件1211之间的互电容变化信号。

根据本公开的一个实施方式的电池安全检测装置，如图4所示，二维阵列包括沿第一方向排列的多个导电元件1211以及沿第二方向排列的多个导电元件1211，第一方向垂直于第二方向。

上述实施方式中，相邻的两个导电元件1211为沿第一方向相邻的两个导电元件或者沿第二方向相邻的两个导电元件，第一方向垂直于第二方向。

根据本公开的可替换的优选实施方式的电池安全检测装置，应变电信号包括二维阵列的任意两个不相邻的导电元件1211之间的互电容变化信号。

图3示出的应变感应部12只具有一个应变感应器件121，图5示出的应变感应部12具有两个应变感应器件121。

如图5所示，应变感应部12包括两个应变感应器件121，两个应变感应器件121相对地设置，且两个应变感应器件121之间设置有绝缘间隙。

上述绝缘间隙可以通过柔性绝缘物质实现，上述绝缘间隙也可以是空气或者真空。

对于上述各个实施方式的电池安全检测装置，优选地，对应变感应器件121的所有导电元件1211同时施加驱动电信号，并同时对各个导电元件1211的自电容进行测量，如果导电元件1211的自电容发生变化则生成自电容变化信号。

对于上述各个实施方式的电池安全检测装置，优选地，对应变感应器件121的所有导电元件1211的各个导电元件1211依次施加驱动电信号，并依次对各个导电元件1211的自电容进行测量，如果导电元件1211的自电容发生变化则生成自电容变化信号。

上述各个实施方式中，基于自电容变化信号的大小判断形变程度，以及基于自电容发生变化的导电元件1211在二维阵列中的位置判断形变位置。

对于上述各个实施方式的电池安全检测装置，优选地，如图4所示，对于二维阵列的沿第一方向(图示的水平方向)排列的导电元件1211，沿第二方向划分为多组，对于多组导电元件1211的各组导电元件1211同时进行以下操作：

对于由两个相邻的导电元件1211构成的互电容器按序施加驱动电信号，并对互电容进行测量，如果互电容发生变化则生成互电容变化信号。

对于上述各个实施方式的电池安全检测装置，优选地，如图4所示，对于二维阵列的沿第一方向(图示的水平方向)排列的导电元件1211，沿第二方向划分为多组，对于多组导电元件1211的各组导电元件1211按序进行以下操作：

对于由两个相邻的导电元件1211构成的互电容器按序施加驱动电信号，并对互电容进行测量，如果互电容发生变化则生成互电容变化信号。

对于上述各个实施方式的电池安全检测装置，优选地，如图4所示，对于二维阵列的沿第二方向(图示的竖直方向)排列的导电元件1211，沿第一方向划分为多组，对于多组导电元件1211的各组导电元件1211同时进行以下操作：

对于由两个相邻的导电元件1211构成的互电容器按序施加驱动电信号，并对互电容进行测量，如果互电容发生变化则生成互电容变化信号。

对于上述各个实施方式的电池安全检测装置，优选地，如图4所示，对于二维阵列的沿第二方向(图示的竖直方向)排列的导电元件1211，沿第一方向划分为多组，对于多组导电元件1211的各组导电元件1211按序进行以下操作：

对于由两个相邻的导电元件1211构成的互电容器按序施加驱动电信号，并对互电容进行测量，如果互电容发生变化则生成互电容变化信号。

对于上述各个实施方式的电池安全检测装置，优选地，如图4所示，对于二维阵列的沿第一方向(图示的水平方向)排列的导电元件1211，沿第二方向划分为多组，对于多组导电元件1211的各组导电元件1211同时进行以下操作：

对于具有预定导电元件间隔的两个导电元件1211构成的互电容器按序施加驱动电信号，并对互电容进行测量，如果互电容发生变化则生成互电容变化信号。

对于上述各个实施方式的电池安全检测装置，优选地，如图4所示，对于二维阵列的沿第二方向(图示的竖直方向)排列的导电元件1211，沿第一方向划分为多组，对于多组导电元件1211的各组导电元件1211同时进行以下操作：

