CN111487528B - 一种功率元件的故障检测方法及电路 - Google Patents

一种功率元件的故障检测方法及电路 Download PDF

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CN111487528B CN202010270194.2A CN202010270194A CN111487528B CN 111487528 B CN111487528 B CN 111487528B CN 202010270194 A CN202010270194 A CN 202010270194A CN 111487528 B CN111487528 B CN 111487528B
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Abstract

本申请实施例公开了一种功率元件的故障检测方法及功率元件的故障检测电路，所述方法应用于功率元件的故障检测电路，所述电路包括：第一电阻元件、第一二极管、第二二极管、第二电阻元件、第一功率元件以及第二功率元件；其中，所述第一电阻元件的第一端与电源连接，所述电源的电压值为第一电压值，所述第二二极管的正极的电压为第二电压值；所述方法包括：基于所述第一电压值以及所述第二电压值确定所述第一功率元件的源极与所述第二功率元件的源极之间的第三电压值；基于所述第一功率元件的驱动状态、所述第二功率元件的驱动状态以及所述第三电压值确定所述第一功率元件和/或所述第二功率元件的故障状态。

Description

一种功率元件的故障检测方法及电路
技术领域
本申请实施例涉及电路领域，尤其涉及一种功率元件的故障检测方法及电路。
背景技术
电池管理***(BMS，Battery Management System)是动力电池的核心部件之一，在使用过程中具有较高的安全性要求，BMS***中包括由功率开关组成的功率回路，而在使用BMS时通常需要对功率开关的故障进行检测，常规手段通常是通过检测功率开关的驱动电压确定功率开关的故障，但是采用此方式一般只能检测到栅极(即G极)与源极(即S极)之间的击穿状态的故障，无法检测到对于G极与S极之间阻抗异常但是阻抗较高态的故障，也无法实现对于漏极(即D极)与S极之间开路状态的故障检测。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种功率元件的故障检测方法及电路。
本申请实施例提供了一种功率元件的故障检测方法，所述方法应用于功率元件的故障检测电路，所述电路包括：第一电阻元件、第一二极管、第二二极管、第二电阻元件、第一功率元件以及第二功率元件；其中，所述第一电阻元件的第一端与电源连接，所述第一电阻元件的第二端与所述第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极与所述第二电阻元件的第一端连接；所述第一功率元件的源极与所述第二电阻元件的第一端连接，所述第一功率元件的漏极与所述第二功率元件的漏极连接，所述第二功率元件的源极与所述第二电阻元件的第二端连接；所述电源的电压值为第一电压值，所述第二二极管的正极的电压为第二电压值；所述方法包括：
基于所述第一电压值以及所述第二电压值确定所述第一功率元件的源极与所述第二功率元件的源极之间的第三电压值；
基于所述第一功率元件的驱动状态、所述第二功率元件的驱动状态以及所述第三电压值确定所述第一功率元件和/或所述第二功率元件的故障状态。
在本申请一可选实施方式中，在所述第一功率元件以及所述第二功率元件均处于导通状态，并且，所述第一功率元件的漏极和源极之间的电流以及所述第二功率元件的漏极和源极之间的电流均小于第一电流阈值的情况下，所述第一功率元件的源极与所述第二功率元件的源极之间的电压值为第四电压值；所述基于所述第一功率元件的驱动状态、所述第二功率元件的驱动状态以及所述第三电压值确定所述第一功率元件和/或所述第二功率元件的故障状态，包括：
在所述第一功率元件以及所述第二功率元件的驱动状态均为关闭状态的情况下，若所述第三电压值的绝对值小于等于所述第四电压值，则所述第一功率元件以及所述第二功率元件均处于短路状态。
在本申请一可选实施方式中，所述第一功率元件以及所述第二功率元件的漏极和源极之间的反向二极管压降均为第五电压值；所述基于所述第一功率元件的驱动状态、所述第二功率元件的驱动状态以及所述第三电压值确定所述第一功率元件和/或所述第二功率元件的故障状态，包括：
