一种电池包的检测方法、装置及电源管理系统与流程

1.本发明实施例涉及电池包领域，尤其涉及一种电池包的检测方法、装置及电源管理系统。


背景技术：

2.2020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。
3.在现有技术中，若电池包的放电功率晶体管损坏，电池包会继续放电，直到马达不能工作时为止，待电池包放完电之后，如果放到充电器上继续充电，电池包本身还是可以继续充电使用，导致电池包内电芯的寿命得到极大的损耗，进而产生安全性问题。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种电池包的检测方法、装置及电源管理系统，以实现对放电功率晶体管是否损坏的判断，减少电芯的损耗，降低潜在的安全风险。
5.第一方面，本发明实施例提供一种电池包的检测方法，包括：
6.向电池包的放电功率晶体管提供断开控制信号，向电流检测回路中的开关元件提供导通控制信号，获取电流检测回路中开关元件的第二端的电压值u1；
7.向电池包的放电功率晶体管提供导通控制信号，向电流检测回路中的开关元件提供导通控制信号，获取电流检测回路中开关元件的第二端的电压值u2；
8.若所述第一电压值u1与所述第二电压值u2的差值小于预设阈值，则确定所述电池包的放电功率晶体管损坏；其中，所述电池包的放电功率晶体管串联在电池包的电池芯接地端与负载负极端之间；所述电流检测回路的输出端与控制器的检测端电连接；所述电流检测回路的输入端与所述负载负极端电连接；所述电流检测回路的开关元件的控制端与所述电流检测回路的检测控制端电连接；所述开关元件的第一端与所述负载负极端电连接；所述开关元件的第二端与所述电池芯接地端电连接。
9.可选的，在确定所述电池包的放电功率晶体管损坏之后，还包括：
10.在所述控制器中添加放电功率晶体管损坏标记信息；
11.在所述电池包与外部充电器连接时，将所述放电功率晶体管损坏标记信息发送至所述外部充电器，以指示所述外部充电器进行禁止充电操作。
12.可选的，在确定所述电池包的放电功率晶体管损坏之后，还包括：
13.产生提示信息。
14.可选的，所述提示信息包括语音警示信息和/或灯光警示信息。
15.第二方面，本发明实施例提供一种电池包检测装置，包括：
16.第一电压值获取模块，用于向电池包的放电功率晶体管提供断开控制信号，向电流检测回路中的开关元件提供导通控制信号，获取电流检测回路中开关元件第二端的第一电压值u1；
17.第二电压值获取模块，用于向电池包的放电功率晶体管提供导通控制信号，向电流检测回路中的开关元件提供导通控制信号，获取电流检测回路中开关元件第二端的第二电压值u2；
18.放电功率晶体管状态确定模块，用于若第一电压值u1与第二电压值u2的差值小于预设阈值，则确定所述电池包的放电功率晶体管损坏；
19.其中，所述电池包的放电功率晶体管串联在电池包的电池芯接地端与负载负极端之间；所述电流检测回路的输出端与控制器的检测端电连接；所述电流检测回路的输入端与所述负载负极端电连接；所述电流检测回路的开关元件的控制端与所述电流检测回路的检测控制端电连接；所述开关元件的第一端与所述负载负极端电连接；所述开关元件的第二端与所述电池芯接地端电连接。
20.可选的，还包括：
21.标记模块，用于在确定所述电池包的放电功率晶体管损坏之后，在所述控制器中添加放电功率晶体管损坏标记信息；
22.指示模块，用于在所述电池包与外部充电器连接时，将所述放电功率晶体管损坏标记信息发送至所述外部充电器，以指示所述外部充电器禁止充电操作。
23.可选的，还包括警示模块，用于在确定所述电池包的放电功率晶体管损坏之后，产生提示信息。
24.第三方面，本发明实施例提供一种电源管理系统，包括：
25.控制器、电池包以及电流检测回路；
26.所述控制器执行任一所述的电池包的检测方法；
27.可选的，还包括警示装置，用于在确定所述电池包的放电功率晶体管损坏之后，产生提示信息。
28.可选的，所述警示装置包括指示灯和/或语音提示器。
29.本发明通过提供一种电池包的检测方法，包括：向电池包的放电功率晶体管提供断开控制信号，向电流检测回路中的开关元件提供导通控制信号，获取电流检测回路中开关元件第二端的第一电压值u1；向电池包的放电功率晶体管提供导通控制信号，向电流检测回路中的开关元件提供导通控制信号，获取电流检测回路中开关元件第二端的第二电压值u2；若第一电压值u1与第二电压值u2的差值小于预设阈值，则确定电池包的放电功率晶体管损坏；其中，电池包的放电功率晶体管串联在电池包的电池芯接地端与负载负极端之间；电流检测回路的输出端与控制器的检测端电连接；电流检测回路的输入端与负载负极端电连接；电流检测回路的开关元件的控制端与电流检测回路的检测控制端电连接；开关元件的第一端与负载负极端电连接；开关元件的第二端与电池芯接地端电连接，利用短时间控制放电功率晶体管断开以及开关元件导通，检测开关元件第二端电压值的变化，判断
