开关管的故障检测电路、BMS系统、供电装置及换电柜的制作方法

开关管的故障检测电路、bms系统、供电装置及换电柜
技术领域
1.本实用新型涉及电源技术领域，更具体地说，涉及一种开关管的故障检测电路、bms系统、供电装置及换电柜。


背景技术：

2.现有的电池管理系统(battery management system，bms)中，对于mos管故障判断通常是通过关断mos管后，检测充放电电流，如果还存在电流，则认为mos管故障。这种检测方案只有在充电状态或者放电状态才可以检测，如果处于空载状态时，则无法检测出故障。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种开关管的故障检测电路、bms系统、供电装置及换电柜。
4.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种开关管的故障检测电路，包括：控制电路、采样电路、驱动电路以及开关管；
5.所述驱动电路的第一端连接所述控制电路，所述驱动电路的第二端连接所述开关管的第一端，所述开关管的第二端接地，所述开关管的第三端输出开关信号；所述采样电路的采样端连接所述开关管的第一端，所述采样电路的输出端连接所述控制电路；
6.所述驱动电路用于根据所述控制电路输出的控制信号驱动所述开关管工作；
7.所述开关管用于根据所述驱动电路的驱动控制导通或者关断；
8.所述采样电路用于对所述开关管进行采样监测并输出采样信号至所述控制电路；
9.所述控制电路用于根据所述采样信号对所述开关管进行故障检测。
10.在本实用新型所述的开关管的故障检测电路中，所述开关管包括：第一mos管；
11.所述开关管的第一端为所述第一mos管的栅极，所述开关管的第二端为所述第一mos管的源极，所述开关管的第三端为所述第一mos管的漏极。
12.在本实用新型所述的开关管的故障检测电路中，所述驱动电路包括：第一电阻、第一三极管、第二三极管、第三电阻和第五电阻；
13.所述第一电阻的第一端连接vcc，所述第一电阻的第二端连接所述第一三极管的集电极，所述第一三极管的基极和所述第二三极管的基极短接并连接至所述控制电路的驱动信号输出端，所述第一三极管的发射极与所述第二三极管的发射极短接并连接至所述第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端连接所述第一mos管的栅极；
14.所述第二三极管的集电极接地，所述第五电阻的第一端连接所述第一三极管的基极和所述第二三极管的基极。
15.在本实用新型所述的开关管的故障检测电路中，所述第一三极管为n型三极管；所述第二三极管为p型三极管。
16.在本实用新型所述的开关管的故障检测电路中，所述采样电路包括：分压电路；
17.所述分压电路的第一端作为所述采样电路的采样端连接所述开关管的第一端，所
述分压电路的第二端接地，所述分压电路的第三端作为所述采样电路的输出端连接所述控制电路的采样信号输入端。
18.在本实用新型所述的开关管的故障检测电路中，所述采样电路还包括：开关电路；
19.所述开关电路的输入端连接所述分压电路的第三端，所述开关电路的输出端连接所述控制电路的采样信号输入端。
20.在本实用新型所述的开关管的故障检测电路中，所述分压电路包括：第二电阻和第四电阻；
21.所述第二电阻的第一端连接所述第一mos管的栅极，所述第二电阻的第二端连接所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端接地，所述第二电阻的第二端和所述第四电阻的第一端的连接端连接所述控制电路的采样信号输入端；
22.所述第二电阻的第一端为所述分压电路的第一端，所述第四电阻的第二端为所述分压电路的第二端，所述第二电阻的第二端和所述第四电阻的第一端的连接端为所述分压电路的第三端。
23.在本实用新型所述的开关管的故障检测电路中，所述开关电路包括：第七电阻和第二开关；