在所述第一功率元件以及所述第二功率元件的驱动状态均为关闭状态的情况下，若所述第三电压值小于等于所述第五电压值，则所述第一功率元件处于短路状态；若所述第三电压值大于等于所述第五电压值的负值，则所述第二功率元件处于短路状态。
在本申请一可选实施方式中，所述第二二极管的导通压降为第六电压值；所述第二二极管的正极的电压的最大电压值为第七电压值，所述第七电压值与所述第六电压值的差值为第八电压值；所述基于所述第一功率元件的驱动状态、所述第二功率元件的驱动状态以及所述第三电压值确定所述第一功率元件和/或所述第二功率元件的故障状态，还包括：
在所述第一功率元件的驱动状态为开启状态，所述第二功率元件的状态为关闭状态的情况下，若所述第三电压值大于等于所述第八电压值，则所述第一功率元件处于开路状态；若所述第三电压值小于等于所述第五电压值，则所述第二功率元件处于短路状态。
在本申请一可选实施方式中，所述基于所述第一功率元件的驱动状态、所述第二功率元件的驱动状态以及所述第三电压值确定所述第一功率元件和/或所述第二功率元件的故障状态，还包括：
在所述第一功率元件的驱动状态为关闭状态，所述第一功率元件的状态为开启状态的情况下，若所述第三电压值小于等于所述第八电压值的负值，则所述第二功率元件处于开路状态；若所述第三电压值大于等于所述第五电压值的负值，则所述第一功率元件处于短路状态。
在本申请一可选实施方式中，所述基于所述第一功率元件的驱动状态、所述第二功率元件的驱动状态以及所述第三电压值确定所述第一功率元件和/或所述第二功率元件的故障状态，还包括：
在所述第一功率元件以及所述第二功率元件的驱动状态均为开启状态的情况下，若所述第三电压值的绝对值大于等于所述第八电压值，并且，所述第一功率元件的源极与所述第二功率元件的源极之间的电流小于等于第二电流阈值，则所述第一功率元件和/或第二功率元件处于开路状态。
在本申请一可选实施方式中，所述第一功率元件的源极与所述第二功率元件的源极之间的电流值为第一电流值；在所述第一功率元件与所述第二功率元件均处于导通状态的情况下，所述第一功率元件与所述第二功率元件串联后的最大电阻为第一电阻值；所述基于所述第一功率元件的驱动状态、所述第二功率元件的驱动状态以及所述第三电压值确定所述第一功率元件和/或所述第二功率元件的故障状态，还包括：
在所述第一功率元件以及所述第二功率元件的驱动状态均为开启状态的情况下，若所述第三电压值的绝对值小于所述第八电压值，并且，所述第三电压值的绝对值大于所述第一电流值与所述第一电阻值的乘积的绝对值，则所述第二功率元件处于开路或未开启的状态，或者，所述第一功率元件处于被击穿或者未完全开启的状态。
在本申请一可选实施方式中，所述第一功率元件的漏极和源极以及所述第二功率元件的漏极和源极均导通时的电阻值为第二电阻值；所述方法还包括：
基于所述第三电压值以及所述第二电阻值确定所述第一电流值；所述第一电流值为所述第一功率元件的源极与所述第二功率元件的源极之间电流的电流值。
在本申请一可选实施方式中，在温度为第一温度值的情况下，所述第一功率元件的漏极和源极以及所述第二功率元件的漏极和源极均导通时的电阻值为第三电阻值；所述第三电阻值的温度系数为第一温度系数；所述方法还包括：
基于所述第三电压值以及所述第一电流值确定所述第一功率元件以及所述第二功率元件的第四电阻值；
基于所述第四电阻值以及所述第一温度系数确定所述第一功率元件和/或第二功率元件的结温。
本申请实施例还提供了一种功率元件的故障检测电路，所述电路包括：监控模块、第一电阻元件、第一二极管、第二二极管、第二电阻元件、第一功率元件以及第二功率元件；其中，所述第一电阻元件的第一端与电源连接，所述第一电阻元件的第二端与所述第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极与所述第二电阻元件的第一端连接；所述第一功率元件的源极与所述第二电阻元件的第一端连接，所述第一功率元件的漏极与所述第二功率元件的漏极连接，所述第二功率元件的源极与所述第二电阻元件的第二端连接；其中，所述电源的电压值为第一电压值，所述第二二极管的正极的电压为第二电压值；
所述监控模块，用于基于所述第一电压值以及所述第二电压值确定所述第一功率元件的源极与所述第二功率元件的源极之间的第三电压值；基于所述第一功率元件的驱动状态、所述第二功率元件的驱动状态以及所述第三电压值确定所述第一功率元件和/或所述第二功率元件的故障状态。
