状态检测电路及电池管理系统的制作方法

1.本公开涉及电池管理技术领域，尤其涉及一种状态检测电路及电池管理系统。


背景技术：

2.目前利用电池供电的电子设备(尤其是移动电子设备，例如智能手机、平板电脑、笔记本电脑或便携式仪表灯)大量应用于人们的日常生活，这些电子设备通常都带有电池充电和放电控制系统。外部电源与电子设备中的电池(内部电源)可能存在反接的情况，若外部电源与电池反接，电池会出现故障，甚至会发生爆炸等危及人身安全的事故。另外，在某些场景下电子设备不能长时间的接通外部电源。因此，需要在电源线路中增加状态检测电路及时检测外部电源在位情况或者反接情况，以避免对电子设备的正常工作造成潜在的影响。
3.现有技术中，要么通过光耦的导通与否来检测外部电源是否在位和是否反接，要么通过运算放大器比较输入电压并输出高/低电平来检测外部电源是否在位和是否反接；要么需要增加辅助电源，要么还需要通过mcu(microcontroller unit，微控制单元)控制mos(metaloxide semiconductor，金属氧化物半导体)管或者继电器的通断来实现检测保护，存在检测电路连接很复杂，所需元器件成本高，电路封装面积大，电压检测范围小等问题，无法广泛使用。


技术实现要素：

4.本公开要解决的技术问题是为了克服现有技术中利用光偶的导通与否来检测外部电源是否在位和是否反接，或者利用运算放大器比较输入电压并输出高/低电平来检测外部电源是否在位和是否反接，存在检测电路连接复杂、元器件成本高、封装面积大、电压检测范围小等缺陷，提供一种状态检测电路及电池管理系统。
5.本公开是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
6.本公开提供一种状态检测电路，所述状态检测电路包括电连接的电源接入单元和信号输出单元；
7.所述电源接入单元包括第一开关管、第一二极管、第一电阻和第二电阻；
8.所述第一开关管的第一端分别与所述第一二极管的阳极、所述第一电阻的一端、所述第二电阻的一端电连接，所述第一开关管的第二端分别与所述第一二极管的阴极、所述第二电阻的另一端电连接，所述第一开关管的第三端与所述信号输出单元电连接；
9.所述电源接入单元还包括与外部电源电连接的正极接口和负极接口，所述正极接口与内部电源的正极电连接，所述内部电源的负极与所述信号输出单元电连接；
10.所述电源接入单元用于在所述外部电源与所述正极接口和所述负极接口电连接时，生成输入电信号并输出至所述信号输出单元；
11.所述信号输出单元用于接收所述输入电信号，并对所述输入电信号进行处理，以输出对应的接入状态信号；其中，所述接入状态信号用于表征所述外部电源是否在位或所
述外部电源是否反接。
12.较佳地，所述信号输出单元包括第二开关管、第二二极管、第三电阻和第四电阻；
13.所述第二开关管的第一端分别与所述第二二极管的阴极、所述第三电阻的一端、所述第四电阻的一端电连接；所述第四电阻的另一端与所述电源接入单元电连接；
14.所述内部电源的负极分别与所述第二开关管的第二端、所述第二二极管的阳极、所述第三电阻的另一端电连接；
15.所述第二开关管的第三端用于输出所述接入状态信号。
16.较佳地，所述正极接口与所述第一开关管的第二端电连接，所述负极接口与所述第一电阻的另一端电连接；
17.所述电源接入单元用于生成第一输入电信号，并输出至所述信号输出单元；
18.所述信号输出单元用于接收所述第一输入电信号，并对所述第一输入电信号进行处理，以输出对应的第一接入状态信号；其中，所述第一接入状态信号用于表征所述外部电源是否在位；
19.或，
20.所述负极接口与所述第一开关管的第二端电连接，所述正极接口与所述第一电阻的另一端电连接；
21.所述电源接入单元用于生成第二输入电信号，并输出至所述信号输出单元；
22.所述信号输出单元用于接收所述第二输入电信号，并对所述第二输入电信号进行处理，以输出对应的第二接入状态信号；其中，所述第二接入状态信号用于表征所述外部电源是否反接。
23.较佳地，所述电源接入单元还包括第五电阻、第三二极管和第四二极管；
24.所述第五电阻的一端与所述第一开关管的第一端电连接，所述第五电阻的另一端分别与所述第一二极管的阳极、所述第一电阻的一端、所述第二电阻的一端电连接；
25.所述第三二极管的阳极与所述第一开关管的第三端电连接，所述第三二极管的阴极与所述第四电阻的另一端电连接；
26.所述第四二极管的阳极与所述第一电阻的另一端电连接，所述第四二极管的阴极与所述负极接口或所述正极接口电连接。
