一种多电池包串联的安全检测电路及方法与流程

本发明涉及一种多电池包串联的安全检测电路及方法，用于各个电池包状态检测，属于电池包。

背景技术：

1、在由电池供电的设备中，尤其是在园林工具中，存在多个电池包串联后为设备供电的使用场景。如何识别各个电池的状态变得十分重要，对于不匹配的电池包，用电设备应当做出保护，并给出报警状态。一般，每个电池包至少会引出三个端子，分别是电源正、电源负以及do端子。do端子用于输出电池包的do信号，其有两个作用：1）通过do信号获取电池包的规格信息。2）通过do信号获知电池包的报警状态。

2、如图1所示，电池包内部设置有一个识别电阻rx，该电阻阻值不同，代表不同的规格参数。识别电阻rx一端作为do信号引出，另外一端连接到nmos的漏极，nmos的栅极连接bms芯片的输出控制引脚。当电池包工作正常时，输出控制引脚输出高电平，nmos开通。当电池包处于报警时，输出控制引脚输出低电平，nmos关断。

3、对于类似功能的电池包，当使用一个电池包为设备供电时，do信号的识别电路和方法非常简单和易于实现，也为业界所熟知，如图2所示，通过测量do点的电压，结合已知的ry电阻5v电压，即可计算出rx的阻值。同时当电池包发生报警而关断nmos时，do信号将会达到5v，远超正常识别范围，从而得知电池包报警。

4、但是，发明人发现，当多个电池包串联供电时，由于各个电池包do信号的参考电平不同，对于do信号的检测也变困难。现有解决该问题的方案要么实现较为复杂，对检测器件的特性（如耐压值）有特别的要求，要么实现的功能较为简单，只能识别电池包是否报警，但不能识别电池包的规格参数。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明在不改变电池包do信号产生电路和输出形式（不改变现有电池包电路）的前提下，设计出一种简单高效的检测电路和检测方法，可以实现多个电池串联供电应用场景下，识别各个电池包的内置识别电阻rx的阻值大小以及各个电池包的报警状态。

2、本技术提供了一种多电池包串联的安全检测电路，包括若干个依次串联的电池包，其特征在于：每个电池包的负极端子连接相邻前一个电池包的正极端子，第一个电池包的负极端子接地，所述第一个电池包的负极端子连接有第一检测电路，其他电池包分别连接有第二检测电路，所述第二检测电路包括报警检测电路及识别检测电路；

3、 所述报警检测电路包括源极s与电池包正极端子连接的pmos管q1，所述pmos管q1的漏极d连接电阻r1的一端引脚，所述电阻r1的另一端引脚连接光耦合器oc的二极管正极，所述二极管的负极与电池包的识别电阻rx连接，所述识别电阻rx的另一端连接第一nmos管的漏极d,所述第一nmos管的源极s连接电池包的负极端子，其栅极g与第一bms控制芯片的端口连接，所述光耦合器0c的光敏三极管输出端作为信号err输出端子；

4、 所述识别检测电路包括连接于所述识别电阻rx与光耦合器oc之间线路上的do2信号引出端，所述do2信号引出端线路上分别连接电阻r3和电容c1一端引脚,所述电阻r3的另一端引脚连接第二nmos管q2的漏极d,所述第二nmos管q2的源极s接地，所述第二nmos管q2的栅极g和源极s之间并联有电阻r5,所述栅极g端线路上连接电阻r4后作为信号ctl2输出端子；所述电容c1的另一端引脚接地，所述电阻r4和电阻r5连接端的引脚与电池包负极之间依次串联有电阻r7、电阻r6及第三nmos管q3,所述电阻r6和电阻r7之间线路连接有引线vb1。

5、作为优选，所述光耦合器oc的信号err输出端连接电阻r2的一端,所述电阻r2的另一端连接5v电压。

6、作为优选，所述第一检测电路包括源极s与第一电池包的负极端子连接的第四nmos管，所述第四nmos管的栅极g与第二bms控制芯片的输出引脚连接，漏极d连接识别电阻rx1的一端引脚，所述识别电阻rx1的另一端作为do1信号引出端，所述do1信号引出端连接电容c2后接地，同时连接电阻r8后接入5v电压。

7、作为优选，所述第一nmos管、第二nmos管、第三nmos管、第四nmos管及pmos管的源极s和漏极g之间分别连接有一个体二极管；所述第一nmos管、第二nmos管、第三nmos管及第四nmos管的漏极d连接对应线路体二极管的负极，其源极s连接体二极管的正极，所述pmos管的漏极d连接对应线路体二极管的正极，其源极s连接体二极管的负极。

8、本发明还公开了一种多电池包串联的安全检测方法，采用上述安全监测电路，其特征在于，包括报警检测，所述报警检测方法如下：系统上电，信号ctl2端子输出低电平关闭第二nmos管q2及第三nmos管q3，信号ctl1端子输出低电平打开pmos管q1；此时，该电池包的正极经过pmos管q1、电阻r1、光耦合器oc、该电池包内部的识别电阻rx及第一nmos管与该电池包的负极构成回路；

9、1）若该电池包工作正常，则其内部的第一nmos管导通，光耦合器导通，信号err端输出为低电平；

10、2）若该电池包发生报警，则其内部第一nmos管关闭，光耦合器关闭，信号err端子输出为高电平。

11、作为优选，本发明还包括识别电阻检测，所述识别电阻检测方法如下：

12、1）、信号ctl1端子输出高电平关闭pmos管q1，信号ctl2端子输出高电平打开第二nmos管q2及第三nmos管q3，此时存在两条检测回路：

13、该电池包负极端vbat1、电阻r7、电阻r6、第三nmos管q3、电源gnd构成第一回路；

14、该电池包负极端vbat1、电池包内部的第一nmos管与识别电阻rx、电阻r3、第二nmos管q2、电源gnd构成第二回路；

15、2）、通过mcu直接测量获得引线vb1端、do2信号引出端处的电压。

16、3）、根据电路关系获得识别电阻rx的阻值，进一步得知所接电池包的规格参数：

17、根据第一回路的电路关系，得知：vbat1 = vb1*（1+r7/r6）；

18、根据第二回路的电路关系，得知：rx=r3*（vabt1/do2 - 1）。

19、作为优选，本发明还包括电池包使用过程中的周期性报警检测，其方法如下：

20、1）周期性地测量获得引线vb1端和do2信号引出端的电压值；

21、2）根据公式vbat1 = vb1*（1+r7/r6）计算vbat1电压值。

22、3）根据初次检测获得的识别电阻rx阻值，计算该电池包中第一nmos管和识别电阻rx之间vd点处的电压值：

23、vd = do2*（1+rx/r3）

24、4）比较vbat1与vd的电压，并根据电压差判断该电池包是否报警：

25、当vbat1-vd的电压差达到设定阈值，则表明该电池包因故障关闭了第一nmos管，此时vbat1通过第一nmos管的体二极管构成回路，该电池包发生报警；

26、当vbat1-vd的电压差远小于该阈值时，则表明该电池包工作正常。

27、作为优选，所述设定阈值为0.5v。

28、有益技术效果：本发明实现了多电池包串联供电场景下，用电设备对电池包规格参数识别以及各个电池包报警状态的监控，提了高电池包及其用电设备使用时的安全性。本发明仅使用一些通用元器件，元件的规格参数均为常规要求，检测电路也较为简洁，检测成本低。