识别电路、电池管理系统、电池包及电子装置的制作方法

文档序号:29416908发布日期:2022-03-26 13:21阅读:100来源:国知局
识别电路、电池管理系统、电池包及电子装置的制作方法

1.本技术实施例涉及电气工程技术领域,尤其涉及一种识别电路、电池管理系统、电池包及电子装置。


背景技术:

2.电池管理系统(battery management system,bms)能够监控电池的状态,进而智能化管理及维护各个电池单元,防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命。电池管理系统工作的过程中需要识别用于负载电路的导通和断开,进而根据负载电路的导通或断开对电池进行管理。
3.目前,电池管理系统与外部的负载电路相连接,当负载电路导通或断开时,负载电路会向电池管理系统发送相应的电信号,进而电池管理系统可以根据接收到的电信号确定负载电路的导通或断开。
4.然而,当包括多个负载电路时,每个负载电路与电池管理系统中的一个识别电路相连接,由识别电路检测相连接的负载电路的电信号,由于电池管理系统包括较多数量的识别电路,导致电池管理系统的电路结构较复杂。


技术实现要素:

5.有鉴于此,本技术实施例提供一种识别电路、电池管理系统、电池包及电子装置,以至少部分解决上述问题。
6.根据本技术实施例的第一方面,提供了一种识别电路,所述识别电路被构造为与负载电路相连接,还包括:分压模块和信号生成模块;所述分压模块被构造为对输入到所述分压模块的电压进行分压;所述信号生成模块与所述分压模块相连接,所述信号生成模块被构造为接收所述分压模块输出的电压,生成用于指示负载电路导通或断开的通断信号。
7.在第一种可能的实现方式中,结合上述第一方面,所述信号生成模块包括n个nmos管,所述n个nmos管串联耦接,n为大于2的自然数;所述n个nmos管满足以下条件中的至少一个时,所述信号生成模块生成用于指示负载电路导通或断开的通断信号:(i)所述n个nmos管的源极输出的电压值的组合不同;(ii)所述n个nmos管的导通状态的组合不同。
8.在第二种可能的实现方式中,结合上述第一种可能的实现方式,所述信号生成模块还包括第一电源和第一电阻,所述n个nmos管中的第一个nmos管的漏极与所述分压模块的输出端相连接,所述第一个nmos管的栅极与所述第一电阻的第一端相连接,所述第一电阻的第二端与所述第一电源相连接,所述n个nmos管中的第inmos管的源极与第i+1nmos管的栅极相连接,所述第inmos管的漏极与所述第i+1nmos管的漏极相连接,其中i为小于n的正整数。
9.在第三种可能的实现方式中,结合上述第一方面,所述分压模块被构造为通过电连接器的一个引脚与至少两个负载电路相连接。
10.在第四种可能的实现方式中,结合上述第一种可能的实现方式,所述n个nmos管的
源极输出的电压值的组合不同时,所述信号生成模块生成用于指示负载电路导通或断开的通断信号,其中,所述信号生成模块被进一步配置为:响应于所述n个nmos管均处于截止状态,所述信号生成模块生成用于指示负载电路断开的信号。
11.在第五种可能的实现方式中,结合上述第一种可能的实现方式,至少一个所述nmos管的源极输出的电压值位于不存在交集的至少两个取值范围内,用于指示不同的负载电路导通。
12.在第六种可能的实现方式中,结合上述第二种可能的实现方式,所述信号生成模块还包括:n个匹配模块,每个所述匹配模块包括一个电阻或相串联的至少两个电阻;所述n个的nmos管中每个nmos管的源极与一个所述匹配模块的第一端相连接;所述n个匹配模块的第二端均用于与电芯模组的负极相连接。
13.根据本技术实施例的第二方面,提供了一种电池管理系统,包括:电连接器、控制模块和上述第一方面或第一方面的任一可能的实现方式提供的识别电路,所述识别电路与所述电连接器相连接,所述电连接器被构造为与负载电路相连接,所述控制模块与所述识别电路相连接,所述控制模块被构造为根据所述识别电路生成的通断信号,确定负载电路的导通或断开。
14.在第一种可能的实现方式中,结合上述第二方面,所述控制模块用于根据所述识别电路中n个nmos管的源极输出的电压值的组合,和/或,根据所述识别电路中n个nmos管的导通状态的组合,确定负载电路的导通或断开。
15.在第二种可能的实现方式中,结合上述第一种可能的实现方式,所述控制模块分别与所述n个nmos管的源极相连接,所述控制模块用于根据所述n个nmos管的源极输出电压值的组合确定负载电路的导通或断开。
16.根据本技术实施例的第三方面,提供了一种电池包,包括:电芯模组和上述第二方面或上述第二方面的任一可能的实现方式提供的电池管理系统,所述电芯模组与所述电池管理系统相连接,并向所述电池管理系统供电。
17.根据本技术实施例的第四方面,提供了一种电子装置,包括:负载电路和上述第三方面提供的电池包;所述负载电路与所述电池包相连接,所述电池包用于向所述负载电路供电。
