CN219096497U - 一种电池管理系统的开关控制电路、电池管理系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电池管理系统的开关控制电路、电池管理系统及车辆。该开关控制电路应用于电池管理系统；所述开关控制电路，包括：检测模块，所述检测模块与电池连接，所述检测模块用于检测所述电池的参数信息，并输出检测信号；至少两个驱动模块，每一所述驱动模块分别与所述检测模块连接，所述驱动模块用于根据所述检测信号，生成第一驱动信号；开关模块，所述开关模块连接于所述电池与所述电池管理系统的输出端之间，所述开关模块与每一所述驱动模块连接，所述开关模块用于响应于所述第一驱动信号导通或关断。本实用新型实施例中驱动模块的冗余设计避免了由于驱动模块失效造成电池管理系统无法工作的情况，提高了电池管理系统的工作稳定性。

Description

一种电池管理系统的开关控制电路、电池管理系统及车辆

技术领域

本实用新型涉及电池管理技术领域，尤其涉及一种电池管理系统的开关控制电路、电池管理系统及车辆。

背景技术

相关技术中，电池管理系统的控制电路的驱动设计存在失效风险。考虑到电池管理系统的重要性，当电池管理系统的驱动失效时，会严重影响汽车运行的安全性。因此，为保证汽车电池系统安全可靠，针对电池管理系统设置多驱动的设计是十分必要的。

实用新型内容

本实用新型提供了一种电池管理系统的开关控制电路、电池管理系统及车辆，以保证汽车电池管理系统的运行稳定。

根据本实用新型的一方面，提供了一种开关控制电路，所述开关控制电路应用于电池管理系统，所述电池管理系统包括电池，所述电池与所述电池管理系统的输出端形成电池回路；所述开关控制电路，包括：

检测模块，所述检测模块与电池连接，所述检测模块用于检测所述电池的参数信息，并输出检测信号；

至少两个驱动模块，每一所述驱动模块分别与所述检测模块连接，所述驱动模块用于根据所述检测信号，生成第一驱动信号；

开关模块，所述开关模块连接于所述电池与所述电池管理系统的输出端之间，所述开关模块与每一所述驱动模块连接，所述开关模块用于响应于所述第一驱动信号导通或关断。

可选地，所述开关模块，包括：

至少两条开关支路，至少两条所述开关支路并联连接，一条所述开关支路对应连接于一个所述驱动模块，所述开关支路用于根据所述驱动模块的第一驱动信号导通或关断。

可选地，所述开关支路包括至少两个开关晶体管；

每个所述开关支路的所述开关晶体管串联连接，所述开关晶体管的控制端与对应的所述驱动模块连接；所述开关晶体管用于响应于所述第一驱动信号导通或关断，以控制所述电池向所述电池管理系统的输出端输出的电能。

可选地，所述检测模块，包括：

采样电阻，所述采样电阻的第一端和第二端串联连接于所述电池回路，所述采样电阻的输出端与所述驱动模块连接，所述采样电阻用于采集所述电池回路中的电流信号，并生成第一检测信号输出至所述驱动模块；其中，所述检测信号包括所述第一检测信号；

所述驱动模块用于响应于所述第一检测信号，并将所述第一检测信号与预设阈值进行比较，当第一检测信号大于预设阈值时，生成第一驱动信号，以控制所述开关模块关断。

可选地，所述开关控制电路，还包括：

控制模块，所述控制模块与所述驱动模块连接，所述控制模块用于根据所述第一驱动信号生成第一控制指令。

可选地，所述开关控制电路，还包括：

通信模块和上位机，所述通信模块连接于所述控制模块与所述上位机之间；

所述通信模块用于将所述第一控制指令传输至所述上位机；

所述上位机用于根据所述第一控制指令，生成故障信息。

可选地，所述检测模块，还包括：

电压采样单元，所述电压采样单元与所述电池连接，所述电压采样单元用于采集所述电池输出的电压信号，并生成第二检测信号输出至所述驱动模块；其中，所述检测信号还包括所述第二检测信号；

温度检测单元，所述温度检测单元设置于所述电池的表面，所述温度检测单元用于检测所述电池的温度信息，并生成第三检测信号输出至所述驱动模块；其中，所述检测信号包括第三检测信号。