27.较佳地，所述信号输出单元还包括第三开关管；
28.所述第三开关管的第一端与所述第二开关管的第三端电连接，所述第三开关管的第二端与所述内部电源的负极电连接，所述第三开关管的第三端用于输出所述接入状态信号。
29.较佳地，所述信号输出单元还包括第六电阻和第七电阻；
30.所述第六电阻的一端分别与所述第二开关管的第三端、所述第三开关管的第一端电连接；
31.所述第七电阻的一端与所述第三开关管的第三端电连接；
32.所述第六电阻的另一端、所述第七电阻的另一端分别与所述内部电源提供的稳压源电连接。
33.较佳地，所述状态检测电路还包括充放电控制单元；
34.所述充放电控制单元的一端与所述内部电源的负极电连接，所述充放电控制单元
的另一端与所述负极接口电连接；
35.所述充放电控制单元用于控制所述内部电源的充放电。
36.较佳地，所述充放电控制单元包括第四开关管。
37.较佳地，所述第一二极管和所述第二二极管均为稳压二极管。
38.本公开还提供一种电池管理系统，所述电池管理系统包括如上述所述的状态检测电路。
39.在符合本领域常识的基础上，所述各优选条件，可任意组合，即得本公开各较佳实例。
40.本公开的积极进步效果在于：
41.本公开能够根据检测目的对应设置状态检测电路，使得一个状态检测电路就能够实现不同的检测功能，即在位检测功能和反接检测功能，根据外部电源的不同接入状态，生成输入电信号，进而输出接入状态信号，利用开关管的开关特性，使输出的接入状态信号的高低电平分别代表外部电源的不同接入状态，以实现电源在位检测和反接检测功能，电路结构简单，降低了生产成本，减小了封装面积，保障了宽电压检测范围。
附图说明
42.图1为本公开实施例1的状态检测电路的结构示意图。
43.图2为本公开实施例2的状态检测电路的第一结构示意图。
44.图3为本公开实施例2的状态检测电路的第二结构示意图。
45.图4为本公开实施例3的电池管理系统的结构示意图。
具体实施方式
46.下面通过实施例的方式进一步说明本公开，但并不因此将本公开限制在所述的实施例范围之中。
47.实施例1
48.本实施例提供一种状态检测电路，如图1所示，该状态检测电路包括电连接的电源接入单元1和信号输出单元2。
49.电源接入单元1包括第一开关管q1、第一二极管d1、第一电阻r1和第二电阻r2。
50.第一开关管q1的第一端分别与第一二极管d1的阳极、第一电阻r1的一端、第二电阻r2的一端电连接，第一开关管q1的第二端分别与第一二极管d1的阴极、第二电阻r2的另一端电连接，第一开关管q1的第三端与信号输出单元2电连接。
51.其中，第一二极管d1用于保护第一开关管q1，使得第一开关管q1的第一端和第二端的电压不超过其稳压值，即在外部电源宽电压输入时使得第一开关管q1的导通电压不超过其最大值。
52.电源接入单元1还包括与外部电源电连接的正极接口11和负极接口12，正极接口11与内部电源的正极电连接，内部电源的负极与信号输出单元2电连接。
53.其中，内部电源和外部电源在同一电路中形成了回路。
54.电源接入单元1用于在外部电源与正极接口11和负极接口12电连接时，生成输入电信号并输出至信号输出单元2。
55.信号输出单元2用于接收输入电信号，并对输入电信号进行处理，以输出对应的接入状态信号；其中，接入状态信号用于表征外部电源是否在位或外部电源是否反接。
56.具体地，第一开关管q1为pmos(positive channel metal oxide semiconductor，p型金属氧化物半导体)管，第一开关管q1的第一端为栅极，第一开关管q1的第二端为源极，第一开关管q1的第三端为漏极。
57.图1中正极接口11与第一开关管q1的第二端电连接，负极接口12与第一电阻r1的另一端电连接，信号输出单元2输出表征外部电源是否在位的接入状态信号，状态检测电路用于实现在位检测功能；
58.当正极接口11的连接位置与负极接口12的连接位置互换时，信号输出单元2输出表征外部电源是否反接的接入状态信号，状态检测电路用于实现反接检测功能。
59.本实施例中，能够根据检测目的对应设置状态检测电路，使得一个状态检测电路就能够实现不同的检测功能，即在位检测功能和反接检测功能，根据外部电源的不同接入状态，生成输入电信号，进而输出接入状态信号，利用开关管的开关特性，使输出的接入状态信号的高低电平分别代表外部电源的不同接入状态，以实现电源在位检测和反接检测功能，电路结构简单，降低了生产成本，减小了封装面积，保障了宽电压检测范围。