在本申请一可选实施方式中，所述第一二极管与所述第二二极管为相同的二极管，通过所述第一二极管补偿所述第二二极管的导通压降。
本申请实施例的技术方案通过提供一种功率元件的故障检测方法，所述方法应用于功率元件的故障检测电路，所述电路包括：第一电阻元件、第一二极管、第二二极管、第二电阻元件、第一功率元件以及第二功率元件；其中，所述第一电阻元件的第一端与电源连接，所述第一电阻元件的第二端与所述第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极与所述第二电阻元件的第一端连接；所述第一功率元件的源极与所述第二电阻元件的第一端连接，所述第一功率元件的漏极与所述第二功率元件的漏极连接，所述第二功率元件的源极与所述第二电阻元件的第二端连接；所述电源的电压值为第一电压值，所述第二二极管的正极的电压为第二电压值；所述方法包括：基于所述第一电压值以及所述第二电压值确定所述第一功率元件的源极与所述第二功率元件的源极之间的第三电压值；基于所述第一功率元件的驱动状态、所述第二功率元件的驱动状态以及所述第三电压值确定所述第一功率元件和/或所述第二功率元件的故障状态。如此，能够确定功率元件的短路、开路或者未完全开启等状态，从而准确检测功率元件的不同G极与S极击穿状态的故障，以及D极与S极的开路或未开启的故障。
附图说明
图1为本申请实施例提供的BMS结构组成示意图一；
图2为本申请实施例提供的功率元件的故障检测电路的示意图一；
图3为本申请实施例提供的功率元件的故障检测方法的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的功率元件的故障检测电路的示意图二；
图5为本申请实施例提供的BMS结构组成示意图二。
具体实施方式
为了能够更加详尽地了解本申请实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本申请实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本申请实施例。
图1为本申请实施例提供的BMS结构组成示意图一，如图1所示，BMS的功率回路中包括进行放电控制的功率元件Q1以及进行充电控制的功率元件Q2，其中，功率驱动元件DRIVER-D为Q1输出驱动电压Vgd，功率驱动元件DRIVER-C为Q2输出驱动电压Vgc，此外，电路中的驱动电源Vd为用于为DRIVER-D以及DRIVER-C提供驱动电源。在功率回路工作过程中，通过检测Vgd、Vgc或者Vd即可确定Q1或Q2的G极和S极是否处于击穿状态。这里，若Q1的G极和S极击穿，则Vgd降低，若Q2的G极和S极击穿，则Vgc降低，通过Vd的变化也能够确定Q1以及Q2是否发生G极和S极的击穿故障。采用此方案虽然能够实现对于功率元件的G极和S极的击穿故障的检测，但是无法检测到对于G极与S极之间阻抗异常但是阻抗较高态的故障，也无法实现对于漏极(即D极)与S极之间开路状态的故障检测。
基于上述实施例的方案存在的缺陷，本申请实施例提供了一种功率元件的故障检测方法。
本申请实施例提供的功率元件的故障检测方法，应用于图2所示的功率元件的故障检测电路，图2为本申请实施例提供的功率元件的故障检测电路的示意图一，如图2所示，所述功率元件的故障检测电路包括第一电阻元件21、第一二极管22、第二二极管23、第二电阻元件24、第一功率元件25以及第二功率元件26；其中，所述第一电阻元件21的第一端与电源28连接，所述第一电阻元件21的第二端与所述第一二极管22的正极连接，所述第一二极管22的负极与所述第二二极管23的正极连接，所述第二二极管23的负极与所述第二电阻元件24的第一端连接；所述第一功率元件25的源极与所述第二电阻元件24的第一端连接，所述第一功率元件25的漏极与所述第二功率元件26的漏极连接，所述第二功率元件26的源极与所述第二电阻元件24的第二端连接；所述电源28的电压值为第一电压值，所述第二二极管23的正极的电压为第二电压值。
需要说明的是，本申请实施例中的第一功率元件以及第二功率元件均以金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET,Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor)这一类型的功率元件为例对二者进行故障分析，实际应用中，对于与MOSFET原理相同的功率元件的故障的分析均可以采用本申请实施例的技术方案来实现。