对于具有预定导电元件间隔的两个导电元件1211构成的互电容器按序施加驱动电信号，并对互电容进行测量，如果互电容发生变化则生成互电容变化信号。

对于上述各个实施方式的电池安全检测装置，优选地，如图4所示，对于二维阵列的沿第一方向(图示的水平方向)排列的导电元件1211，沿第二方向划分为多组，对于多组导电元件1211的各组导电元件1211按序进行以下操作：

对于具有预定导电元件间隔的两个导电元件1211构成的互电容器按序施加驱动电信号，并对互电容进行测量，如果互电容发生变化则生成互电容变化信号。

对于上述各个实施方式的电池安全检测装置，优选地，如图4所示，对于二维阵列的沿第二方向(图示的竖直方向)排列的导电元件1211，沿第一方向划分为多组，对于多组导电元件1211的各组导电元件1211按序进行以下操作：

对于具有预定导电元件间隔的两个导电元件1211构成的互电容器按序施加驱动电信号，并对互电容进行测量，如果互电容发生变化则生成互电容变化信号。

图7为本公开的又一个实施方式的电池安全检测装置的应变感应部的结构示意图。图8为本公开的又一个实施方式的电池安全检测装置的应变感应部的应变感应器件之一的结构示意图。图9为本公开的又一个实施方式的电池安全检测装置的应变感应部的应变感应器件之二的结构示意图。

如图7至图9所示，电池安全检测装置的应变感应部包括第一应变感应器件121以及第二应变感应器件122，导电元件为导电条，第一应变感应器件121包括沿第一方向(图示水平方向)排列的多个第一导电条1211，第二应变感应器件122包括沿第二方向(图示竖直方向)排列的多个第二导电条1221，相邻的两个第一导电条1211之间绝缘，相邻的两个第二导电条1221之间绝缘，第一方向垂直于第二方向。

其中，应变电信号包括第一应变感应器件121的各个第一导电条1211与第二应变感应器件122的各个第二导电条1221之间的互电容变化信号。

如图5所示，根据本公开的又一个实施方式，应变感应部12包括第一应变感应器件以及第二应变感应器件，第一应变感应器件包括第一矩形导电元件阵列，第一矩形导电元件阵列的各个第一导电元件之间绝缘，第二应变感应器件包括第二矩形导电元件阵列，第二矩形导电元件阵列的各个第二导电元件之间绝缘，第一矩形导电元件阵列的各个第一导电元件与第二矩形导电元件阵列的各个第二导电元件相对设置。

其中，应变电信号包括第一矩形导电元件阵列与第二矩形导电元件阵列的相对设置的第一导电元件与第二导电元件之间的互电容变化信号。

图7至9示出了本公开的又一个实施方式的应变感应器件121的结构示意图。

如图7至9所示，电池安全检测装置的应变感应部12的应变感应器件121的二维阵列包括第一子阵列(V1、V2、V3、V4)以及第二子阵列(H1、H2、H3、H4)，第一子阵列与第二子阵列设置在同一平面区域之内；

第一子阵列包括多个第一串联导电元件组(V1、V2、V3、V4)，第一串联导电元件组包括沿第一方向串联的多个导电元件，多个第一串联导电元件组沿第二方向排列；各个第一串联导电元件组之间绝缘；

第二子阵列包括多个第二串联导电元件组(H1、H2、H3、H4)，第二串联导电元件组包括沿第二方向串联的多个导电元件，多个第二串联导电元件组沿第一方向排列；各个第二串联导电元件组之间绝缘；

第一子阵列与第二子阵列之间绝缘；

第一方向与第二方向互相垂直。

本领域技术人员应当理解，图3、图5中示出的应变感应器件121可以采用图7至图9中示出的应变感应器件121。

本领域技术人员应当理解，图7至图9中示出的第一子阵列的第一串联导电元件组的数量以及第二子阵列的第二串联导电元件组的数量仅是示例性的。

本实施方式的电池安全检测装置，第一子阵列的导电元件的形状与第二子阵列的导电元件的形状相同。

导电元件可以采用如图7至9中的菱形形状，也可以采用其他形状，图7至图9中示出的导电元件的形状仅是优选的形状。

对于上述实施方式的电池安全检测装置，优选地，对第一子阵列的所有第一串联导电元件组以及第二子阵列的所有第二串联导电元件组同时施加驱动电信号，并同时对第一子阵列的所有第一串联导电元件组以及第二子阵列的所有第二串联导电元件组的自电容进行测量，如果自电容发生变化则生成自电容变化信号。