18.在第一种可能的实现方式中,结合上述第四方面,所述负载电路至少包括两个,每个所述负载电路的电阻值不同。
19.在第二种可能的实现方式中,结合上述第四方面,所述电芯模组的正极用于与所述负载电路相连接,所述负载电路通过电连接器的一个引脚与所述分压模块相连接。
20.根据本技术实施例提供的负载电路通断识别方案,识别电路被构造为与负载电路相连接,识别电路包括分压模块和信号生成模块,分压模块被构造为对输入到分压模块的电压进行分压,信号生成模块与分压模块相连接,信号生成模块被构造为接收分压模块输出的电压,生成用于指示负载电路导通或断开的通断信号。不同的负载电路导通时分压模块会向信号生成模块输入不同的电压,从而信号生成模块可以基于分压模块输出的电压生成指示负载电路导通或断开的通断信号,进而可以基于通断信号确定负载电路的导通或断开,因此通过一个识别电路便可以实现对多个负载电路的通断状态进行识别,由于减少了电池管理系统中识别电路的数量,从而能够使电池管理系统的电路结构更加简单。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术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作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本技术实施例中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本技术一个实施例的负载电路通断识别系统的示意性框图;
23.图2是本技术一个实施例的识别电路的示意性框图;
24.图3是本技术一个实施例的识别电路的示意图;
25.图4是本技术另一个实施例的识别电路的示意图;
26.图5是本技术一个实施例的电池管理系统的示意性框图;
27.图6是本技术一个实施例的电池包的示意性框图;
28.图7是本技术一个实施例的电子装置的示意性框图。
具体实施方式
29.为了使本领域的人员更好地理解本技术实施例中的技术方案,下面将结合本技术实施例中的附图,对本技术实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述,显然,所描述的实施例仅是本技术实施例一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本技术实施例中的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都应当属于本技术实施例保护的范围。
30.下面结合附图进一步说明本技术实施例的具体实现。
31.随着电池技术的发展,诸如磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、铅酸电池等可以用作储能电池。储能电池在各种场景下得到了比较广泛的应用,并且在涉及电动工具、电动自行车、电动摩托车、储能系统等用电设备中可以作为动力电池。
32.储能电池可以以电池包的形式为用电设备供电,电池管理系统能够在不同的应用场景中对电池包进行监测,管理电池包的充电和放电,提高电池包的使用效率和使用寿命。具体而言,电池管理系统可以执行诸如电池状态监测、电池状态分析、电池安全保护和电池信息管理等控制管理。
33.在电池管理系统的一种应用场景中,电芯模组与多个负载电路相连接,以向各负载电路供电,各负载电路与电池管理系统相连接,电池管理系统检测各负载电路的通断状态,进而根据各负载电路的通断状态对电芯模组进行控制管理。每个负载电路包括用于控制该负载电路通断的开关,开关闭合时负载电路导通,开关断开时负载电路断开。
34.图1示出了一种负载电路通断识别系统的示意性框图。如图1所示,多个负载电路110的输入端分别与电芯模组120的输出端相连接,每个负载电路110的输出端与电池管理系统130的输入端相连接,电池管理系统130的输出端与电芯模组120的输入端相连接。电池管理系统130包括电连接器131和多个识别电路132,每个负载电路110的输出端与电连接器131中的一个引脚相连接,不同的负载电路110与不同的引脚相连接,每个与负载电路110相连接的引脚与一个识别电路132相连接,不同的识别电路132与不同的引脚相连接。每个负载电路110简化为相串联的开关s和等效电阻r,开关s闭合时负载电路110导通,等效电阻r的电阻值等于负载电路110导通时输入端与输出端之间的电阻值。
35.由于每个负载电路110通过电连接器131中的一个引脚与一个识别电路132相连
接,当一个负载电路110中的开关s闭合使该负载电路110导通时,与该负载电路110相连接的识别电路132将接收到电信号,进而根据识别电路132接收到的电信号,可以确定与该识别电路132相连接的负载电路110已被导通,即与该识别电路132相连接的负载电路110中的开关s处于闭合状态。
