CN220730367U - 检测电路、bms装置和电池包 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种检测电路、BMS装置和电池包，其中，检测电路具体包括：单片机，用于检测电压信号；第一电阻，其一端电性连接至半导体开关的控制端；第二电阻，其一端电性连接至第一电阻的另一端；第三电阻，其一端电性连接至第一电阻的另一端；电容器，其一端电性连接至第三电阻的另一端；二极管，其正极连接至第三电阻的另一端；其中，第二电阻的另一端接地；二极管的负极电性连接至单片机。本申请的有益之处在于提供了一种通过单片机对电压的识别从而有效检测半导体开关失效的检测电路、BMS装置和电池包。

Description

检测电路、BMS装置和电池包

技术领域

本申请涉及电池包控制技术领域，具体而言，涉及一种检测电路、BMS装置和电池包。

背景技术

电池包中往往存在多组电芯单元，电芯单元可以由一颗或多颗电芯构成。在电池包日常使用中，电池包的BMS装置通过分别的半导体开关进行充放电的控制。

由于电池包现在的电压越来越高，其使用的半导体开关越来越多，并且由于使用场景越来越严苛，半导体开关容易由于击穿等原因而失效，但是现有的BMS装置中并没有进行半导体开关有效性检测的电路。

发明内容

本申请的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本申请的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

本申请的一些实施例提出了一种检测电路、BMS装置和电池包，来解决以上背景技术部分提到的技术问题。

作为本申请的第一方面，本申请的一些实施例提供了一种检测电路，用于检测半导体开关的有效性，包括：单片机，用于检测电压信号；第一电阻，其一端电性连接至半导体开关的控制端；第二电阻，其一端电性连接至第一电阻的另一端；第三电阻，其一端电性连接至第一电阻的另一端；电容器，其一端电性连接至第三电阻的另一端；二极管，其正极连接至第三电阻的另一端；其中，第二电阻的另一端接地；二极管的负极电性连接至单片机。

进一步的，电容器的另一端接地。

进一步的，第一电阻的电阻值大于第二电阻的电阻值。

进一步的，第一电阻的电阻值大于第三电阻的电阻值。

进一步的，第二电阻的电阻值大于第三电阻的电阻值。

进一步的，第一电阻的电阻值与第二电阻的电阻值的比值的取值范围为4至6。

进一步的，第一电阻的电阻值与第三电阻的电阻值的比值的取值范围为4000至6000。

进一步的，第一电阻的电阻值的取值范围为4兆欧至6兆欧。

作为本申请的第二方面，本申请的一些实施例提供了一种BMS装置，包括：半导体开关，用于实现充电或放电的控制；和前述的检测电路。

作为本申请的第三方面，本申请的一些实施例提供了一种电池包，包括：电芯单元，用于存储电能；充放电电路，用于实现电芯单元的充电或/和放电；半导体开关，设置在电芯单元和充放电电路之间以控制充放电电路与电芯单元的通断；和前述的检测电路。

本申请的有益效果在于：提供了一种通过单片机对电压的识别从而有效检测半导体开关失效的检测电路、BMS装置和电池包。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

另外，贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，元件和元素不一定按照比例绘制。

在附图中：

图1是根据本申请一种实施例的电池包中部分电路的示意图；

图2是根据本申请另一种实施例的电池包中部分电路的示意图；

图3是根据本申请再一种实施例的电池包中部分电路的示意图；

图4是根据本申请又一种实施例的电池包中部分电路的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

本公开实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

参照图1所示，本申请的电池包包括:充放电电路、电芯单元和半导体开关。

其中，半导体开关Q1的两个开关端分别电性连接至充放电电路和电芯单元，在半导体开关Q1的控制端受控时，半导体开关Q1的两个开关端导通或断开，从而实现对电芯单元的充电或放电控制，该部分为本领域技术人员所熟知的技术方案，并且也不是本申请的改进之处，在此不加赘述。

为了检测半导体开关Q1是否失效，电池包进一步还包括一个检测电路，该检测电路包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、电容器C1、二极管Z1以及一个具有电压信号检测功能的单片机。