24.所述第七电阻的第一端连接vdd，所述第七电阻的第二端连接所述第二开关的第二端，所述第二开关的第一端连接所述第二电阻的第二端和所述第四电阻的第一端的连接端，所述第二开关的第三端接地，所述第二开关管的第二端还连接至所述控制电路的采样信号输入端。
25.在本实用新型所述的开关管的故障检测电路中，所述第二开关包括：三极管或者mos管；
26.所述第二开关为三极管时，所述第二开关的第一端为所述三极管的基极，所述第二开关的第二端为所述三极管的集电极，所述第二开关的第三端为所述三极管的发射极；
27.所述第二开关为mos管时，所述第二开关的第一端为所述mos管的栅极，所述第二开关的第二端为所述mos管的漏极，所述第二开关的第三端为所述mos管的源极。
28.本实用新型还提供一种bms系统，包括以上所述的开关管的故障检测电路。
29.本实用新型还提供一种供电装置，包括以上所述的bms系统。
30.本实用新型还提供一种换电柜，包括以上所述的供电装置。
31.实施本实用新型的开关管的故障检测电路、bms系统、供电装置及换电柜，具有以下有益效果：包括：控制电路、采样电路、驱动电路以及开关管；驱动电路的第一端连接控制电路，驱动电路的第二端连接开关管的第一端，开关管的第二端接地，开关管的第三端输出开关信号；采样电路的采样端连接开关管的第一端，采样电路的输出端连接控制电路；驱动电路用于根据控制电路输出的控制信号驱动开关管工作；开关管用于根据驱动电路的驱动控制导通或者关断；采样电路用于对开关管进行采样监测并输出采样信号至控制电路；控制电路用于根据采样信号对开关管进行故障检测。本实用新型可在任意状态检测开关管是否故障，故障检测精度高，可靠性好。
附图说明
32.下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
33.图1是本实用新型提供的开关管的故障检测电路实施例一的原理框图；
34.图2是本实用新型提供的开关管的故障检测电路实施例二的原理框图
35.图3是本实用新型提供的开关管的故障检测电路实施例一的电路图；
36.图4是本实用新型提供的开关管的故障检测电路实施例二的电路图。
具体实施方式
37.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
38.参考图1，为本实用新型提供的开关管13的故障检测电路一可选实施例的原理框图，该开关管13的故障检测电路可以应用于bms系统，且其可以在bms系统的任意状态(包括但不限于：充电状态、放电状态、空载状态)下均可以检测开关管13是否故障，有效提升故障检测的精度，提升可靠性和安全性。
39.具体的，如图1所示，该开关管13的故障检测电路包括：控制电路11、采样电路14、驱动电路12以及开关管13。
40.驱动电路12的第一端连接控制电路11，驱动电路12的第二端连接开关管13的第一端，开关管13的第二端接地，开关管13的第三端输出开关信号；采样电路14的采样端连接开关管13的第一端，采样电路14的输出端连接控制电路11。
41.本实用新型实施例中，驱动电路12用于根据控制电路11输出的控制信号驱动开关管13工作。具体的，驱动电路12根据控制电路11输出的控制信号驱动开关管13导通或者关断，从而输出相应的开关信号至后级电路。
42.开关管13用于根据驱动电路12的驱动控制导通或者关断。可选的，本实用新型实施例的开关管13可以为mos管。
43.采样电路14用于对开关管13进行采样监测并输出采样信号至控制电路11。
44.可选的，一些实施例中，如图1所示，该采样电路14包括：分压电路1401。
45.该实施例中，分压电路1401的第一端作为采样电路14的采样端连接开关管13的第一端，分压电路1401的第二端接地，分压电路1401的第三端作为采样电路14的输出端连接控制电路11的采样信号输入端。