对于上述实施方式的电池安全检测装置，优选地，基于第一子阵列的至少一个自电容发生变化的第一串联导电元件组在第一子阵列中的位置信息以及第二子阵列的至少一个自电容发生变化的第二串联导电元件组在第二子阵列中的位置信息确定二维阵列的形变位置。

对于上述实施方式的电池安全检测装置，优选地，对第一子阵列的所有第一串联导电元件组以及第二子阵列的所有第二串联导电元件组同时施加驱动电信号，并同时对第一子阵列的各个第一串联导电元件组与第二子阵列的各个第二串联导电元件组形成的各个互电容器的互电容进行测量，如果互电容发生变化则生成互电容变化信号。

对于上述实施方式的电池安全检测装置，优选地，基于互电容发生变化的互电容器的第一串联导电元件组在第一子阵列中的位置信息，以及第二串联导电元件组在第二子阵列中的位置信息，确定二维阵列的形变位置。

对于上述各个实施方式的电池安全检测装置，如图3和图5所示，应变感应部12还包括第一衬底层125以及第二衬底层126，应变感应器件121设置在第一衬底层125与第二衬底层126之间，并被第一衬底层125以及第二衬底层126保持。

优选地，第一衬底层125以及第二衬底层126均为绝缘材料。

优选地，第一衬底层125与第二衬底层126均为柔性衬底。

优选地，两个应变感应器件121分别设置在第一衬底层125上以及第二衬底层126上。

根据本公开的优选实施方式的电池安全检测装置，应变感应部12还包括支撑部124，支撑部124设置在第一衬底层125与第二衬底层126之间。

优选地，支撑部124设置在第一衬底层125与第二衬底层126的边缘处。

其中，支撑部124包括多个分立的支撑部，或者，支撑部124为一体结构。

上述各个实施方式的电池安全检测装置的应变感应部12能够被设置在两个相邻的电池11之间。

上述各个实施方式的电池安全检测装置的应变感应部12能够被设置在电池11与壳体15之间，应变感应部12还能够基于电池装置10的壳体15的形变生成应变电信号。

对于上述各个实施方式的电池安全检测装置，优选地，如图11所示，电池安全检测装置还包括驱动检测部13，驱动检测部13对应变感应部12施加驱动电信号以及对应变感应部12生成的应变电信号进行检测。

优选地，驱动检测部13包括：

驱动电路，驱动电路用于向应变感应部12提供驱动电信号；检测电路，检测电路用于对应变电信号进行检测；以及控制器，控制器控制驱动电路向应变感应部12提供驱动信号，以及对检测电路获得的应变电信号进行处理，生成处理后的应变电信号。

优选地，驱动检测部13还包括存储器，存储器对控制器处理后的应变电信号进行存储。

如图14所示，驱动检测部13可以包括驱动电路131、检测电路132、控制器133和存储器134。

驱动电路可以接收来自控制器133信号向应变感应部12提供驱动信号，并且检测电路132检测根据该驱动信号产生的电容信号。

无论是自电容感应方式还是互电容感应方式，对于每个所形成的电容均可以通过驱动电路提供驱动信号并且检测电路来接收检测信号的方式来得到所形成的电容值。

图15示出了根据本公开的实施例的电路结构。如图15所示，电路1301可以为第一种结构。开关S1通过导通断开来向应变感应部12提供驱动信号，其中所提供的电压V可以为预设电压。通过这种方式来实现驱动信号提供的目的。

在进行检测时，可以使得开关S1断开，通过第一电阻R1、第一电容C1和第二开关S2构成的电路来测量被测电容Ca的电压。第一电阻R1、第一电容C1的位置可以互换。

其中第一电阻R1也可以为其他形式，例如电感、电容形式，或者任意组合形式。其中也可以是一个或多个电阻、电感、电容或者其任意组合的形式。另外也可以采用二极管等形式，因此本文中的第一电阻等同于其他形式。不管采用那种形式，其必须有足够大的阻抗，以便防止在施加电压V的时候，电荷流入电容C1中。