具体而言，第一电阻R1的第一端电性连接至半导体开关Q1的控制端；第二电阻R2的第一端电性连接至第一电阻R1的第二端，第二电阻R2的第二端接地；第三电阻R3的第一端电性连接至第一电阻R1的第二端。

电容器C1的正极电性连接至第三电阻R3的第二端，电容器C1的负极接地。二极管Z1的正极连接至第三电阻R3的第二端，二极管Z1的负极电性连接至单片机。

采用上述方案，单机可以采集到半导体开关Q1控制端的电压信号。

当半导体开关Q1正常时，半导体开关Q1控制端的电压约为12V；当半导体开关Q1失效时，半导体开关Q1控制端的电压会被拉低到小于8V。单片机可以根据采集到的电压信号可以获知半导体开关Q1是否失效。如果没有失效则继续正常的充放电工作，如果失效了则进行系统报警并停止正常的充电控制。

其中，二极管Z1和电容器C1用于保护单片机。同时，二极管Z1也避免了单片机干扰其他控制信号对半导体开关Q1的控制。作为优选方案，这里所指的半导体开关Q1为MOS管开关。

作为具体方案，第一电阻R1的电阻值大于第二电阻R2的电阻值，它们的电阻值的比值的取值范围为4至6。更具而言，第一电阻R1的电阻值的取值范围为4兆欧至6兆欧。

作为具体方案，第三电阻R3的电阻值远远小于第一电阻R1和第二电阻R2的电阻值，具体而言，第一电阻R1的电阻值与第三电阻R3的电阻值的比值的取值范围4000至6000，作为优选方案，第三电阻R3的电阻值为1000欧姆。

参照图2所示，作为一种扩展方案，图2所示的电池包相比于图1所示的方案而言，其还包括另一个单片机，也即第二单片机。

在图2所示的方案中，第一单片机用于实现上述的有效性检测，而第二单片机则通过一个二极管Z2电性连接至半导体开关Q1的控制端；同时，第一单片机与充放电电路构成电性连接以使第二单片机能过识别充放电电路是否连接充电器或用电负载，第一单片机与第二单片机构成电性连接。第二单片机的作用在于主动发起有效性检测。

一般而言，只有在充电和放电时，BMS装置才会向半导体开关Q发送控制信号使其导通，但是如果在充电或放电时，半导体开关Q1如果处于失效状态，那么则会对整个电池包造成安全隐患，如果在每次充放电之前，将BMS装置的主控程序先执行一段时间，然后在根据有效性检测的结果选择继续BMS装置的主程序或者终止主程序，这样无疑造成BMS装置功耗浪费，因为BMS装置的主控程序中无论是充电程序还是放电程序都不是简单导通或关断，而是需要根据电芯单元的电压等设定半导体开关Q1导通的占空比等，所以这样不但提高能耗，并且无法获得稳定的有效性检测的信号，出现误报或者检测失灵的情况。

作为解决方案，第一单片机在检测到充放电电路接入充电器或用电负载带来的电压信号的变化后，先不向电池包中负责充放电程序的主控单片机(图中未示出)发送触发信号，而是先检测一下经由上述的检测电路所采集的电压信号，并获取该电压信号的电压值，此时由于半导体开关Q1的控制端没有电压，则第一单片机判断当前半导体开关Q1处于闲置状态。

然后，第一单片机向第二单片机发送一个触发信号，第二单片机向半导体开关Q1的控制端发送一个用于使半导体开关Q1短暂导通的方波信号，与此同时，第一单片机再次检测电压信号的电压值，此时如果半导体开关Q1失效，那么第一单片机再次检测到的电压信号的电压值则区别于半导体开关Q1正常状态下所采集到的电压信号的电压值。如果检测有效性通过，那么第一单片机可以向BMS装置中的主控单片机发送触发正常充放电的程序，这样可以大大解决了整体程序判断时间和能耗。作为优选方案，第二单片机本身可以为电池包中负责充放电的程序的主控单片机，区别在于，主控单片机中需要在充放电的程序之外额外设置一段有效性检测的程序。