图3为本申请实施例提供的功率元件的故障检测方法的流程示意图，如图3所示，基于图2所示的功率元件的故障检测电路，所述方法包括以下步骤：
步骤301：基于电源的第一电压值以及第二二极管正极的第二电压值确定第一功率元件的源极与第二功率元件的源极之间的第三电压值。
本申请实施例中，如图2所示，图2中，第一电阻元件21的第一端所连接的电源28的输出电压为第一电压值VCC，第二二极管23的正极的电压为第二电压值VO，第一功率元件25的S极与所述第二功率元件26的S极之间的电压为第三电压值VMOS，基于VCC以及VO可以计算出VMOS。
具体的，作为一种优选的实施方式，对于图2所示的功率元件的故障检测电路，选取第一电阻元件21与第二电阻元件24为规格及参数完全相同的电阻元件，选取第一二极管22与第二二极管23为规格及参数完全相同的二极管元件，从而可以确定出VCC、VMOS以及VO满足公式：VO＝(VCC-VMOS)/2，因此，可以基于VCC以及VO可以计算出：VMOS＝2VO–VCC。
步骤302：基于第一功率元件的驱动状态、第二功率元件的驱动状态以及第三电压值确定第一功率元件和/或第二功率元件的故障状态。
这里，对于第一功率元件25以及第二功率元件26，二者的驱动状态包括开启以及关闭两种状态，基于二者的驱动状态以及VMOS确定出二者的故障状态可以具体通过下述几种实施方式来实现。
本申请一可选实施方式中，在所述第一功率元件25以及所述第二功率元件26均处于导通状态，并且，所述第一功率元件25的漏极和源极之间的电流以及所述第二功率元件26的漏极和源极之间的电流均小于第一电流阈值的情况下，所述第一功率元件25的源极与所述第二功率元件26的源极之间的电压值为第四电压值；所述基于所述第一功率元件25的驱动状态、所述第二功率元件26的驱动状态以及所述第三电压值确定所述第一功率元件25和/或所述第二功率元件26的故障状态，包括：
在所述第一功率元件25以及所述第二功率元件26的驱动状态均为关闭状态的情况下，若所述第三电压值的绝对值小于等于所述第四电压值，则所述第一功率元件25以及所述第二功率元件26均处于短路状态。
具体的，本申请实施例中，对于电流小于第一电流阈值，可以理解为电流值接近于零，在实际应用中，可以将第一电流阈值设定为第一功率元件25以及第二功率元件26所在电路的额定电流的1％。在第一功率元件25以及第二功率元件26均处于导通状态，但是第一功率元件25以及第二功率元件26的D极与S极之间的电流均接近于零(即电流值小于第一功率元件25以及第二功率元件26所在电路的额定电流的1％)的情况下，第一功率元件25的S极与第二功率元件26的S极之间的电压值为第四电压值VTH0。在第一功率元件25以及第二功率元件26的驱动状态均为关闭状态的情况下，如果|VMOS|小于等于VTH0，则可以确定出第一功率元件25以及第二功率元件26均处于短路状态。
在本申请一可选实施方式中，所述第一功率元件25以及所述第二功率元件26的漏极和源极之间的反向二极管压降均为第五电压值；所述基于所述第一功率元件25的驱动状态、所述第二功率元件26的驱动状态以及所述第三电压值确定所述第一功率元件25和/或所述第二功率元件26的故障状态，包括：
在所述第一功率元件25以及所述第二功率元件26的驱动状态均为关闭状态的情况下，若所述第三电压值小于等于所述第五电压值，则所述第一功率元件25处于短路状态；若所述第三电压值大于等于所述第五电压值的负值，则所述第二功率元件26处于短路状态。
这里，选取第一功率元件25与第二功率元件26为规格及参数完全相同的功率开关元件，二者的D极和S极之间的反向二极管的压降均为第五电压值Vdiode，在第一功率元件25以及第二功率元件26的驱动状态均为关闭状态的情况下，如果VMOS小于等于Vdiode，则可以确定出第一功率元件25处于短路状态；如果VMOS大于等于Vdiode的负值，则可以确定出第二功率元件26处于短路状态。
在本申请一可选实施方式中，所述第二二极管23的导通压降为第六电压值；所述第二二极管23的正极的电压的最大电压值为第七电压值，所述第七电压值与所述第六电压值的差值为第八电压值；所述基于所述第一功率元件25的驱动状态、所述第二功率元件26的驱动状态以及所述第三电压值确定所述第一功率元件25和/或所述第二功率元件26的故障状态，还包括：