放电功率晶体管是否损坏，进而达到保护电芯，减少潜在安全风险的效果。
附图说明
30.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。
31.图1是本发明实施例提供的一种电池包的检测方法的流程图；
32.图2是本发明实施例提供的一种电路包中部分电路的结构示意图；
33.图3是本发明实施例中的一种电池包检测装置的结构示意图；
34.图4是本发明实施例提供的一种电源管理系统的结构示意图。
具体实施方式
35.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。
36.实施例一
37.图1为本发明实施例一提供的一种电池包的检测方法的流程图，如图一所示，本发明实施例提供一种电池包的检测方法，包括：
38.s101、向电池包的放电功率晶体管提供断开控制信号，向电流检测回路中的开关元件提供导通控制信号，获取电流检测回路中开关元件第二端的第一电压值u1；
39.s102、向电池包的放电功率晶体管提供导通控制信号，向电流检测回路中的开关元件提供导通控制信号，获取电流检测回路中开关元件第二端的第二电压值u2；
40.s103、若第一电压值u1与第二电压值u2的差值小于预设阈值，则确定电池包的放电功率晶体管损坏；
41.其中，电池包的放电功率晶体管串联在电池包的电池芯接地端与负载负极端之间；电流检测回路的输出端与控制器的检测端电连接；电流检测回路的输入端与负载负极端电连接；电流检测回路的开关元件的控制端与电流检测回路的检测控制端电连接；开关元件的第一端与负载负极端电连接；开关元件的第二端与电池芯接地端电连接。
42.具体的，电池包的放电功率晶体管串联在电池包的电池芯接地端与负载负极端之间，负载负极端可以用于连接外部负载，向外部负载进行放电；也可以用于与外部充电器相连，使外部充电器通过负载负极端对电池包进行充电；电池包的放电功率晶体管可以为放电mosfet晶体管，也可以是能实现相同或相应功能的其他晶体管或者继电器等等，在此不作限定。电流检测回路的输出端与控制器的检测端电连接，电流检测回路的输入端用于输出开关元件的第二端的电压值，控制器的检测端用于接收电流检测回路的输入端输出的开关元件的第二端的电压值，进而进行电池包的放电功率晶体管是否损坏的判断。电流检测回路的开关元件的控制端与电流检测回路的检测控制端电连接，电流检测回路的开关元件
的控制端用于控制开关元件的导通与断开，电流检测回路的检测控制端用于检测控制开关元件的导通与断开信号，实现对电池包的放电功率晶体管是否损坏的判断。
43.具体的，图2为本发明实施例提供的一种电路包中部分电路的结构示意图，如图2所示，放电功率晶体管q1串联在电池包的电池芯接地端gnd与负载负极端bat-之间。可选的，放电功率晶体管q1与电池包的电池芯接地端gnd之间还可以串联分压限流电阻r7，放电功率晶体管q1的栅极与控制器10之间也串联有分压电阻r6。电流检测回路11的输入端与负载负极端bat-电连接，开关元件m3的第一端a与负载负极端bat-电连接，图2中示例性的设置开关元件m3的第一端a与负载负极端bat-之间还串联有分压电阻r10。开关元件m3的第二端b与电池芯接地端gnd电连接，图2中示例性的设置开关元件m3的第二端b与电池芯接地端gnd之间串联有分压电阻r11。本发明实施例可以控制电池包的放电功率晶体管q1导通和断开，在电池包外接负载时，若放电功率晶体管q1没有损坏，那么向电池包的放电功率晶体管q1提供断开控制信号，放电功率晶体管q1实际上断开。若再向电流检测回路11中的开关元件m3提供导通控制信号，开关元件m3导通，此时负载负极端bat-与电池芯接地端gnd之间的电压差较大，负载负极端bat-的电压高于电池芯接地端gnd的电压，电流检测回路11中分压电阻r10与分压电阻r11之间产生电压差，开关元件m3第二端b的第一电压值u1也会比较大，第一电压值u1经电流检测回路11的输出端传递至控制器10的检测端c。举例而言，假设该种状态下，负载负极端bat-与电池芯接地端gnd之间的电压差为18v，那么此时开关元件m3第二端b的第一电压值u1为2v。