可选地，所述控制模块分别与所述检测模块和所述驱动模块连接，所述控制模块还用于根据所述第二检测信号和/或所述第三检测信号，生成第二控制指令；

所述驱动模块还用于响应于所述第二控制指令，生成第二驱动信号；

所述开关模块还用于根据所述第二驱动信号导通，以使所述电池向所述电池管理系统的输出端供电；或者，根据所述第二驱动信号关断，以使所述电池停止向所述电池管理系统的输出端供电。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种电池管理系统,包括：以上任意实施例所述的开关控制电路、电池和电池管理系统的输出端；

所述电池管理系统的输出端包括第一输出端和第二输出端；所述开关控制电路的开关模块连接于所述电池的第一极和所述第一输出端之间，所述开关控制电路的检测模块连接于所述电池的第二极与所述第二输出端之间；

所述开关控制电路用于控制所述电池向所述电池管理系统的输出端输出的电能。

根据本实用新型的又一方面，提供了一种车辆，包括：以上任意实施例所述的开关控制电路，或上一实施例所述的电池管理系统。

本实用新型实施例在开关控制电路中设置至少两个驱动模块，多个驱动模块均可以接收检测模块的检测信号，并且多个驱动模块均可以依据检测信号生成第一驱动信号。除此以外，每个驱动模块均可以单独工作。开关控制电路中驱动模块的冗余设计避免了由于驱动模块失效造成电池管理系统无法工作的情况，提高了电池管理系统的工作稳定性。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种开关控制电路的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的另一种开关控制电路的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的又一种开关控制电路的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的又一种开关控制电路的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种短路保护机制的示意图；

图6是本实用新型实施例提供的一种过流保护机制的示意图；

图7是本实用新型实施例提供的一种电池管理系统的结构示意图；

图8是本实用新型实施例提供的一种车辆的结构示意图；

图9是本实用新型实施例提供的另一种车辆的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1是本实用新型实施例提供的一种开关控制电路的结构示意图。开关控制电路应用于电池管理系统，参照图1，电池管理系统包括电池400，电池400与电池管理系统的输出端形成电池回路；开关控制电路，包括：

检测模块100，检测模块100与电池400连接，检测模块100用于检测电池400的参数信息，并输出检测信号；

至少两个驱动模块200，每一驱动模块200分别与检测模块100连接，驱动模块200用于根据检测信号，生成第一驱动信号；

开关模块300，开关模块300连接于电池400与电池管理系统的输出端之间，开关模块300与每一驱动模块200连接，开关模块300用于响应于第一驱动信号导通或关断。

具体地，电池400的参数信息具体包括电压信息、电流信息以及温度信息等。检测模块100连接于电池400与电池管理系统的输出端之间，以对电池400的参数信息进行检测，并将检测得到的检测信号发送至驱动模块200中。示例性的，驱动模块200接收到检测信号后，对检测信号进行解析并验证。当电池400的各项参数信息均处于正常范围内时，驱动模块200生成第一驱动信号，并将该第一驱动信号发送至开关模块300。开关模块300接收到驱动模块200的第一驱动信号后，开关模块300导通。此时，开关控制电路导通，电池400对外输出电能。

本实用新型实施例提供的开关控制电路中具有至少两个驱动模块200，且均与检测模块100连接。以开关控制电路中具有两个驱动模块200为例，两个驱动模块200可以同时接收检测模块100发送的检测信号。示例性的，驱动模块200接收到检测模块100的检测信号后，两个驱动模块200可以均生成第一驱动信号，并将第一驱动信号发送至开关模块300。可以理解，两个驱动模块200也可以在接收到检测模块100的检测信号后只有其中一个驱动模块200生成第一驱动信号。具有两个驱动模块200的开关控制电路的工作过程与具有一个驱动模块200的开关控制电路的工作过程相同，在此不再赘述。至少两个驱动模块200中只要其中一个驱动模块200能生成第一驱动信号，开关模块300即可响应于第一驱动信号导通或关断，这样设置使得至少两个驱动模块200之间互为冗余，提高了开关控制电路的开关模块300的可靠性和安全性。

本实用新型实施例在开关控制电路中设置至少两个驱动模块200，多个驱动模块200均可以接收检测模块100的检测信号，并且多个驱动模块200均可以依据检测信号生成第一驱动信号。除此以外，每个驱动模块200均可以单独工作。开关控制电路中驱动模块200的冗余设计避免了由于驱动模块200失效造成电池管理系统无法工作的情况，提高了电池管理系统的工作稳定性。