60.实施例2
61.本实施例提供一种状态检测电路，是对实施例1的进一步改进。
62.在一可实施的方案中，如图2所示，信号输出单元2包括第二开关管q2、第二二极管d2、第三电阻r3和第四电阻r4；
63.第二开关管q2的第一端分别与第二二极管d2的阴极、第三电阻r3的一端、第四电阻r4的一端电连接；第四电阻r4的另一端与电源接入单元1电连接；
64.内部电源的负极分别与第二开关管q2的第二端、第二二极管d2的阳极、第三电阻r3的另一端电连接；
65.第二开关管q2的第三端用于输出接入状态信号。
66.其中，第二二极管d2用于保护第二开关管q2，使得第一二开关管q2的第一端和第二端的电压不超过其稳压值，即在外部电源宽电压输入时使得第二开关管q2的导通电压不超过其最大值。
67.具体地，第二开关管q2为nmos(negative channel metal oxide semiconductor，n型金属氧化物半导体)管，第二开关管q2的第一端为栅极，第二开关管q2的第二端为源极，第二开关管q2的第三端为漏极。
68.本方案中，通过设置包含第二开关管q2的信号输出单元，利用第二开关管q2的开关特性，使输出的接入状态信号的高低电平分别代表外部电源的不同接入状态，以实现电源在位检测和反接检测功能。
69.在一可实施的方案中，如图2所示，正极接口11与第一开关管q1的第二端电连接，负极接口12与第一电阻r1的另一端电连接；
70.电源接入单元1用于生成第一输入电信号，并输出至信号输出单元2；
71.信号输出单元2用于接收第一输入电信号，并对第一输入电信号进行处理，以输出对应的第一接入状态信号dcin；其中，第一接入状态信号用于表征外部电源是否在位。
72.本方案中，通过正极接口、负极接口的一种接入方式，实现了在位检测功能。
73.在一可实施的方案中，如图3所示，负极接口12与第一开关管q1的第二端电连接，正极接口11与第一电阻r1的另一端电连接；
74.电源接入单元1用于生成第二输入电信号，并输出至信号输出单元；
75.信号输出单元2用于接收第二输入电信号，并对第二输入电信号进行处理，以输出对应的第二接入状态信号rv；其中，第二接入状态信号用于表征外部电源是否反接。
76.本方案中，通过正极接口、负极接口的另一种接入方式，实现了反接检测功能。
77.在一可实施的方案中，电源接入单元1还包括第五电阻r5、第三二极管d3和第四二极管d4；
78.第五电阻r5的一端与第一开关管q1的第一端电连接，第五电阻r5的另一端分别与第一二极管d1的阳极、第一电阻r1的一端、第二电阻r2的一端电连接；
79.第三二极管d3的阳极与第一开关管q1的第三端电连接，第三二极管d3的阴极与第四电阻r4的另一端电连接；
80.第四二极管d4的阳极与第一电阻r1的另一端电连接，第四二极管d4的阴极与负极接口12或正极接口11电连接。
81.本方案中，通过设置第五电阻r5、第三二极管d3和第四二极管d4，避免外部电源反接时、外部电源电压以很小的电流给内部电源充电时等情况导致第一开关管q1的损坏。
82.在一可实施的方案中，信号输出单元2包括第三开关管q3；
83.第三开关管q3的一端与第二开关管q2的第三端电连接，第三开关管q3的第二端与内部电源的负极电连接，第三开关管q3的第三端用于输出接入状态信号。
84.具体地，第三开关管q3为nmos管，第三开关管q3的第一端为栅极，第三开关管q3的第二端为源极，第三开关管q3的第三端为漏极。
85.本方案中，第三开关管q3的作用为当实现电源在位检测功能时，使第一接入状态信号在没有电源在位时为低电平，这样电路有干扰也不会唤醒。
86.在一可实施的方案中，信号输出单元2还包括第六电阻r6和第七电阻r7；
87.第六电阻r6的一端分别与第二开关管q2的第三端、第三开关管q3的第一端电连接；
88.第七电阻r7的一端与第三开关管q3的第三端电连接；
89.第六电阻r6的另一端、第七电阻r7的另一端分别与内部电源提供的稳压源电连接。
90.其中，稳压源u为内部电源电压经过电源芯片降压后的3.3v电压。
91.本方案中，通过设置第六电阻r6和第七电阻r7以进行分流，避免第三开关管q3的损坏。
92.在一可实施的方案中，状态检测电路还包括充放电控制单元3；
93.充放电控制单元3的一端与内部电源的负极电连接，充放电控制单元3的另一端与负极接口12电连接；
94.充放电控制单元3用于控制内部电源的充放电。