46.或者，在其他一些实施例中，如图2所示，该采样电路14包括：分压电路1401和开关电路1402。在该实施例中，分压电路1401的第一端作为采样电路14的采样端连接开关管13的第一端，分压电路1401的第二端接地，开关电路1402的输入端连接分压电路1401的第三端，开关电路1402的输出端连接控制电路11的采样信号输入端。
47.控制电路11用于根据采样信号对开关管13进行故障检测。
48.可选的，一些实施例中，该控制电路11包括控制芯片，该控制芯片包括但不限于单片机、嵌入式芯片等。
49.参考图3，为本实用新型提供的开关管13的故障检测电路实施例一的电路图。
50.如图3所示，该实施例中，开关管13包括：第一mos管m1。
51.开关管13的第一端为第一mos管m1的栅极，开关管13的第二端为第一mos管m1的栅极，开关管13的第三端为第一mos管m1的漏极。
52.驱动电路12包括：第一电阻r1、第一三极管q1、第二三极管q2、第三电阻r3和第五
电阻r5。
53.第一电阻r1的第一端连接vcc，第一电阻r1的第二端连接第一三极管q1的集电极，第一三极管q1的基极和第二三极管q2的基极短接并连接至控制电路11的驱动信号输出端，第一三极管q1的发射极与第二三极管q2的发射极短接并连接至第三电阻r3的第一端，第三电阻r3的第二端连接第一mos管m1的栅极；第二三极管q2的集电极接地，第五电阻r5的第一端连接第一三极管q1的基极和第二三极管q2的基极。可选的，该实施例中，第一三极管q1为n型三极管；第二三极管q2为p型三极管。
54.分压电路1401包括：第二电阻r2和第四电阻r4。
55.第二电阻r2的第一端连接第一mos管m1的栅极，第二电阻r2的第二端连接第四电阻r4的第一端，第四电阻r4的第二端接地，第二电阻r2的第二端和第四电阻r4的第一端的连接端连接控制电路11的采样信号输入端；第二电阻r2的第一端为分压电路1401的第一端，第四电阻r4的第二端为分压电路1401的第二端，第二电阻r2的第二端和第四电阻r4的第一端的连接端为分压电路1401的第三端。
56.如图3所示，该实施例中，控制电路11包括：mcu，由mcu控制第一mos管m1的开启和关闭，通过第二电阻r2和第四电阻r4对第一mos管m1的栅极电压进行采样。当控制信号为高电平时，第一三极管q1导通，vcc经过第一电阻r1、第一三极管q1、第三电阻r3给第一mos管m1的栅极供电。
57.当第一mos管m1故障时，将会导致第一mos管m1的栅极对源极击穿，即会导致第一mos管m1的栅极对地低电阻，此时，有电流流过第一电阻r1和第三电阻r3，产生压降，使得第四电阻r4上的电压降低，因此，mcu通过检测第四电阻r4上的电压，当检测到异常低压时，即可判断此时第一mos管m1故障。其中，该实施例中，控制电路11的采样信号输入端为adc接口。
58.其中，在该实施例中，无论是处于充电状态、放电状态还是空载状态，均不会影响第一mos管m1的故障检测，因此，可有效检测出第一mos管m1是否故障。
59.参考图4，为本实用新型提供的开关管13的故障检测电路实施例二的电路图。
60.如图4所示，该实施例中，开关管13包括：第一mos管m1。
61.开关管13的第一端为第一mos管m1的栅极，开关管13的第二端为第一mos管m1的源极，开关管13的第三端为第一mos管m1的漏极。
62.驱动电路12包括：第一电阻r1、第一三极管q1、第二三极管q2、第三电阻r3和第五电阻r5。
63.第一电阻r1的第一端连接vcc，第一电阻r1的第二端连接第一三极管q1的集电极，第一三极管q1的基极和第二三极管q2的基极短接并连接至控制电路11的驱动信号输出端，第一三极管q1的发射极与第二三极管q2的发射极短接并连接至第三电阻r3的第一端，第三电阻r3的第二端连接第一mos管m1的栅极；第二三极管q2的集电极接地，第五电阻r5的第一端连接第一三极管q1的基极和第二三极管q2的基极。可选的，该实施例中，第一三极管q1为n型三极管；第二三极管q2为p型三极管。