36.受印制电路板(printed circuit board,pcb)尺寸和控制芯片引脚数量的限制,电池管理系统130中电连接器131的引脚为珍贵资源,而目前每个负载电路110需要通过电连接器131中的一个引脚与电池管理系统130相连接,在负载电路110为多个时需要占用电连接器131中的多个引脚。另外,每个识别电路132与一个负载电路110相连接,在负载电路110为多个时,电池管理系统130包括多个识别电路132,导致电池管理系统130的电路结构较复杂,进而导致电池管理系统130的成本较高。因此,亟需一种电池管理系统的相关技术方案,能够通过具有较简单电路结构的电池管理系统识别负载电路的导通或断开,而且能够减少对连接器中引脚的占用数量。
37.识别电路
38.图2是本技术一个实施例的识别电路的示意性框图。如图2所示,电池管理系统210包括电连接器211,电连接器211用于连接负载电路220,当负载电路220被至少一个开关s导通后,负载电路220的输出电压输入至电池管理系统210,不同的负载电路220导通时具有不同的电阻值。电池管理系统210中的识别电路212包括:分压模块2121和信号生成模块2122;
39.分压模块2121通过电连接器211与负载电路220相连接,分压模块2121被构造为对输入分压模块2121的电压进行分压;
40.信号生成模块2122与分压模块2121相连接,信号生成模块2122被构造为接收分压模块2121输出的电压,生成用于指示负载电路220导通或断开的通断信号。
41.电芯模组230的输出端分别与各负载电路220的输入端相连接,各负载电路220的输出端均与电连接器211相连接。当一个负载电路220中的开关闭合后,该负载电路220被导通,该负载电路220、电芯模组230和电池管理系统210构成回路,电芯模组230为该负载电路220供电,该负载电路220输出电压至电池管理系统210。由于不同的负载电路220导通时可以具有不同的电阻值,因此不同负载电路220导通后会向电池管理系统210输入不同的电压,进而电池管理系统210可以基于由负载电路220输入的电压确定被导通的负载电路220,即确定出各负载电路220的导通或断开。
42.负载电路220包括开关s和各种元器件,本技术实施例中负载电路220可具备分压作用,因此可将负载电路220简化为相串联的开关s和电阻r,一个负载电路220中电阻r的电阻值等于该负载电路220导通时,该负载电路220的输入端与输出端之间的电阻值。
43.分压模块2121与导通的负载电路220对电芯模组230的输出电压进行分压,分压模块2121可以是一个电阻、相串联的多个电阻或相并联的多个电阻,分压模块2121的电阻值根据电芯模组230的输出电压、各负载电路220的等效电阻等因素确定,保证不同负载电路导通时,各nmos管的源极输出的电压值的组合不同,或者各nmos管的导通状态的组合不同。
44.在本技术实施例中,识别电路被构造为与负载电路相连接,识别电路包括分压模块和信号生成模块,分压模块被构造为对输入到分压模块的电压进行分压,信号生成模块与分压模块相连接,信号生成模块被构造为接收分压模块输出的电压,生成用于指示负载电路导通或断开的通断信号。不同的负载电路导通时分压模块会向信号生成模块输入不同
的电压,从而信号生成模块可以基于分压模块输出的电压生成指示负载电路导通或断开的通断信号,进而可以基于通断信号确定负载电路的导通或断开,因此通过一个识别电路便可以实现对多个负载电路的通断状态进行识别,由于减少了电池管理系统中识别电路的数量,从而能够使电池管理系统的电路结构更加简单。
45.在一种可能的实现方式中,信号生成模块包括n个nmos管,n个nmos管串联耦接,n为大于2的自然数。n个nmos管满足以下条件的至少一个时,信号生成模块生成用于指示负载电路导通或断开的通断信号:
46.(i)n个nmos管的源极输出的电压值的组合不同;
47.(ii)n个nmos管的导通状态的组合不同。
48.当不同的负载电路导通时,n个nmos管的源极输出的电压值的组合不同,是指在任意两个负载电路分别导通时,n个nmos管中至少存在一个nmos管,该nmos管在这两个负载电路分别导通时源极输出的电压值不同。当不同的负载电路导通时,n个nmos管的导通状态的组合不同,是指在任意两个负载电路分别导通时,n个nmos管中至少存在一个nmos管,该nmos管在这两个负载电路分别导通时所处的导通状态不同,nmos管的导通状态包括工作于饱和区、可变电阻区或截止区。
49.信号生成模块可以将n个nmos管的源极输出的电压值的组合作为通断信号,或者可以将n个nmos管的导通状态的组合作为通断信号,再或者还可以同时将n个nmos管的源极输出的电压值的组合,及n个nmos管的导通状态的组合作为通断信号。
50.在本技术实施例中,信号生成模块通过n个nmos管对分压模块输出的电压进行调整,当不同的负载电路导通时,n个nmos管的源极输出的电压值的组合不同,或者n个nmos管的导通状态的组合不同,从而可以将n个nmos管的源极输出的电压值的组合或者n个nmos管的导通状态的组合作为通断信号,进而可根据n个nmos管的源极输出电压值或n个nmos管的导通状态确定各负载电路的导通或断开,从而通过一个识别电路实现多个负载电路通断状态的识别。