在所述第一功率元件25的驱动状态为开启状态，所述第二功率元件26的状态为关闭状态的情况下，若所述第三电压值大于等于所述第八电压值，则所述第一功率元件25处于开路状态；若所述第三电压值小于等于所述第五电压值，则所述第二功率元件26处于短路状态。
具体的，若第一二极管22与第二二极管23的导通压降第六电压值为Vdiode1，第二二极管23的正极端的最大电压值为VOM，则在第二二极管23的正极端的电压值为VTHM时，其中，VTHM满足：VTHM＝VOM-Vdiode1，则在第一功率元件25的驱动状态为开启状态，第二功率元件26的驱动状态为关闭状态的情况下，如果VMOS大于等于VTHM，则可以确定出第一功率元件25处于开路状态；如果VMOS小于等于Vdiode，则可以确定出第二功率元件26处于短路状态。
在本申请一可选实施方式中，所述基于所述第一功率元件25的驱动状态、所述第二功率元件26的驱动状态以及所述第三电压值确定所述第一功率元件25和/或所述第二功率元件26的故障状态，还包括：
在所述第一功率元件25的驱动状态为关闭状态，所述第一功率元件25的状态为开启状态的情况下，若所述第三电压值小于等于所述第八电压值的负值，则所述第二功率元件26处于开路状态；若所述第三电压值大于等于所述第五电压值的负值，则所述第一功率元件25处于短路状态。
具体的，在第一功率元件25的驱动状态为关闭状态，第二功率元件26的状态为开启状态的情况下，如果VMOS小于等于VTHM的负值，则可以确定出第二功率元件26处于开路状态；如果VMOS大于等于Vdiode的负值，则可以确定出第一功率元件25处于短路状态。
在本申请一可选实施方式中，所述基于所述第一功率元件25的驱动状态、所述第二功率元件26的驱动状态以及所述第三电压值确定所述第一功率元件25和/或所述第二功率元件26的故障状态，还包括：
在所述第一功率元件25以及所述第二功率元件26的驱动状态均为开启状态的情况下，若所述第三电压值的绝对值大于等于所述第八电压值，并且，所述第一功率元件25的源极与所述第二功率元件26的源极之间的电流小于等于第二电流阈值，则所述第一功率元件25和/或第二功率元件26处于开路状态。
这里，小于等于第二电流阈值，可以理解为电流值等于零。在第一功率元件25与第二功率元件26的驱动状态均为开启状态的情况下，若|VMOS|大于等于VTHM，且第一功率元件25以及第二功率元件26所在电路的电流值等于零，则可以确定出第一功率元件25或者第二功率元件26处于开路状态。
在本申请一可选实施方式中，所述第一功率元件25的源极与所述第二功率元件26的源极之间的电流值为第一电流值；在所述第一功率元件25与所述第二功率元件26均处于导通状态的情况下，所述第一功率元件25与所述第二功率元件26串联后的最大电阻为第一电阻值；所述基于所述第一功率元件25的驱动状态、所述第二功率元件26的驱动状态以及所述第三电压值确定所述第一功率元件25和/或所述第二功率元件26的故障状态，还包括：
在所述第一功率元件25以及所述第二功率元件26的驱动状态均为开启状态的情况下，若所述第三电压值的绝对值小于所述第八电压值，并且，所述第三电压值的绝对值大于所述第一电流值与所述第一电阻值的乘积的绝对值，则所述第二功率元件26处于开路或未开启的状态，或者，所述第一功率元件25处于被击穿或者未完全开启的状态。
这里，第一功率元件25的源极与所述第二功率元件26的源极之间的电流值为第一电流值I，第一功率元件25与第二功率元件26均处于导通状态下的串联后的最大电阻值为第一电阻值RDSM。在第一功率元件25与第二功率元件26的驱动状态均为开启状态的情况下，若|VMOS|小于VTHM，且|VMOS|大于等于|I*RDSM|，则可以确定出第二功率元件26处于开路或者未完全开启状态，或者第一功率元件25处于被击穿或者未完全开启的状态。
在本申请一可选实施方式中，所述第一功率元件25的漏极和源极以及所述第二功率元件26的漏极和源极均导通时的电阻值为第二电阻值；所述方法还包括：
基于所述第三电压值以及所述第二电阻值确定所述第一电流值；所述第一电流值为所述第一功率元件25的源极与所述第二功率元件26的源极之间电流的电流值。
具体的，在功率器件选定后，该功率器件的漏极和源极之间导通时的电阻值Rdson就是一个固定值，而第二电阻值为Rdson的2倍，基于VMOS以及Rdson即可确定出第一功率元件25与第二功率元件26所在功率回路的电流，确定出的电流后即可基于该电流值的大小确定是否对该功率回路进行过流保护和短路保护。