作为优选方案，第一单片机和第二单片机可以兼容为一个单片机，该单片机可以作为主控单片机。

参照图3所示，作为具体方案，由于电池包存在多个对应设置的电芯单元(图中未示出)和半导体开关Q1、Q2、Q3、Q4。因此，电池包需要判断所有的半导体开关Q1、Q2、Q3、Q4的有效性，才能保证电池包的正常充放电。

作为具体方案，将图1所示的方案中的第一电阻定义为分路电阻，将图1所示的方案中的第二电阻定义为分压电阻；将图1所示的方案中的第三电阻定义为采样电阻。

如图2所示的电池包中包括多个分路电阻R11、R12、R13、R14；其中，它们的第一端分别电性连接至半导体开关Q1、Q2、Q3、Q4的控制端，它们的第二端均通过同一个分压电阻R3和第一二极管Z1电性连接至检测单片机。

作为更具体的方案，图3所示的电池包还包括一个触发单片机，该触发单片机用于向半导体开关Q1、Q2、Q3、Q4的控制端施加电压信号，其功能与图2所示的第二单片机类似，该触发单片机通过一个二极管Z2分别电性连接至半导体开关Q1、Q2、Q3、Q4的控制端。

可以使分路电阻R11、R12、R13、R14具有不同的电阻值，此时，触发单片机直接将电压信号施加至半导体的控制端开关时，不同的半导体开关的失效时，检测单片机能够检测到的电压值是不同的，这样检测单片机可以根据电压值的具体数据可以帮助系统具体哪一个半导体开关失效。

如图4所示，作为另一种方案，可以仅采用一个单片机，使其既实现触发又实现检测的工作，如图4所示方案的区别在于单片机通过不同的分路电阻R11、R12、R13、R14后施加到半导体开关Q1、Q2、Q3、Q4的控制端，这样除非半导体开关Q1、Q2、Q3、Q4出现失效，否则单片机每次检测得到电压是大致相同的，这样就可以通过阈值比较快速判断半导体开关Q1、Q2、Q3、Q4是否存在失效的问题。这样检测速度较快，但是无法获知失效的具体的半导体开关。

以上描述仅为本公开的一些较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开的实施例中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开的实施例中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种检测电路，用于检测半导体开关的有效性，包括：

单片机，用于检测电压信号；

其特征在于：

所述半导体开关检测电路还包括：

第一电阻，其一端电性连接至半导体开关的控制端；

第二电阻，其一端电性连接至所述第一电阻的另一端；

第三电阻，其一端电性连接至所述第一电阻的另一端；

电容器，其一端电性连接至所述第三电阻的另一端；

二极管，其正极连接至所述第三电阻的另一端；

其中，所述第二电阻的另一端接地；所述二极管的负极电性连接至所述单片机。

2.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于：

所述电容器的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的检测电路，其特征在于：

所述第一电阻的电阻值大于所述第二电阻的电阻值。

4.根据权利要求3所述的检测电路，其特征在于：

所述第一电阻的电阻值大于所述第三电阻的电阻值。

5.根据权利要求4所述的检测电路，其特征在于：

所述第二电阻的电阻值大于所述第三电阻的电阻值。

6.根据权利要求5所述的检测电路，其特征在于：

所述第一电阻的电阻值与所述第二电阻的电阻值的比值的取值范围为4至6。

7.根据权利要求6所述的检测电路，其特征在于：

所述第一电阻的电阻值与所述第三电阻的电阻值的比值的取值范围为4000至6000。

8.根据权利要求7所述的检测电路，其特征在于：

所述第一电阻的电阻值的取值范围为4兆欧至6兆欧。

9.一种BMS装置，包括：

半导体开关，用于实现充电或放电的控制；

其特征在于：

所述BMS装置还包括如权利要求1至8任意一项所述检测电路。

10.一种电池包，包括：

电芯单元，用于存储电能；

充放电电路，用于实现所述电芯单元的充电或/和放电；

半导体开关，设置在所述电芯单元和所述充放电电路之间以控制所述充放电电路与所述电芯单元的通断；

其特征在于：

所述电池包还包括如权利要求1至8任意一项所述检测电路。