51.图3是本技术另一个实施例提供的识别电路的示意图。如图3所示,信号生成模块2122包括第一电源e1、第一电阻r1和n个nmos管,n个nmos管串联耦接,n为大于2的自然数。为便于描述,将包括一个电阻、相串联的多个电阻或相并联的多个电阻的分压模块等效为一个分压电阻r2,并将导通的负载电路等效为一个电阻r3,不同负载电路所对应电阻r3具有不同的电阻值,在图3中省略未导通的负载电路。在n个nmos管中,第一nmos管m1的漏极与分压电阻r2的输出端相连接,第一nmos管m1的栅极与第一电阻r1的第一端相连接,第一电阻r1的第二端与第一电源e1相连接。第inmos管mi的源极与第i+1nmos管m
i+1
的栅极相连接,第inmos管mi的漏极与第i+1nmos管m
i+1
的漏极相连接,其中i为小于n的正整数。当不同的负载电路导通时,n个nmos管的源极输出的电压值的组合不同或者n个nmos管的导通状态的组合不同,从而将n个nmos管的源极输出的电压值的组合或者n个nmos管的导通状态的组合作为通断信号。
52.在本技术实施例中,信号生成模块2122包括n个nmos管,第一nmos管m1的栅极通过第一电阻r1与第一电源e1相连接,分压电阻r2输出的电压输入第一个nmos管m1的漏极,第inmos管mi的源极与第i+1nmos管m
i+1
的栅极相连接,第inmos管mi的漏极与第i+1nmos管m
i+1
的漏极相连接。由于每个nmos管可以处于饱和区、可变电阻区或截止区,保证在不同的负载
电路导通使分压电阻r2输出不同的电压时,各nmos管的源极输出的电压值的组合不同或各nmos管的导通状态的组合不同,进而可以根据各nmos管的源极输出的电压值或各nmos管的导通状态确定被导通的负载电路,保证对负载电路通断状态进行识别的准确性。
53.由于电芯模组e2在工作过程中输出电压会逐渐减小,通过n个串联耦接的nmos管对分压电阻r2输出的电压进行调整,保证在电芯模组e2输出不同的电压时,不同的负载电路导通后,各nmos管的源极输出的电压值仍具有不同的组合或各nmos管的导通状态仍保持原有的组合,若不采用信号生成模块2122,而直接使用分压电阻r2两端的电压确定导通的负载电路,则在电芯模组e2输出电压变化的情况下,存在不同负载电路导通而分压电阻r2两端电压大致接近,进而无法准确识别出哪一个负载电路处于导通状态的情况。因此,通过n个串联耦接的nmos管对分压电阻r2输出的电压进行调整,根据各nmos管的源极输出的电压值的组合或各nmos管的导通状态的组合,确定各负载电路的导通或断开,保证对负载电路进行通断识别的准确性。
54.在一种可能的实现方式中,如图3所示,当不同的负载电路导通时,n个串联耦合的nmos管的导通状态的组合不同。
55.nmos管的栅极g与源极s的电压之差为v
gs
,nmos管的漏极d与源极s的电压之差为v
ds
,nmos管的开启电压为v
th
,当v
gs
>v
th
且v
ds
>v
gs-v
th
时,nmos管处于饱和区,当v
gs
>v
th
且v
ds
<v
gs-v
th
时,nmos管处于可变电阻区,当v
gs
<v
th
时,nmos管处于截止区。nmos管处于不同的导通状态时,nmos管的源极输出的电压值不同,即nmos管处于饱和区、可变电阻区和截止区时源极输出的电压值不同。在不同的负载电路导通时,n个nmos管的导通状态的组合不同,而nmos管处于不同导通状态时从源极输出的电压值不同,因此根据各nmos管的源极输出电压值的组合或各nmos管的导通状态的组合可以准确的确定导通的负载电路。
56.另外,针对任意一个负载电路,当该负载电路导通时,电芯模组的输出电压在预定范围内变化时,各nmos管的导通状态的组合保持不变。比如,信号生成模块包括2个nmos管,当电芯模组输出电压为vmin时,第一负载电路导通后这两个nmos管均处于饱和区,则当电芯模组输出电压为vmax时,第一负载电路导通后这两个nmos管仍均处于饱和区。电芯模组的输出电压在预定范围内变化时,同一负载电路导通后各nmos管的导通状态的组合保持不变,保证对负载电路的通断状态进行识别的结果不受电芯模组输出电压的影响,从而可以提升对负载电路通断状态进行识别的时效性。
57.在一种可能的实现方式中,如图2和图3所示,分压模块2121被构造为通过电连接器211的一个引脚与各负载电路220相连接。
58.由于不同的负载电路220导通时具有不同的电阻值,在不同的负载电路220导通时,分压模块2121向信号生成模块2122输送的电压值不同,使得n个nmos管的源极输出的电压值的组合不同或n个nmos管的导通状态的组合不同,进而根据n个nmos管的源极输出的电压值的组合或n个nmos管的导通状态的组合,确定导通的负载电路220,所以分压模块2121可以通过电连接器211的一个引脚分别与各个负载电路220相连接,从而减少对电连接器211中引脚的使用数量。