95.本方案中，通过充放电控制单元控制内部电源的充放电，便于实现电源在位检测和反接检测功能。
96.在一可实施的方案中，充放电控制单元3包括第四开关管q4。
97.本方案中，采用第四开关管q4作为充放电控制单元，电路结构简单，成本低。
98.在一可实施的方案中，第一二极管d1和第二二极管d2均为稳压二极管。
99.本方案中，采用稳压二极管，保障了第一开关管q1和第二开关管q2的导通电压稳定，避免损坏。
100.下面结合具体示例说明本实施例的状态检测电路的工作原理：
101.当状态检测电路用于实现在位检测功能时：
102.当外部电源未接入时，第四开关管q4处于断开状态，负极接口12的电压等于正极接口11的电压，第一二极管d1两端压降为0v，第一开关管q1不导通，第二二极管d2两端电压为0v，第二开关管q2不导通，第三开关管q3的第一端和第二端的电压为3.3v，第三开关管q3导通，第一接入状态信号输出为0v；
103.当外部电源接入时，正极接口11的电压等于外部电源的正极电压，负极接口12的电压等于外部电源的负极电压，正极接口11的电压高于负极接口12的电压，第一二极管d1两端电压为第一开关管q1的导通电压，第一开关管q1导通，第二二极管d2两端电压为第二开关管q2的导通电压，第二开关管q2导通，第三开关管q3的第一端和第二端的电压为0v，第三开关管q3不导通，第一接入状态信号输出为3.3v。
104.当状态检测电路用于实现反接检测功能时：
105.当外部电源未接入时：当第四开关管q4处于断开状态，负极接口12的电压等于正极接口11的电压；当第四开关管q4处于导通状态，负极接口12的电压等于内部电源负极的电压，正极接口11的电压等于内部电源正极的电压；
106.当外部电源正接入时，负极接口12的电压为外部电源负极的电压，正极接口11的电压为外部电源正极的电压，由于第四二极管d4的单向导通性，因此，第二电阻r2两端和第一电阻r1两端各点电压均为外部电源负极电压；
107.当外部电源未接入或正接入时，第一二极管d1两端压差为0v，第一开关管q1不导通，第二二极管d2两端电压为0v，第二开关管q2不导通，第三开关管q3的第一端和第二端的电压为3.3v，第三开关管q3导通，第二接入状态信号输出为0v；
108.当外部电源反接时，正极接口11的电压等于内部电源正极的电压，负极接口12的电压等于内部电源的电压加上外部电源的电压，第一二极管d1两端电压为第一开关管q1的导通电压，第一开关管q1导通，第二二极管d2两端电压为第二开关管q2的导通电压，第二开关管q2导通，第三开关管q3的第一端和第二端的电压为0v，第三开关管q3不导通，第二接入状态信号输出为3.3v。
109.本实施例中，能够根据检测目的对应设置状态检测电路，使得一个状态检测电路就能够实现不同的检测功能，即在位检测功能和反接检测功能，根据外部电源的不同接入状态，生成输入电信号，进而输出接入状态信号，利用开关管的开关特性，使输出的接入状态信号的高低电平分别代表外部电源的不同接入状态，以实现电源在位检测和反接检测功能，电路结构简单，降低了生产成本，减小了封装面积，保障了宽电压检测范围。
110.实施例3
111.本实施例提供一种电池管理系统，如图4所示，该电池管理系统包括如上述所述的状态检测电路。
112.本实施例中的电池管理系统集成设置上述的状态检测电路，在使用外部电源对内
部电源进行充电时，能够实现电源在位检测和反接检测功能，保障了内部电源的安全性和稳定性。
113.虽然以上描述了本公开的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本公开的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本公开的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本公开的保护范围。

技术特征：