在本申请一可选实施方式中，在温度为第一温度值的情况下，所述第一功率元件25的漏极和源极以及所述第二功率元件26的漏极和源极均导通时的电阻值为第三电阻值；所述第三电阻值的温度系数为第一温度系数；所述方法还包括：
基于所述第三电压值以及所述第一电流值确定所述第一功率元件25以及所述第二功率元件26的第四电阻值；
基于所述第四电阻值以及所述第一温度系数确定所述第一功率元件25和/或第二功率元件26的结温。
具体的，由于功率器件的漏极和源极之间导通时的电阻值Rdson具有正的温度系数，在温度逐渐升高时，Rdson也会变大，则在确定出第一功率元件25与第二功率元件26所在功率回路的电流即第一电流值以及VMOS后，即可确定出第一功率元件25与第二功率元件26串联后的电阻，也即分别确定出第一功率元件25以及第二功率元件26的电阻值，对于第一功率元件25，基于第一功率元件25室温下的Rdson和温度系数以及测量后确定的第一功率元件25的电阻值，即可确定出第一功率元件25的结温；对于第二功率元件26，基于第二功率元件26室温下的Rdson和温度系数以及测量后确定的第二功率元件26的电阻值，即可确定出第二功率元件26的结温，从而判断是否对第一功率元件25和/或第二功率元件26进行温度保护。
本申请实施例的技术方案基于图2所示的功率元件的故障检测电路，基于所述电路中第一电阻元件所连接的电源的第一电压值以及第二二极管正极的第二电压值确定所述第一功率元件的源极与所述第二功率元件的源极之间的第三电压值；进而基于所述第一功率元件的驱动状态、所述第二功率元件的驱动状态以及所述第三电压值确定所述第一功率元件和/或所述第二功率元件的故障状态，区别于间接检测功率元件的驱动电压从而确定功率元件的故障状态的方法，通过采用直接检测功率器件两端的电压，直接确定功率元件的故障状态。实现准确检测功率元件的不同G极与S极击穿状态的故障，以及D极与S极的开路或未开启的故障的目的。
本申请实施例还提供了一种功率元件的故障检测电路，图4为本申请实施例提供的功率元件的故障检测电路的示意图二，如图4所示，所述电路包括：监控模块40、第一电阻元件21、第一二极管22、第二二极管23、第二电阻元件24、第一功率元件25以及第二功率元件26；其中，所述第一电阻元件21的第一端与电源28连接，所述第一电阻元件21的第二端与所述第一二极管22的正极连接，所述第一二极管22的负极与所述第二二极管23的正极连接，所述第二二极管23的负极与所述第二电阻元件24的第一端连接；所述第一功率元件25的源极与所述第二电阻元件24的第一端连接，所述第一功率元件25的漏极与所述第二功率元件26的漏极连接，所述第二功率元件26的源极与所述第二电阻元件24的第二端连接；其中，所述电源28的电压值为第一电压值，所述第二二极管23的正极的电压为第二电压值；
所述监控模块40，用于基于所述第一电压值以及所述第二电压值确定所述第一功率元件25的源极与所述第二功率元件26的源极之间的第三电压值；基于所述第一功率元件25的驱动状态、所述第二功率元件26的驱动状态以及所述第三电压值确定所述第一功率元件25和/或所述第二功率元件26的故障状态。
需要说明的是，本申请实施例中，第一电阻元件21、第一二极管22、第二二极管23以及第二电阻元件24组成分压检测网络，其中，第二二极管23用于阻断第二功率元件26的源极到第一功率元件25的源极之间的高压。由于二极管的导通电阻会随着温度的变化而产生电阻值的变化，因此，我们利用与第二二极管23规格参数完全相同的第一二极管22来补偿第二二极管23的压降，二者的导通电阻值随温度变化具有相同的变化趋势，从而实现第一二极管22对于第二二极管23的温度补偿。
在本申请一可选实施方式中，所述第一二极管22与所述第二二极管23为相同的二极管，通过所述第一二极管22补偿所述第二二极管23的导通压降。
这里，由于二极管的导通电阻会随着温度的变化而产生电阻值的变化，因此，我们利用与第二二极管23规格参数完全相同的第一二极管22来补偿第二二极管23的压降，二者的导通电阻值随温度变化具有相同的变化趋势，从而实现第一二极管22对于第二二极管23的温度补偿。
作为一种优选的实施方式，如图4所示，所述电路还包括第三二极管27；所述第三二极管27的正极与所述第一功率元件25的源极连接，所述第三二极管27的负极与所述第二电阻元件24的第一端连接。
这里，第三二极管27用于对第一功率元件25以及第二功率元件26组成的功率回路进行反向钳位，从而保护第一功率元件25以及第二功率元件26不被损坏。