图2是本实用新型实施例提供的另一种开关控制电路的结构示意图。可选地，参照图2，开关模块300，包括：

至少两条开关支路310，至少两条开关支路310并联连接，一条开关支路310对应连接于一个驱动模块200，开关支路310用于根据驱动模块200的第一驱动信号导通或关断。

具体地，开关模块300中多个开关支路310的设计相对于单个开关支路310的设计可以有效降低开关模块300工作压力。在驱动模块200接收到检测模块100的检测信号后，驱动模块200生成第一驱动信号，并将第一驱动信号发送至与之连接开关支路310中。需要说明的是，第一驱动信号可以为电平信号，当第一驱动信号为电平信号时，例如当第一驱动信号为高电平时，开关支路310导通；当第一驱动信号为低电平时，开关支路310关断。开关支路310接收到第一驱动信号后，开关支路310导通。需要说明的是，每条开关支路310均可以工作，即当只有一条开关支路310导通时，电池管理系统也可以正常输出电能。在检测模块100检测到电池400状态异常时，检测模块100向驱动模块200发送检测信号，驱动模块200接收该检测信号后向开关支路310发送第一驱动信号，从而控制开关支路310关断。电池400的异常状态例如可以是输出电压超过预设阈值或低于预设阈值、输出电流超过预设阈值、电池400温度超过预设阈值等。至少两个开关支路310并联的设计对电池400的输出电流进行分流，降低了每条开关支路310的工作压力，提高了电池管理系统的工作稳定性。

图3是本实用新型实施例提供的又一种开关控制电路的结构示意图。可选地，参照图3，开关支路310包括至少两个开关晶体管；

每个开关支路310的开关晶体管串联连接，开关晶体管的控制端与对应的驱动模块200连接；开关晶体管用于响应于第一驱动信号导通或关断，以控制电池400向电池管理系统的输出端输出的电能。

具体地，开关支路310中的每个开关晶体管的控制端均与驱动模块200连接，以接收驱动模块200的第一驱动信号。开关晶体管接收到第一驱动信号后导通。在检测模块100检测到电池400状态异常时，检测模块100向驱动模块200发送检测信号，驱动模块200接收该检测信号后向开关晶体管发送第一驱动信号，从而控制开关晶体管关断。电池400的异常状态例如可以是输出电压超过预设阈值或低于预设阈值、输出电流超过预设阈值、电池400温度超过预设阈值等。可以理解，当开关晶体管导通时，开关晶体管所在的开关支路页随之导通。开关支路310中多个开关晶体管的设计，降低了单个开关晶体管在开关支路310导通时的工作压力，提高了电池管理系统的工作稳定性。

图4是本实用新型实施例提供的又一种开关控制电路的结构示意图。图5是本实用新型实施例提供的一种短路保护机制的示意图。图6是本实用新型实施例提供的一种过流保护机制的示意图。可选地，结合图4和图5，该开关控制电路的检测模块100，包括：

采样电阻110，采样电阻110的第一端和第二端串联连接于电池400回路，采样电阻110的输出端与驱动模块连接200，采样电阻110用于采集电池400回路中的电流信号，并生成第一检测信号；其中，检测信号包括所述第一检测信号。

驱动模块100用于响应于第一检测信号，并将第一检测信号与预设阈值进行比较，当第一检测信号大于预设阈值时，生成第一驱动信号输出至驱动模块200，以控制开关模块100关断。

具体地，采样电阻110设置于电池400回路中，对电池400的输出电流进行检测。示例性地，在实际使用中，采样电阻110对电池400回路施加在自身的电压进行检测。此时，已知采样电阻110的电压以及采样电阻110自身的电阻，通过欧姆定律即可计算出电池400回路的输出电流。参照图5，采样电阻110依据计算的输出电流生成第一检测信号，并将该第一检测信号输出至驱动模块200中。驱动模块200接收到第一检测信号后，将第一检测信号与预设阈值进行比较，当第一检测信号大于预设阈值时，生成第一驱动信号。需要说明的是，第一驱动信号包括导通信号与关断信号，当第一检测信号高于预设阈值时，驱动模块200所生成的第一驱动信号为关断信号。此时，开关模块300关断。开关控制电路通过采样电阻110的获取电池400的输出电流大小。当电池400的输出电流大于预设阈值时能够依据该电流的大小变化迅速响应，快速动作，并进行短路保护，进一步提高开关控制电路的可靠性。