44.若放电功率晶体管q1没有损坏，在电池包外接负载时，那么向电池包的放电功率晶体管q1提供导通控制信号，放电功率晶体管q1将会导通。若再向电流检测回路11中的开关元件m3提供导通控制信号，开关元件m3导通，此时负载负极端bat-与电池芯接地端gnd之间的电压差较小，分压电阻r10与分压电阻r11之间同样存在较小电压差，相比于放电功率晶体管q1真正处于断开状态时，负载负极端bat-与电池芯接地端gnd之间产生的电压差要小很多，开关元件m3第二端b的第二电压值u2也会比较小，第二电压值u2经电流检测回路11的输出端传递至控制器10的检测端c。举例而言，假设该种状态下，负载负极端bat-与电池芯接地端gnd之间的电压差为0.2v，那么此时开关元件m3第二端b的第二电压值u2为50mv。
45.因此，放电功率晶体管q1没有损坏时，检测获取的开关元件m3第二端b的第一电压值u1和开关元件m3的第二端b第二电压值u2不同，二者差值比较大，例如上述举例中的描述，开关元件m3第二端b的第一电压值u1和开关元件m3第二端b的第二电压值u2的差值等于1.95v。
46.若放电功率晶体管q1损坏，在电池包外接负载时，那么向电池包的放电功率晶体管q1提供断开控制信号，放电功率晶体管q1实际上仍然导通。若再向电流检测回路11中的开关元件m3提供导通控制信号，开关元件m3导通，此时负载负极端bat-与电池芯接地端gnd之间的电压差较小，开关元件m3第二端b的第一电压值u1也会比较小。举例而言，假设该种状态下，负载负极端bat-与电池芯接地端gnd之间的电压差为0.2v，那么此时开关元件m3第二端b具有第一电压值u1为50mv。
47.若放电功率晶体管q1损坏，在电池包外接负载时，那么向电池包的放电功率晶体管提供导通控制信号，放电功率晶体管q1实际上还是导通。若再向电流检测回路11中的开关元件提供导通控制信号，开关元件m3导通，此时负载负极端bat-与电池芯接地端gnd之间
的电压差较小，开关元件m3第二端b的第二电压值u2也会比较小。举例而言，假设该种状态下，与上述向电池包的放电功率晶体管提供断开控制信号时相同，负载负极端bat-与电池芯接地端gnd之间的电压差仍为0.2v，此时开关元件m3的第二端b的第二电压值u2仍为50mv。
48.因此，放电功率晶体管q1发生损坏时，检测检测获取的开关元件m3第二端b的第一电压值u1和开关元件m3第二端b的第二电压值u2相同，例如上述举例中的描述，开关元件m3第二端b的第一电压值u1和开关元件m3第二端b的第二电压值u2的差值等于0v。
49.据此，控制器10可以根据开关元件m3第二端b的第一电压值u1和开关元件m3第二端b的第二电压值u2的差值判断放电功率晶体管q1是否发生损坏。即，若开关元件m3第二端b的第一电压值u1和开关元件m3第二端b的第二电压值u2的差值小于预设阈值，则确定电池包的放电功率晶体管q1损坏。
50.可选的，如图2所示，负载正极端bat 与负载负极端bat-之间串联有瞬态抑制二极管tvs1，起到保护电路，免受各种浪涌脉冲的损坏。电池芯负极与电池芯接地端gnd相连，电池包内部电池芯数量可以为1节，也可以为多节，多节电池芯之间连接方式以及电池包中电池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中各电池芯cl1、电池芯cl2、电池芯cl3、电池芯cl和电池芯cl5为串联，电池芯的数量为5个，对应电池芯设置电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4和电阻r5以及电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电容c5均起到滤波的作用，并非对本发明实施例的限定。在电流检测回路11中开关元件m3的栅极与控制器10串联有分压电阻r8，分压电阻r11两端分别并联有电容c6起到滤波作用，稳压二极管zd1起到当电流可在很大范围内变化而电压基本不变的作用。
51.继续参考图1，可选的，在确定电池包的放电功率晶体管损坏之后，还包括：
52.s104、在控制器中添加放电功率晶体管损坏标记信息；
53.s105、在电池包与外部充电器连接时，将放电功率晶体管损坏标记信息发送至外部充电器，以指示外部充电器进行禁止充电操作。