59.在一种可能的实现方式中,如图3所示,在识别电路包括n个串联耦接的nmos管时,负载电路的数量小于或等于3
n-1。
60.为了保证能够准确识别各负载电路的通断状态,不同的负载电路导通时,n个串联
耦接的nmos管的导通状态的组合不同,而n个串联耦接的nmos管的导通状态的组合有3n个,其中一个组合对应于各负载电路均断开的情况,比如n个串联耦接的nmos管均处于截止区对应于各负载电路均断开的情况,因此负载电路的数量小于或等于3
n-1,使得不同的负载电路导通时能够对应各nmos管导通状态的不同组合,从而不同的负载电路导通时各nmos管的源极输出的电压值的组合不同,保证能够根据各nmos管的源极输出的电压值准确的确定导通的负载电路,进而保证对负载电路的通断进行识别的准确性。
61.在一种可能的实现方式中,当各负载电路均断开时,n个nmos管均处于截止状态。
62.当各负载电路均处于断开状态时,电子设备通常处于非导通状态,此时识别电路包括的n个nmos管均处于截止状态,使识别电路具有较小的能耗,从而能够降低电子设备处于非导通状态时的能耗,延长电子设备的待机时长。
63.在一种可能的实现方式中,当nmos管处于可变电阻区时,nmos管的沟道相当于一个具有固定电阻值的导体,nmos管的漏极d与源极s的电压之差v
ds
随栅极g与源极s的电压之差v
gs
线性变化,从而处于可变电阻区的nmos管可以从源极输出不同的电压值。因此,当不同的负载电路导通时,n个nmos管的导通状态的组合可以相同或不同,当n个nmos管的导通状态的组合相同时,可进一步通过该处于可变电阻区的nmos管在不同负载电路导通时源极输出的电压值的取值范围不同,从而可以根据各nmos管的源极输出电压的取值范围确定导通的负载电路。
64.比如,在第一负载电路或第二负载电路导通时,识别电路包括的第一nmos管和第二nmos管分别处于饱和区和可变电阻区,处于饱和区的第一nmos管的源极输出的电压值为固定值,但在第一负载电路导通时,处于可变电阻区的第二nmos管的源极输出的电压值位于第一取值范围内,而当第二负载电路导通时,处于可变电阻区的第二nmos管的源极输出的电压值位于第二取值范围内,且第一取值范围与第二取值范围没有交集,从而可以在判断第一nmos管和第二nmos管的导通状态的基础上,进一步根据第一nmos管和第二nmos管的源极输出电压值的取值范围确定导通的负载电路。可以理解的是,该示例仅用于便于示意性描述和理解本技术实施例,而不作为对本技术实施例的限制。
65.在本技术实施例中,在不同的负载电路导通时,至少一个nmos管的源极输出的电压值位于不存在交集的至少两个取值范围内,使得不同的负载电路导通时各nmos管可以处于相同的导通状态的组合,可进一步通过该nmos管在不同负载电路导通时从源极输出的电压值位于不存在交集的两个取值范围内,此时可以在判断各nmos管的导通状态的基础上,进一步根据各nmos管的源极输出电压值所处的取值范围确定导通的负载电路。由于在各nmos管的导通状态的组合相同时,可以根据处于可变电阻区的nmos管的源极输出电压值所处的取值范围,确定导通的负载电路,所以负载电路的数量可以大于3
n-1,从而通过包括较少nmos管的识别电路可以识别更多负载电路的导通或断开,所以能够降低电池管理系统的成本。
66.在一种可能的实现方式中,信号生成模块还包括n个匹配模块,每个匹配模块包括一个电阻或相串联的至少两个电阻。每个nmos管的源极与一个匹配模块的第一端相连接,不同的nmos管的源极与不同的匹配模块相连接,各匹配模块的第二端均用于与电芯模组的负极相连接,电芯模组的正极与各负载电路的第一端相连接,各负载电路的第二端均与电连接器相连接。如图3所示,为了便于描述和展示信号生成模块2122的内部结构,将匹配模
块简化为匹配电阻r4,与不同的nmos管的源极相连接的匹配电阻r4具有相同或不同的电阻值。
67.每个nmos管的源极与一个匹配电阻r4的第一端相连接,匹配电阻r4的第二端与电芯模组e2的负极相连接,当一个nmos管处于饱和区或可变电阻区时,从该nmos管的源极输出的电流通过相连接的匹配电阻r4回到电芯模组e2的负极,构成完整回路。通过匹配电阻r4可以调整各nmos管导通状态的切换条件,使得不同负载电路导通时各nmos管能够按照预定的导通状态组合进行工作,进而保证根据各nmos管的源极输出的电压值,能够准确识别各负载电路的导通或断开。
68.需要说明的是,在图3所示的识别电路中,n个串联耦接的nmos管可以是相同型号的nmos管,也可以是不同型号的nmos管。另外,调压电路还可以通过多个pmos管实现,或者可以通过nmos管与pmos管的组合实现。
69.下面以信号生成模块包括两个nmos管,对三个负载电路的通断进行识别为例,对本技术实施例提供的识别电路进行详细说明。