第一电容C1的一端通过第一电阻R1与被测电容Ca连接，第一电容C1的另一端可以接地，并且第一电容C1的两端并联第二开关S2。第一电容C1的形式可以为一个或多个电容，并且第一电容C1用于从被测电容Ca处得到电荷，第一电容C1的电容值可以大于被测电容Ca的电容值几个数量级，以便提高检测分辨率。另外，第一电容C1和第一电阻R1的阻容电路的时间常数大于预设电压施加到被测电容Ca的脉冲的持续时间。并且和被测电容Ca和第一电阻R1的阻容电路的时间常数大于预设电压施加到被测电容Ca的脉冲的持续时间。

第二开关S2可以被导通，以便重置(消除)第一电容C1的电荷。

另外第二开关S2也可以与R1和S1的连接节点相连，这样也可以重置第一电容C1的电荷。

在通过第一电容C1来测量被测电容Ca的过程中，可以进行多次重复的测量，即导通第一开关S1向被测电容Ca施加预设电压V，然后断开第一开关S1，并且将被测电容Ca的电荷转移到第一电容C1上。

在本公开中，预设电压可以为脉冲电压或者其他波形的电压，与R1和Ca的阻容电路时间常数和R1和C1的阻容电路时间常数相比，该电压具有相对端的周期，从而防止预设电压施加期间通过R1向电容C1施加电流。

在该实施方式中，需要停止预设电压充分时间，以便允许电荷在被测电容Ca和第一电容C1之间移动。其中该充分时间根据被测电容Ca、第一电阻R1、和第一电容C1电路的时间常数来确定。

此外当测量第一电容C1的电荷时，可以通过比较电路或者采用模数转换器来进行测量。在采用比较电路的情况下，可以将第一电容C1两端的电压与预设阈值进行比较，在使用模数转换器时可以通过选择模数转换器的位数来提高测量精度。在一次测量完成后，通过开关S2来重置第一电容C1。

此外，开关S1和S2的功能可以通过控制器133的输入输出口来进行实现。

在电路1301中，第一电容C1接地。但是为了提高检测能力，在第二种形式电路1302中，第一电容C1的接地端可以连接补偿电路，其中补偿电路可以包括在供电电压VCC和接地端之间串联的两个电阻R2和R3，两个电阻的连接点连接第一电容C1的另一端。其中该两个电阻可以变换成其他形式，例如电容、电感、或者电容、电感和电阻的任意组合等。另外在对多个被测电容Ca进行测量的情况下，多个第一电容C1可以共用一个补偿电路，从而补偿在采用控制器(取代S1和S2)的情况下，控制器电源电压VCC的波动情况。控制器第1端口1来提供预设电压，第2端口2来进行重置电容C1。此外，可以通过控制器的第2端口来进行电压的读取，从而获取检测值。此外，也可以通过第1端口来进行电压读取，从而获取检测值。

此外，对于第三种形式电路1303中，可以进一步地提高电容检测能力。在电路1303中，可以通过电容C1和C2来实现电压补偿，其中第一电容C1和第二电容C2的一端连接到第一电阻R1，第一电容C1的另一端连接到地，第二电容C2的另一端连接到控制器的供电电压VCC。这样通过测量C1和R1连接点的电压来对被测电容Ca的感应电压进行测量。

通过第三种形式电路1303，可以补偿与控制器133相关的电源电压波动所引起的波动等。

需要注意的是，在测量多个感应电容的情况下，对多个感应电容的每个感应电容均使用一种形式电路，也可以对一部分使用一种形式电路，对另一部分使用另一种形式电路。

此外，在本公开的技术方案中，也可以使用一个第一电容C1来对多个被测电容进行测量。

图16示出了根据本公开的进一步实施方式。在图16中提供了各种形式的电路，其中该各种形式的电路可以在多个被测电容Ca中共享检测通道。电路1310可以包括电阻1312、第一电容1311和第一开关1313。对于每个被测电容Ca，其检测方式与图15中对应的电路相同。例如在对被测电容Ca1进行检测时，控制器133的第一端口1可以提供预设电压，而控制器133的第二端口2可以接地。当激励完成之后，第一端口1可以为高阻状态，第二端口2继续接地，这样允许电荷从电容Ca1转移到第一电容1311，从而通过测量第一电容1311的两端电压来得到电容Ca1的感应电压。对于电容Ca2的测量，第二端口2提供预设电压，第一端口1可以接地，基于相同的道理，通过测量第一电容1311两端的电压可以得到电容Ca2的感应电压。其中电阻1312可以为电阻、电感、电容的任意一种或其组合，且阻抗值需要足够大。