54.可选的，控制器10例如可以为单片机，控制器10确定放电功率晶体管q1已经损坏，则在控制器10内添加放电功率晶体管q1损坏标记信息，用于记录放电功率晶体管q1损坏信息，预防电池包在放电功率晶体管q1损坏情况下充电，造成电池包电芯损耗；当电池包通过外部充电器进行充电时，电池包会将放电功率晶体管q1损坏标记信息发送至外部充电器，禁止外部充电器对电池包继续充电，在电池包的放电功率晶体管q1损坏情况下，外部充电器对电池包充电时，电池包提醒外部充电器其内部已存在损坏，禁止外部充电器的充电，及时预防电池包过充或者寿命缩短现象。可选的，在确定电池包的放电功率晶体管损坏之后，还包括：
55.s106、产生提示信息。
56.可选的，提示信息包括语音警示信息和/或灯光警示信息。
57.进一步的，当用户对电池包进行充电，若外部充电器已收到放电功率晶体管q1损坏标记信息，外部充电器确定放电功率晶体管q1已损坏，将禁止对电池包充电，并产生语音警示信息和/或灯光警示信息，用户可根据指示信息确定电池包发生损坏，需要维修或更换。
58.本实施例的技术方案，可以通过短时间内控制放电功率晶体管导通和断开，结合
电流检测回路中开关元件的导通，向电池包的放电功率晶体管提供断开控制信号，确定开关元件第二端的第一电压值u1；向电池包的放电功率晶体管提供导通控制信号，确定开关元件第二端的第二电压值u2，控制器检测端根据开关元件第二端的第一电压值u1与开关元件第二端的第二电压值u2的差值与预设阈值δu比较，进而判断放电功率晶体管是否损坏。若放电功率晶体管已经损坏，则在控制器进行损坏信息标记，禁止外部充电器继续对电池包充电，解决了现有技术中放电功率晶体管损坏后，电池包在下一次充电时仍然可以继续充电的问题，极大损耗电芯寿命的问题，达到了利用电池包本身电流检测回路，确定放电功率晶体管的损坏信息，减少额外布线，节约成本，有效防止安全隐患的发生。
59.实施例二
60.图3为本发明实施例二提供的一种电池包检测装置的结构示意图，如图3所示，本发明实施例提供一种电池包检测装置，包括：
61.第一电压值获取模块201，用于向电池包的放电功率晶体管提供断开控制信号，向电流检测回路中的开关元件提供导通控制信号，获取电流检测回路中开关元件第二端的第一电压值u1；
62.第二电压值获取模块202，向电池包的放电功率晶体管提供导通控制信号，向电流检测回路中的开关元件提供导通控制信号，获取电流检测回路中开关元件第二端的第二电压值u2；
63.放电功率晶体管状态确定模块203，用于若第一电压值u1与第二电压值u2的差值小于预设阈值，则确定电池包的放电功率晶体管损坏。
64.其中，电池包的放电功率晶体管串联在电池包的电池芯接地端与负载负极端之间；电流检测回路的输出端与控制器的检测端电连接；电流检测回路的输入端与负载负极端电连接；电流检测回路的开关元件的控制端与电流检测回路的检测控制端电连接；开关元件的第一端与负载负极端电连接；开关元件的第二端与电池芯接地端电连接。
65.可选的，还包括：
66.标记模块204，用于在确定电池包的放电功率晶体管损坏之后，在控制器中添加放电功率晶体管损坏标记信息。
67.指示模块205，用于在电池包与外部充电器连接时，将放电功率晶体管损坏标记信息发送至外部充电器，以指示外部充电器禁止充电操作。
68.可选的，还包括警示模块206，用于在确定电池包的放电功率晶体管损坏之后，产生提示信息。
69.需要说明的是，由于本实施例提供的电池包检测装置可以执行如上述实施例提供的任意所述的电池包的检测方法，其具有电池包的检测方法相同或相应的有益效果，此处不做赘述。
70.本实施例的技术方案，通过在电池包检测装置中设置电压值获取模块、放电功率晶体管状态确定模块、标记模块、指示模块以及警示模块，对放电功率晶体管的好坏进行判断，确定安全隐患，同时有效保护电芯，保证电池包的使用寿命。
71.实施例三
72.图4为本发明实施例三提供的一种电源管理系统的结构示意图，如图4所示，本发明实施例提供一种电源管理系统30，包括：
73.控制器10、电池包32以及电流检测回路11；
74.控制器31执行上述实施例任一电池包32的检测方法；
75.可选的，还包括警示装置34，用于在确定电池包的放电功率晶体管损坏之后，产生提示信息。
76.可选的，警示装置34包括指示灯和/或语音提示器。
77.由于本实施例提供的电源管理系统30包括上述实施例提供的任意的控制器10、电池包32以及电流检测回路11，其具有控制器10、电池包32以及电流检测回路11相同或相应的有益效果，此处不再赘述。
78.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。