70.图4是本技术另一个实施例提供的识别电路的示意图。如图4所示,信号生成模块2122包括第一电源e1、第一电阻r1、nmos管m1、nmos管m2、第一匹配电阻r41和第二匹配电阻r42,分压模块包括分压电阻r2,将导通的负载电路等效为电阻r3。
71.电芯模组e2的正极与电阻r3的输入端相连接,电阻r3的输出端通过电连接器的一个引脚与分压电阻r2的输入端相连接,分压电阻r2的输出端与nmos管m1的漏极相连接,nmos管m1的源极与第一匹配电阻r41的输入端相连接,第一匹配电阻r41的输出端与电芯模组e2的负极相连接。nmos管m2的栅极与nmos管m1的源极相连接,nmos管m2的漏极与nmos管m1的漏极相连接,nmos管m2的源极与第二匹配电阻r42的输入端相连接,第二匹配电阻r42的输出端与电芯模组e2的负极相连接。第一电源e1的负极接地,第一电源e1的正极与第一电阻r1的输入端相连接,第一电阻r1的输出端与nmos管m1的栅极相连接。
72.在本技术的一种具体实施方式中,负载电路1导通时电阻r3的电阻值为10kω,负载电路2导通时电阻r3的电阻值为200kω,负载电路3导通时电阻r3的电阻值为2mω。分压电阻r2的电阻值为120kω。电芯模组e2输出电压的范围为18v-25.2v。第一电源e1的输出电压为3.3v,第一电阻r1的电阻值为100kω。nmos管m1和nmos管m2的开启电压v
th
均为1.3v。第一匹配电阻r41的电阻值为51kω,第二匹配电阻r42的电阻值为15kω。
73.(1)负载电路1导通,且负载电路2和负载电路3断开的情况
74.电芯模组e2的输出电压为18v时,nmos管m1上栅极与源极的电压之差v
gs
=1.4v,nmos管m1上漏极与源极的电压之差v
ds
=5v,满足v
gs
>v
th
且v
ds
>v
gs-v
th
,因此nmos管m1处于饱和区,nmos管m1的源极输出的电压值adc1=2v。nmos管m2上v
gs
=1.4v,v
ds
=6.4v,满足v
gs
>v
th
且v
ds
>v
gs-v
th
,因此nmos管m2处于饱和区,nmos管m2的源极输出的电压值adc2=0.68v。
75.电芯模组e2的输出电压为25.2v时,nmos管m1上v
gs
=1.4v,v
ds
=12v,满足v
gs
>v
th
且v
ds
>v
gs-v
th
,因此nmos管m1处于饱和区,nmos管m1的源极输出的电压值adc1=2v。nmos管m2上v
gs
=1.4v,v
ds
=13.4v,满足v
gs
>v
th
且v
ds
>v
gs-v
th
,因此nmos管m2处于饱和区,nmos管m2的源极输出的电压值adc2=0.68v。
76.(2)负载电路2导通,且负载电路1和负载电路3断开的情况
77.电芯模组e2的输出电压为18v时,nmos管m1上v
gs
=1.7v,v
ds
=0v,满足v
gs
>v
th
且v
ds
<v
gs-v
th
,因此nmos管m1处于可变电阻区,nmos管m1的源极输出的电压值adc1=1.6v。nmos管m2上v
gs
=1.4v,v
ds
=1.3v,满足v
gs
>v
th
且v
ds
>v
gs-v
th
,因此nmos管m2处于饱和区,nmos管m2的源极输出的电压值adc2=0.3v。
78.电芯模组e2的输出电压为25.2v时,nmos管m1上v
gs
=1.45v,v
ds
=0v,满足v
gs
>v
th
且v
ds
<v
gs-v
th
,因此nmos管m1处于可变电阻区,nmos管m1的源极输出的电压值adc1=1.85v。nmos管m2上v
gs
=1.4v,v
ds
=1.3v,满足v
gs
>v
th
且v
ds
>v
gs-v
th
,因此nmos管m2处于饱和区,nmos管m2的源极输出的电压值adc2=0.55v。
79.(3)负载电路3导通,且负载电路1和负载电路2断开的情况
80.电芯模组e2的输出电压为18v时,nmos管m1上v
gs
=2.85v,v
ds
=0v,满足v
gs
>v
th
且v
ds
<v
gs-v
th
,因此nmos管m1处于可变电阻区,nmos管m1的源极输出的电压值adc1=0.43v。nmos管m2上v
gs
=0.45v,v
ds
=0.45v,满足v
gs
<v
th
,因此nmos管m2处于截止区,nmos管m2的源极输出的电压值adc2=0v。
81.电芯模组e2的输出电压为25.2v时,nmos管m1上v
gs
=2.7v,v
ds
=0v,满足v
gs
>v
th
且v
ds
<v
gs-v
th
,因此nmos管m1处于可变电阻区,nmos管m1的源极输出的电压值adc1=0.6v。nmos管m2上v
gs
=0.6v,v
ds
=0.6v,满足v
gs
<v
th
,因此nmos管m2处于截止区,nmos管m2的源极输出的电压值adc2=0v。