64.分压电路1401包括：第二电阻r2和第四电阻r4。
65.第二电阻r2的第一端连接第一mos管m1的栅极，第二电阻r2的第二端连接第四电阻r4的第一端，第四电阻r4的第二端接地，第二电阻r2的第二端和第四电阻r4的第一端的
连接端连接开关电路1402；第二电阻r2的第一端为分压电路1401的第一端，第四电阻r4的第二端为分压电路1401的第二端，第二电阻r2的第二端和第四电阻r4的第一端的连接端为分压电路1401的第三端。
66.开关电路1402包括：第七电阻r7和第二开关m2。
67.第七电阻r7的第一端连接vdd，第七电阻r7的第二端连接第二开关m2的第二端，第二开关m2的第一端连接第二电阻r2的第二端和第四电阻r4的第一端的连接端，第二开关m2的第三端接地，第二开关m2管13的第二端还连接至控制电路11的采样信号输入端。
68.可选的，该实施例中，第二开关m2包括：三极管或者mos管。其中，当第二开关m2为三极管时，第二开关m2的第一端为三极管的基极，第二开关m2的第二端为三极管的集电极，第二开关m2的第三端为三极管的发射极。当第二开关m2为mos管时，第二开关m2的第一端为mos管的栅极，第二开关m2的第二端为mos管的漏极，第二开关m2的第三端为mos管的源极。
69.如图4所示，该实施例中，控制电路11包括：mcu，由mcu控制第一mos管m1的开启和关闭，通过第二电阻r2和第四电阻r4对第一mos管m1的g极电压进行采样，第二电阻r2和第四电阻r4的分压给第二mos当控制信号为高电平时，第一三极管q1导通，vcc经过第一电阻r1、第一三极管q1、第三电阻r3给第一mos管m1的栅极供电。第二开关m2包括mos管。
70.如图4所示，通过第二电阻r2和第四电阻r4分压，当第一mos管m1故障后，第四电阻的端电压降低，第二开关m2截止，此时，第二开关m2的漏极将出现高电平，因此，当mcu控制第一mos管m1开启时，若mcu检测到电平信号为高电平，即可判断第一mos管m1故障。
71.其中，该实施例中，控制电路11的采样信号输入端为电平信号接口。
72.可以理解地，mos管击穿故障时，将会出现g、d、s三端内部短路，出现g极、s极之间低阻抗，进而拉低连接g极的驱动电压，因此，通过对第一mos管m1的驱动电压进行检测可以快速、准确地诊断出第一mos管m1是否故障。在该实施例中，无论是处于充电状态、放电状态还是空载状态，均不会影响第一mos管m1的故障检测，因此，可有效检测出第一mos管m1是否故障。
73.进一步地，本实用新型还提供一种bms系统，该bms系统可包括本发明实施例公开的开关管13的故障检测电路。通过设置在开关管13的故障检测电路，无论电池处于充电状态、放电状态还是空载状态，均可以有效检测开关管13是否故障，有效提升bms系统的可靠性、稳定性和安全性。
74.进一步地，本实用新型还提供一种供电装置，该供电装置可包括本发明实施例公开的开关管13的故障检测电路。通过设置在开关管13的故障检测电路，无论电池处于充电状态、放电状态还是空载状态，均可以有效检测开关管13是否故障，有效提升供电装置的可靠性、稳定性和安全性。
75.可选的，本实用新型的供电装置包括但不限于电池、充电器、电源等。
76.进一步地，本实用新型还提供一种换电柜，该换电柜可包括本发明实施例公开的开关管13的故障检测电路。通过设置在开关管13的故障检测电路，无论电池处于充电状态、放电状态还是空载状态，均可以有效检测开关管13是否故障，有效提升换电柜的可靠性、稳定性和安全性。
77.以上实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据此实施，并不能限制本实用新型的保护范围。凡跟
本实用新型权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。