第一电容1311的电容值可以大于被测电容Ca1和Ca2的电容值几个数量级，以便提高检测分辨率。另外，第一电容1311和第一电阻1312的阻容电路的时间常数大于预设电压施加到被测电容Ca1和Ca2的脉冲的持续时间。并且和被测电容Ca1和Ca2和第一电阻1312的阻容电路的时间常数大于预设电压施加到被测电容Ca1和Ca2的脉冲的持续时间。

第一开关1313可以被导通，以便重置(消除)第一电容1311的电荷。

电路1320示出了另一种形式的电路，其可以包括第一电阻1322、第二电阻1323和第一电容1321。其中电阻1322和1323可以为电阻、电感、电容的任意一种或其组合，且阻抗值需要足够大。

例如在对被测电容Ca1进行检测时，控制器133的第一端口1可以提供预设电压。当激励完成之后，第一端口1可以为高阻状态这样允许电荷从电容Ca1转移到第一电容1321，从而通过测量第一电容1321的两端电压来得到电容Ca1的感应电压。对于电容Ca2的测量，第二端口2提供预设电压，基于相同的道理，通过测量第一电容1321两端的电压可以得到电容Ca2的感应电压。

第一电容1321的电容值可以大于被测电容Ca1和Ca2的电容值几个数量级，以便提高检测分辨率。另外，第一电容1321和第一电阻1322或第二电阻1323的阻容电路的时间常数大于预设电压施加到被测电容Ca1和Ca2的脉冲的持续时间。并且和被测电容Ca1和Ca2和第一电阻1322或第二电阻1323的阻容电路的时间常数大于预设电压施加到被测电容Ca1和Ca2的脉冲的持续时间。

此外，可以在第一电容1321两端并联开关，以重置第一电容。

电路1330示出了与电路1302和1303相对应的电路。其中通过一个第一电容1331来对两个被测电容进行测量。电路1330与电路1320的区别在于，第一电容1331连接到第一阻抗1334和第二阻抗1335之间的连接点。第一阻抗1334和第二阻抗1335也可以为电容、电感和电阻中任意形式或者其组合。第一阻抗1334接地，第二阻抗1335连接控制器133的供电电压VCC。这样可以消除供电电压所带来的干扰。第一电阻1332和第二电阻1333的描述可以分别参照电阻1322和1323的描述。

虽然上面说明了可以一个第一电容来测量两个被测电容的情况，但是本领域的技术人员应当理解，其可以测量更多的被测电容。

另外，对于测量多个被测电容的情况，可以采用多路复用器。图17示出了采用多路复用器的一种情况。电路1340可以包括多路复用器1341、第一电阻1343、第一电容1342和第一开关1344。

控制器133的第一端口1可以提供多路复用器的选择信号，以便对多个被测电容Ca1、Ca2、……Can中的一个进行选择。并且第二端口2可以提供预设电压，在选定一个被测电容时，与其对应的多路复用器中的开关导通，并且被施加预设电压，通过第一电容1342接收被选择的被测电容的电荷，通过测量第一电容两端的电压来得到被选择电容的感应电压。对于第一电阻1343、和第一开关1344等的描述，可以参见以上。此外，在本公开中，图15至图17中所描述的第一电阻也可以为开关的形式，在进行电荷转移时，开关导通。本公开还提供了一种电池管理系统，包括上述任一个实施方式的电池安全检测装置。图18示出了该电池管理系统，其中上面描述的驱动检测部13可以集成至芯片中，并且芯片的管脚应变感应部连接。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (14)

1.一种检测装置，其特征在于，包括：

感应部，所述感应部设置在电池包的外表面或者内表面、或者设置在电池包的外部，当所述电池包发生形状变化时，所述感应部发生形状变化；

驱动部，所述驱动部用于向所述感应部提供驱动信号；

检测部，所述检测部用于检测所述感应部的感应电容因施加的驱动信号而生成的电信号，

其中，当所述电池包发生形状变化时，所述感应部的形状发生变化，并且所述感应部的自电容或互电容相应地发生变化，通过所述驱动部向感应部施加驱动信号，并且通过所述检测部检测因自电容或互电容发生变化而引起的电信号的变化来得到所述电池包的形状变化量，