可选地，在上述实施例的基础上，参照图4和图6，本实施例提供的开关控制电路，还包括：

控制模块500，控制模块500与驱动模块200连接，控制模块500用于根据第一驱动信号生成第一控制指令。

通信模块600和上位机700，通信模块600连接于控制模块500与上位机700之间；

通信模块600用于将第一控制指令传输至上位机700；

上位机700用于根据第一控制指令，生成故障信息。

示例性的，参照图6，当驱动模块200检测到流过采样电阻110的电流超过预设的阈值时，驱动模块200生成第一驱动信号。此时，该第一驱动信号为关断信号。驱动模块200将该第一驱动信号分别发送至开关模块300与控制模块500。开关模块300接收到该第一驱动信号后控制开关晶体管关断，从而断开电池400与电池管理系统的输出端的连接。控制模块接收到该第一驱动信号后，依据第一驱动信号生成第一控制信号，并将第一控制信号发送至通讯模块600。通讯模块600将该第一控制信号发送至上位机700。上位机接收该第一控制信号，并依据第一控制信号生成故障信息。示例性的，该故障信息可以包括声光报警、故障显示等。本实施例的控制模块500通过通讯模块600与上位机700进行通讯，进而对外反馈开关控制电路的运行信息，调高了电池管理系统的交互性。

可选地，继续参照图4，检测模块100还可以包括：

电压采样单元120，电压采样单元120与电池400连接，电压采样单元120用于采集电池400输出的电压信号，并生成第二检测信号输出至驱动模块200；其中，检测信号还包括所述第二检测信号；

温度检测单元130，温度检测单元130设置于电池400的表面，温度检测单元130用于检测电池400的温度信息，并生成第三检测信号输出至驱动模块200；其中，检测信号包括第三检测信号。

具体地，电池400由多个单体电池组成。电压采样单元120对电池400的输出电压以及单体电池的电压进行检测，并生成第二检测信号。电压采样单元120将第二检测信号发送至驱动模块200中。电池400在工作过程中，不可避免会产生热量，在产生热量过大时，甚至会导致电池400损坏。因此，对于电池400的温度检测也尤为重要。本实施例通过温度检测单元130对电池400的温度进行检测，并生成第三检测信号。温度检测单元130将第三检测信号发送至驱动模块200中。

可选地，继续参照图4，控制模块500分别与检测模块100和驱动模块200连接，控制模块500还用于根据第二检测信号和/或第三检测信号，生成第二控制指令；

驱动模块200还用于响应于第二控制指令，生成第二驱动信号；

开关模块300还用于根据第二驱动信号导通，以使电池400向电池管理系统的输出端供电；或者，根据第二驱动信号关断，以使电池400停止向电池管理系统的输出端供电。

具体地，示例性的，当电池400的输出电压处于正常范围内时，电压采样单元120向控制模块500发送第二检测信号；当电池400的温度处于正常范围内时，温度检测单元130向控制模块500发送第三检测信号。当控制模块500接收到第二检测信号与第三检测信号时，控制模块500生成第二控制指令，并将第二控制指令发送至驱动模块200，驱动模块200依据控制模块500发送的第二控制指令生成第二驱动信号。需要说明的是，第二驱动信号同样包括导通信号与关断信号。

可以理解，在另一种可行的实施例中，电压检测模块120与温度检测单元130在电池400异常时也可以向控制模块500发送检测信号。控制模块500接收该检测信号并解析，当解析后的数据显示电池400处于异常状态时，控制模块500生成第二控制指令，并将第二控制指令发送至驱动模块200。驱动模块200依据第二控制指令生成第二驱动信号控制开关模块300关断。示例性的，电池400的异常状态可以是电池400的输出电压值高于或低于所设阈值、电池400的温度高于或低于所设阈值。需要说明的是，电池400的输出电压阈值与温度阈值为预先设置值。

图7是本实用新型实施例提供的一种电池管理系统的结构示意图。参照图7，本实用新型实施例还提供了一种电池管理系统20,包括：以上任意实施例提供的开关控制电路30、电池400和电池管理系统的输出端；

电池管理系统的输出端包括第一输出端和第二输出端；开关控制电路30的开关模块300连接于电池400的第一极和第一输出端之间，开关控制电路30的检测模块100连接于电池400的第二极与第二输出端之间；