本申请实施例还提供了一种具体的功率元件的故障检测电路，图5为本申请实施例提供的BMS结构组成示意图二。图5中，B1为电池，可以为BMS中的动力电池组，图5中的PACK+与PACK-与负载连接后即可为负载供电。图中的Cf1、Cf2以及Rf组成滤波网络，A1为缓冲电路，F1为对功率回路进行保护的保险丝。图5中的监控模块、R1、D1、D2、R2、Q1、Q2组成功率回路的故障检测电路，实现对于Q1以及Q2的各种故障状态的检测。其中，R1即为第一电阻元件、D1即为第一二极管、D2即为第二二极管、R2即为第二电阻元件，R1、D1、D2、R2组成分压检测网络；R1与电源VCC连接，D2的正极处的电流为VO；Q1即为第一功率元件，Q2即为第二功率元件，图5中的监控模块即可基于VCC及VO确定出Q1的源极与Q2的源极之间的电压VMOS，进而基于Q1的驱动状态、Q2的驱动状态以及VMOS确定出Q1以及Q2的故障。这里，Q1与Q2还串联有采样电阻Rs，基于Rs以及Q1的源极与Q2的源极之间的电压即可确定Q1与Q2所在的功率回路的电流。
本申请实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和电路，可以通过其它的方式实现。以上所描述的电路实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个第二处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种功率元件的故障检测方法，其特征在于，所述方法应用于功率元件的故障检测电路，所述电路包括：第一电阻元件、第一二极管、第二二极管、第二电阻元件、第一功率元件以及第二功率元件；其中，所述第一电阻元件的第一端与电源连接，所述第一电阻元件的第二端与所述第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极与所述第二电阻元件的第一端连接；所述第一功率元件的源极与所述第二电阻元件的第一端连接，所述第一功率元件的漏极与所述第二功率元件的漏极连接，所述第二功率元件的源极与所述第二电阻元件的第二端连接；所述电源的电压值为第一电压值，所述第二二极管的正极的电压为第二电压值；所述方法包括：
基于所述第一电压值以及所述第二电压值确定所述第一功率元件的源极与所述第二功率元件的源极之间的第三电压值；
基于所述第一功率元件的驱动状态、所述第二功率元件的驱动状态以及所述第三电压值确定所述第一功率元件和/或所述第二功率元件的故障状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一功率元件以及所述第二功率元件均处于导通状态，并且，所述第一功率元件的漏极和源极之间的电流以及所述第二功率元件的漏极和源极之间的电流均小于第一电流阈值的情况下，所述第一功率元件的源极与所述第二功率元件的源极之间的电压值为第四电压值；所述基于所述第一功率元件的驱动状态、所述第二功率元件的驱动状态以及所述第三电压值确定所述第一功率元件和/或所述第二功率元件的故障状态，包括：
在所述第一功率元件以及所述第二功率元件的驱动状态均为关闭状态的情况下，若所述第三电压值的绝对值小于等于所述第四电压值，则所述第一功率元件以及所述第二功率元件均处于短路状态。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一功率元件的漏极和源极之间的反向二极管压降以及所述第二功率元件的漏极和源极之间的反向二极管压降均为第五电压值；所述基于所述第一功率元件的驱动状态、所述第二功率元件的驱动状态以及所述第三电压值确定所述第一功率元件和/或所述第二功率元件的故障状态，包括：
在所述第一功率元件以及所述第二功率元件的驱动状态均为关闭状态的情况下，若所述第三电压值小于等于所述第五电压值，则所述第一功率元件处于短路状态；若所述第三电压值大于等于所述第五电压值的负值，则所述第二功率元件处于短路状态。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二二极管的导通压降为第六电压值；所述第二二极管的正极的电压的最大电压值为第七电压值，所述第七电压值与所述第六电压值的差值为第八电压值；所述基于所述第一功率元件的驱动状态、所述第二功率元件的驱动状态以及所述第三电压值确定所述第一功率元件和/或所述第二功率元件的故障状态，还包括：