所述检测部还包括第一电容，所述第一电容与所述感应部连接，以便接收来自所述感应部的电荷，并且所述检测部通过测量与所述第一电容相关的电压值来得到所述电池包的形状变化，所述第一电容通过第一开关或者第一阻抗连接至所述感应部，在所述第一电容通过第一开关连接至所述感应部的情况下，当所述驱动部提供驱动信号时，所述第一开关断开，当所述驱动部被控制为不提供驱动信号时，所述第一开关导通，以便将所述感应部的电荷转移至所述第一电容，在所述第一电容通过第一阻抗连接至所述感应部的情况下，第一阻抗的阻抗值足够大，以便防止在所述驱动部提供驱动信号时，电流经由所述第一阻抗流入所述第一电容。

2.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述驱动部的驱动信号由控制器的第一输入输出口提供，并且通过所述控制器的第二输入输出口来进行检测。

3.如权利要求2所述的检测装置，其特征在于，

所述第一电容的第一端通过第一开关或第一阻抗连接至所述感应部，所述第一电容的第二端接地；或者

所述第一电容的第一端通过第一开关或第一阻抗连接至所述感应部，所述第一电容的第二端连接第二阻抗和第三阻抗的连接点，所述第二阻抗的第一端和第三阻抗的第一端连接构成连接点，所述第二阻抗的第二端连接所述控制器的供电电压，所述第三阻抗的第二端接地。

4.如权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述第一电容的第一端通过第一开关或第一阻抗连接至所述感应部，所述第一电容的第二端接地，并且所述第一电容的第一端连接第二电容的第一端，所述第二电容的第二端连接所述控制器的供电电压。

5.如权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述驱动信号为脉冲电压信号，在所述第一电容通过第一阻抗连接至所述感应部的情况下，所述第一电容和第一阻抗的阻容电路的时间常数大于脉冲电压信号的脉冲的持续时间。

6.如权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述第一电容的两端并联有重置开关，以便对所述第一电容的电荷进行释放。

7.如权利要求2至6中任一项所述的检测装置，其特征在于，所述感应部的数量为多个，并且至少两个感应部能够共用一个所述第一电容。

8.如权利要求7所述的检测装置，其特征在于，所述控制器至少包括两个输入输出口，并且两个输入输出口分别连接两个感应部，在两个输入输出口之间连接所述第一电容与第一开关或第一阻抗的串联电路，当通过两个输入输出口中的一个输入输出口对两个感应部中的一个感应部施加驱动信号时，两个输入输出口中的另一个输入输出口接地。

9.如权利要求7所述的检测装置，其特征在于，所述控制器至少包括两个以上输入输出口，并且两个以上输入输出口分别连接两个感应部，两个以上输入输出口分别连接第一开关或第一阻抗，并且各个第一开关或第一阻抗通过所述第一电容接地。

10.如权利要求7所述的检测装置，其特征在于，所述控制器至少包括两个以上输入输出口，并且两个以上输入输出口分别连接两个感应部，两个以上输入输出口分别连接第一开关或第一阻抗，并且各个第一开关或第一阻抗通过所述第一电容连接第二阻抗和第三阻抗的连接点，所述第二阻抗的第一端和第三阻抗的第一端连接构成连接点，所述第二阻抗的第二端连接所述控制器的供电电压，所述第三阻抗的第二端接地。

11.如权利要求1至6中任一项所述的检测装置，其特征在于，还包括多路复用器，所述感应部的数量为多个，并且通过所述多路复用器的选择，至少两个感应部能够共用一个所述第一电容。

12.如权利要求11所述的检测装置，其特征在于，所述多路复用器选择一个感应部时，向该一个感应部提供驱动信号，并且通过所述第一电容接收因驱动信号和该一个感应部的感应电容所产生的电荷，然后所述多路复用器选择另一个感应部，并且通过所述第一电容来接收所述另一个感应部的电荷。

13.如权利要求3或10所述的检测装置，其特征在于，所述第二阻抗和第三阻抗为电容或电阻。

14.一种电池管理系统，其特征在于，包括：权利要求1至13中任一项所述的检测装置。

Images