开关控制电路30用于控制电池400向电池管理系统的输出端输出的电能。

图8是本实用新型实施例提供的一种车辆的结构示意图。图9是本实用新型实施例提供的另一种车辆的结构示意图。结合图8和图9，本实用新型实施例还提供了一种车辆10，包括：以上任意实施例提供的开关控制电路30，或上一实施例提供的电池管理系统20。本实施例提供的车辆10具有以上任意实施例提供的开关控制电路30或上一实施例提供的电池管理系统20的有益效果，在此不再赘述。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本实用新型中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本实用新型的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种开关控制电路，其特征在于，所述开关控制电路应用于电池管理系统，所述电池管理系统包括电池，所述电池与所述电池管理系统的输出端形成电池回路；所述开关控制电路，包括：

检测模块，所述检测模块与电池连接，所述检测模块用于检测所述电池的参数信息，并输出检测信号；

至少两个驱动模块，每一所述驱动模块分别与所述检测模块连接，所述驱动模块用于根据所述检测信号，生成第一驱动信号；

开关模块，所述开关模块连接于所述电池与所述电池管理系统的输出端之间，所述开关模块与每一所述驱动模块连接，所述开关模块用于响应于所述第一驱动信号导通或关断。

2.根据权利要求1所述的开关控制电路，其特征在于，所述开关模块，包括：

至少两条开关支路，至少两条所述开关支路并联连接，一条所述开关支路对应连接于一个所述驱动模块，所述开关支路用于根据所述驱动模块的第一驱动信号导通或关断。

3.根据权利要求2所述的开关控制电路，其特征在于，所述开关支路包括至少两个开关晶体管；

每个所述开关支路的所述开关晶体管串联连接，所述开关晶体管的控制端与对应的所述驱动模块连接；所述开关晶体管用于响应于所述第一驱动信号导通或关断，以控制所述电池向所述电池管理系统的输出端输出的电能。

4.根据权利要求1至3任一项所述的开关控制电路，其特征在于，所述检测模块，包括：

采样电阻，所述采样电阻的第一端和第二端串联连接于所述电池回路，所述采样电阻的输出端与所述驱动模块连接，所述采样电阻用于采集所述电池回路中的电流信号，并生成第一检测信号输出至所述驱动模块；其中，所述检测信号包括所述第一检测信号；

所述驱动模块用于响应于所述第一检测信号，并将所述第一检测信号与预设阈值进行比较，当第一检测信号大于预设阈值时，生成第一驱动信号，以控制所述开关模块关断。

5.根据权利要求4所述的开关控制电路，其特征在于，所述开关控制电路，还包括：

控制模块，所述控制模块与所述驱动模块连接，所述控制模块用于根据所述第一驱动信号生成第一控制指令。

6.根据权利要求5所述的开关控制电路，其特征在于，所述开关控制电路，还包括：

通信模块和上位机，所述通信模块连接于所述控制模块与所述上位机之间；

所述通信模块用于将所述第一控制指令传输至所述上位机；

所述上位机用于根据所述第一控制指令，生成故障信息。

7.根据权利要求5所述的开关控制电路，其特征在于，所述检测模块，还包括：

电压采样单元，所述电压采样单元与所述电池连接，所述电压采样单元用于采集所述电池输出的电压信号，并生成第二检测信号输出至所述驱动模块；其中，所述检测信号还包括所述第二检测信号；

温度检测单元，所述温度检测单元设置于所述电池的表面，所述温度检测单元用于检测所述电池的温度信息，并生成第三检测信号输出至所述驱动模块；其中，所述检测信号包括第三检测信号。

8.根据权利要求7所述的开关控制电路，其特征在于，

所述控制模块分别与所述检测模块和所述驱动模块连接，所述控制模块还用于根据所述第二检测信号和/或所述第三检测信号，生成第二控制指令；

所述驱动模块还用于响应于所述第二控制指令，生成第二驱动信号；

所述开关模块还用于根据所述第二驱动信号导通，以使所述电池向所述电池管理系统的输出端供电；或者，根据所述第二驱动信号关断，以使所述电池停止向所述电池管理系统的输出端供电。

9.一种电池管理系统,其特征在于，包括：权利要求1至8任一项所述的开关控制电路、电池和电池管理系统的输出端；

所述电池管理系统的输出端包括第一输出端和第二输出端；所述开关控制电路的开关模块连接于所述电池的第一极和所述第一输出端之间，所述开关控制电路的检测模块连接于所述电池的第二极与所述第二输出端之间；

所述开关控制电路用于控制所述电池向所述电池管理系统的输出端输出的电能。

10.一种车辆，其特征在于，包括：权利要求1至8任一项所述的开关控制电路，或权利要求9所述的电池管理系统。

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