82.由上述数据可见,电芯模组e2的输出电压在18v-25.2v波动的前提下,负载电路1导通时nmos管m1和nmos管m2均处于饱和区,负载电路2导通时nmos管m1处于可变电阻区,且nmos管m2均处于饱和区,负载电路3导通时nmos管m1处于可变电阻区,且nmos管m2均处于截止区,即不同负载电路导通时各nmos管的导通状态的组合不同,电芯模组在预定范围内波动时不影响各nmos管的导通状态。
83.由于电芯模组e2输出电压的范围为18v-25.2v,考虑电芯模组e2的全电压范围,三个负载电路导通的识别依据为:
84.负载电路1导通的识别依据:adc1=2v且adc2=0.68v。
85.负载电路2导通的识别依据:1.6v≤adc1≤1.85v且0.3v≤adc2≤0.55v。
86.负载电路3导通的识别依据:0.43v≤adc1≤0.6v且adc2=0v。
87.由上述三个负载电路导通的识别依据可见,不同的负载电路导通时,各nmos管的源极输出的电压值的组合不同。而且,同一个nmos管在不同的两个负载电路导通时,源极输出的电压值位于不存在交集的两个取值范围内。
88.可以理解的是,上述具体实施方式中nmos管上栅极与源极的电压之差v
gs
、nmos管上漏极与源极的电压之差v
ds
及nmos管的源极输出的电压值adc1和adc2可通过仿真的方式获得。
89.电池管理系统
90.图5是本技术一个实施例的电池管理系统的示意性框图。如图5所示,电池管理系统500包括电连接器510、控制模块520和上述任一实施例中的识别电路530。识别电路530通过电连接器510与负载电路相连接,当负载电路被至少一个开关导通后,该负载电路的输出电压输入识别电路530,不同的负载电路导通时具有不同的电阻值。控制模块520与识别电路530相连接,控制模块520用于根据识别电路530生成的通断信号,确定负载电路的导通或
断开。
91.在本技术实施例中,识别电路530生成用于指示负载电路导通或断开的通断信号后,将所生成的通断信号输入控制模块520,控制模块520基于接收到的通断信号确定负载电路的导通或断开。控制模块520可以是电池管理系统500中的控制芯片、单片机等具有逻辑判断功能的器件。
92.在一种可能的实现方式中,当识别电路530的电路结构如图3所示时,控制模块520获取识别电路530中n个nmos管的源极输出的电压值的组合和/或n个nmos管的导通状态组合,根据各nmos管的源极输出的电压值的组合和/或各nmos管的导通状态组合,确定各负载电路的导通或断开。在本技术的一个具体实施方式中,预先确定每个负载电路导通时各nmos管的源极输出的电压值的取值范围,在获取到各nmos管的源极输出的电压值后,将获取到的电压值与上述取值范围进行比对,可以快速确定出导通的负载电路,保证对负载电路进行通断识别的效率。
93.在另一种可能的实现方式中,当识别电路530的电路结构如图3所示时,控制模块520获取识别电路530中n个nmos管的源极输出的电压值的组合和/或n个nmos管的导通状态组合,并获取电芯模组的输出电压,根据电芯模组的输出电压获取每个负载电路导通时各nmos管的源极输出的标准电压值,进而根据各nmos管的源极输出的电压值和各nmos管的源极输出的标准电压值,和/或n个串联耦接的nmos管的导通状态组合,确定各负载电路的导通或断开。
94.控制模块520在获取到电芯模组输出的电压值后,将电芯模组的输出电源输入预先构建的函数,或者查询预先创建的对应表格,获得电芯模组输出该电压值时,不同负载电路导通时各nmos管的源极输出的标准电压值。然后控制模块520将各nmos管的源极输出的电压值和标准电压值进行比对,确定出一组与各nmos管的源极输出的电压值相匹配的标准电压值,该组标准电压值对应的负载电路即为导通的负载电路。nmos管的源极输出的电压值与标准电压值相匹配,是指源极输出的电压值与标准电压值的相同或两者差值小于预设的偏差阈值。
95.基于电芯模组的输出电压和各nmos管的源极输出的电压值,确定导通的负载电路,进而对各负载电路进行通断是被,由于加入了电芯模组的输出电压这一参考数据,能够更加准确的对负载电路的通断进行识别。
96.在一种可能的实现方式中,控制模块分别与每个nmos管的源极相连接,控制模块用于根据各nmos管的源极的输出电压值或各nmos管的导通状态确定导通的负载电路,即控制模块根据通断信号确定各负载电路的导通或断开。其中,控制模块可以是电池管理系统包括的处理芯片、单片机等具有逻辑处理能力的器件。
97.由于不同的负载电路导通时,各nmos管的源极输出的电压值的组合不同或各nmos管的导通状态的组合不同,各nmos管的源极分别与控制模块相连接,使得控制模块可以获取各nmos管的源极输出的电压值或确定各nmos管的导通状态,进而控制模块根据各nmos管的源极输出的电压值或各nmos管的导通状态确定各负载电路的通断状态。通过电池管理系统中的控制模块,基于各nmos管的源极输出的电压值或各nmos管的导通状态确定各负载电路的通断状态,使电池管理系统具有较简单的电路结构,进而能够使池管理系统具有较低的成本。