1.一种状态检测电路，其特征在于，所述状态检测电路包括电连接的电源接入单元和信号输出单元；所述电源接入单元包括第一开关管、第一二极管、第一电阻和第二电阻；所述第一开关管的第一端分别与所述第一二极管的阳极、所述第一电阻的一端、所述第二电阻的一端电连接，所述第一开关管的第二端分别与所述第一二极管的阴极、所述第二电阻的另一端电连接，所述第一开关管的第三端与所述信号输出单元电连接；所述电源接入单元还包括与外部电源电连接的正极接口和负极接口，所述正极接口与内部电源的正极电连接，所述内部电源的负极与所述信号输出单元电连接；所述电源接入单元用于在所述外部电源与所述正极接口和所述负极接口电连接时，生成输入电信号并输出至所述信号输出单元；所述信号输出单元用于接收所述输入电信号，并对所述输入电信号进行处理，以输出对应的接入状态信号；其中，所述接入状态信号用于表征所述外部电源是否在位或所述外部电源是否反接。2.如权利要求1所述的状态检测电路，其特征在于，所述信号输出单元包括第二开关管、第二二极管、第三电阻和第四电阻；所述第二开关管的第一端分别与所述第二二极管的阴极、所述第三电阻的一端、所述第四电阻的一端电连接；所述第四电阻的另一端与所述电源接入单元电连接；所述内部电源的负极分别与所述第二开关管的第二端、所述第二二极管的阳极、所述第三电阻的另一端电连接；所述第二开关管的第三端用于输出所述接入状态信号。3.如权利要求2所述的状态检测电路，其特征在于，所述正极接口与所述第一开关管的第二端电连接，所述负极接口与所述第一电阻的另一端电连接；所述电源接入单元用于生成第一输入电信号，并输出至所述信号输出单元；所述信号输出单元用于接收所述第一输入电信号，并对所述第一输入电信号进行处理，以输出对应的第一接入状态信号；其中，所述第一接入状态信号用于表征所述外部电源是否在位；或，所述负极接口与所述第一开关管的第二端电连接，所述正极接口与所述第一电阻的另一端电连接；所述电源接入单元用于生成第二输入电信号，并输出至所述信号输出单元；所述信号输出单元用于接收所述第二输入电信号，并对所述第二输入电信号进行处理，以输出对应的第二接入状态信号；其中，所述第二接入状态信号用于表征所述外部电源是否反接。4.如权利要求3所述的状态检测电路，其特征在于，所述电源接入单元还包括第五电阻、第三二极管和第四二极管；所述第五电阻的一端与所述第一开关管的第一端电连接，所述第五电阻的另一端分别与所述第一二极管的阳极、所述第一电阻的一端、所述第二电阻的一端电连接；所述第三二极管的阳极与所述第一开关管的第三端电连接，所述第三二极管的阴极与所述第四电阻的另一端电连接；
所述第四二极管的阳极与所述第一电阻的另一端电连接，所述第四二极管的阴极与所述负极接口或所述正极接口电连接。5.如权利要求4所述的状态检测电路，其特征在于，所述信号输出单元还包括第三开关管；所述第三开关管的第一端与所述第二开关管的第三端电连接，所述第三开关管的第二端与所述内部电源的负极电连接，所述第三开关管的第三端用于输出所述接入状态信号。6.如权利要求5所述的状态检测电路，其特征在于，所述信号输出单元还包括第六电阻和第七电阻；所述第六电阻的一端分别与所述第二开关管的第三端、所述第三开关管的第一端电连接；所述第七电阻的一端与所述第三开关管的第三端电连接；所述第六电阻的另一端、所述第七电阻的另一端分别与所述内部电源提供的稳压源电连接。7.如权利要求1-6中任一项所述的状态检测电路，其特征在于，所述状态检测电路还包括充放电控制单元；所述充放电控制单元的一端与所述内部电源的负极电连接，所述充放电控制单元的另一端与所述负极接口电连接；所述充放电控制单元用于控制所述内部电源的充放电。8.如权利要求7所述的状态检测电路，其特征在于，所述充放电控制单元包括第四开关管。9.如权利要求2-6中任一项所述的状态检测电路，其特征在于，所述第一二极管和所述第二二极管均为稳压二极管。10.一种电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统包括如权利要求1-9中任一项所述的状态检测电路。

技术总结
本公开提供了一种状态检测电路及电池管理系统，该状态检测电路包括电连接的电源接入单元和信号输出单元；电源接入单元用于在外部电源与正极接口和负极接口电连接时，生成输入电信号并输出至信号输出单元；信号输出单元用于接收输入电信号，并对输入电信号进行处理，以输出对应的接入状态信号；其中，接入状态信号用于表征外部电源是否在位或外部电源是否反接。本公开根据外部电源的不同接入状态，生成输入电信号，进而输出接入状态信号，利用开关管的开关特性，使输出的接入状态信号的高低电平分别代表外部电源的不同接入状态，以实现电源在位检测和反接检测功能，电路结构简单，降低了生产成本，减小了封装面积，保障了宽电压检测范围。压检测范围。压检测范围。


技术研发人员：徐小波
受保护的技术使用者：上海派智能源股份有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/9/19