在所述第一功率元件的驱动状态为开启状态，所述第二功率元件的驱动状态为关闭状态的情况下，若所述第三电压值大于等于所述第八电压值，则所述第一功率元件处于开路状态；若所述第三电压值小于等于所述第五电压值，则所述第二功率元件处于短路状态。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一功率元件的驱动状态、所述第二功率元件的驱动状态以及所述第三电压值确定所述第一功率元件和/或所述第二功率元件的故障状态，还包括：
在所述第一功率元件的驱动状态为关闭状态，所述第一功率元件的状态为开启状态的情况下，若所述第三电压值小于等于所述第八电压值的负值，则所述第二功率元件处于开路状态；若所述第三电压值大于等于所述第五电压值的负值，则所述第一功率元件处于短路状态。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一功率元件的驱动状态、所述第二功率元件的驱动状态以及所述第三电压值确定所述第一功率元件和/或所述第二功率元件的故障状态，还包括：
在所述第一功率元件以及所述第二功率元件的驱动状态均为开启状态的情况下，若所述第三电压值的绝对值大于等于所述第八电压值，并且，所述第一功率元件的源极与所述第二功率元件的源极之间的电流小于等于第二电流阈值，则所述第一功率元件和/或第二功率元件处于开路状态。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一功率元件的源极与所述第二功率元件的源极之间的电流值为第一电流值；在所述第一功率元件与所述第二功率元件均处于导通状态的情况下，所述第一功率元件与所述第二功率元件串联后的最大电阻为第一电阻值；所述基于所述第一功率元件的驱动状态、所述第二功率元件的驱动状态以及所述第三电压值确定所述第一功率元件和/或所述第二功率元件的故障状态，还包括：
在所述第一功率元件以及所述第二功率元件的驱动状态均为开启状态的情况下，若所述第三电压值的绝对值小于所述第八电压值，并且，所述第三电压值的绝对值大于所述第一电流值与所述第一电阻值的乘积的绝对值，则所述第二功率元件处于开路或未开启的状态，或者，所述第一功率元件处于被击穿或者未完全开启的状态。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一功率元件的漏极和源极以及所述第二功率元件的漏极和源极均导通时，所述第一功率元件的源极与所述第二功率元件的源极之间的电阻值为第二电阻值；所述方法还包括：
基于所述第三电压值以及所述第二电阻值确定第一电流值；所述第一电流值为所述第一功率元件的源极与所述第二功率元件的源极之间电流的电流值。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在温度为第一温度值的情况下，所述第一功率元件的漏极和源极以及所述第二功率元件的漏极和源极均导通时的电阻值为第三电阻值；所述第三电阻值的温度系数为第一温度系数；所述方法还包括：
基于所述第三电压值以及所述第一电流值确定所述第一功率元件以及所述第二功率元件的第四电阻值；
基于所述第四电阻值以及所述第一温度系数确定所述第一功率元件和/或第二功率元件的结温。
10.一种功率元件的故障检测电路，其特征在于，所述电路包括：监控模块、第一电阻元件、第一二极管、第二二极管、第二电阻元件、第一功率元件以及第二功率元件；其中，所述第一电阻元件的第一端与电源连接，所述第一电阻元件的第二端与所述第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极与所述第二电阻元件的第一端连接；所述第一功率元件的源极与所述第二电阻元件的第一端连接，所述第一功率元件的漏极与所述第二功率元件的漏极连接，所述第二功率元件的源极与所述第二电阻元件的第二端连接；其中，所述电源的电压值为第一电压值，所述第二二极管的正极的电压为第二电压值；
所述监控模块，用于基于所述第一电压值以及所述第二电压值确定所述第一功率元件的源极与所述第二功率元件的源极之间的第三电压值；基于所述第一功率元件的驱动状态、所述第二功率元件的驱动状态以及所述第三电压值确定所述第一功率元件和/或所述第二功率元件的故障状态。
11.根据权利要求10所述的电路，其特征在于，所述第一二极管与所述第二二极管为相同的二极管，通过所述第一二极管补偿所述第二二极管的导通压降。
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