98.应理解,每个负载电路中所包括的开关已经预先存储在控制模块可读取的存储空间内,控制模块基于各nmos管的源极输出的电压值或各nmos管的导通状态确定一个负载电路导通时,则确定其他各负载电路处于断开状态,进而根据存储空间内所存储的各负载电路中所包括的开关信息,可以确定导通的负载电路中的各开关处于闭合状态,而断开的负载电路中的各开关处于断开状态。
99.在一种可能的实现方式中,如图3所示,第一电源e1可以为控制模块上的电压输出端口。电池管理系统中的控制模块与电芯模组e2耦接,电芯模组e2为控制模块供电,控制模块上的电压输出端口与第一电阻r1的第一端相连接,由控制模块上的电压输出端口通过第一电阻r1为第一个nmos管m1的栅极提供驱动电压,不需要在识别电路中单独设置第一电源,保证了识别电路具有较简单的电路结构。
100.电池包
101.图6是本技术一个实施例的电池包的示意性框图。如图6所示,电池包600包括电芯模组610和上述任一实施例中的电池管理系统620。电芯模组610与电池管理系统620相连接,并向电池管理系统620供电6。
102.电子装置
103.图7是本技术一个实施例的电子装置的示意性框图。如图7所示,电子装置700包括负载电路710和上述任一实施例中的电池包720。负载电路710与电池包720相连接,电池包720用于向负载电路710供电。
104.在一种可能的实现方式中,负载电路710至少包括两个,每个负载电路710的电阻值不同。
105.在一种可能的实现方式中,电池包702中电芯模组的正极用于与负载电路710相连接,负载电路710通过电连接器的一个引脚与分压模块相连接。
106.在一种可能的实现方式中,电子装置700为吸尘器,该吸尘器包括三个负载电路,第一个负载电路包括吸尘器的电源开关,第二个负载电路包括用于调节吸尘器工作模式的工作开关,第三个负载电路包括用于调节吸尘器档位的档位开关。电池包分别与每个负载电路相连接,每个负载电路由各自对应的开关控制通断,每个负载电路可具有不同阻值。
107.需要说明的是,电子装置中电池包与负载电路的连接关系,以及检测负载电路导通状态的原理和过程,以在上述识别电路实施例和电池管理系统实施例进行了详细说明,具体可参见上述识别电路实施例和电池管理系统实施例中的描述,在此不在进行赘述。
108.本技术实施例的商业价值
109.本技术实施例在解决电池管理系统由于包括多个识别电路而电路结构较复杂的技术问题时,识别电路包括分压模块和信号生成模块,在不同的负载电路导通时,分压模块会向信号生成模块输入不同的电压,使得信号生成模块可以基于分压模块输入的电压生成用于指示负载电路的导通或断开的通断信号,因此通过一个识别电路便可以实现对多个负载电路的通断状态进行识别,由于减少了电池管理系统中识别电路的数量,从而能够使电池管理系统的电路结构更加简单。另外,不同的负载电路导通时具有不同的电阻值,使得输入识别电路的电压值不同,识别电路基于所输入的电压值生成用于指示负载电路导通或断开的通断信号,进而可以基于通断信号确定各负载电路的导通或断开。因此,仅需通过电连接器的一个引脚将各负载电路与识别电路相连接,将负载电路输出的电压引入识别电路,
便可以确定各负载电路的导通或断开,从而能够节省识别负载电路通断状态时所使用的引脚数量。
110.应该理解,本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于方法实施例而言,由于其基本相似于装置和系统实施例中描述的方法,所以描述的比较简单,相关之处参见其他实施例的部分说明即可。
111.应该理解,上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在权利要求书的范围内。在一些情况下,在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外,在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中,多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
112.应该理解,本文用单数形式描述或者在附图中仅显示一个的元件并不代表将该元件的数量限于一个。此外,本文中被描述或示出为分开的模块或元件可被组合为单个模块或元件,且本文中被描述或示出为单个的模块或元件可被拆分为多个模块或元件。
113.还应理解,本文采用的术语和表述方式只是用于描述,本说明书的一个或多个实施例并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征,应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的,权利要求应视为覆盖所有这些等效物。
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