[發(fā)明專利]一種串聯(lián)電池組電池管理系統(tǒng)的MOS開關(guān)驅(qū)動電路及其陣列

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710482821.7
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN109120251A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付允念
• 申請（專利權(quán)）人: 付允念
• 主分類號: H03K17/687
• 分類號: H03K17/687;H01M10/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種串聯(lián)電池組電池管理系統(tǒng)的MOS開關(guān)驅(qū)動電路，位于串聯(lián)電池組的任一電芯與所述電池管理系統(tǒng)的開關(guān)陣列電壓極性轉(zhuǎn)變電路之間，以完成主動均衡的電芯均衡功能或電芯電壓測量功能的電芯通道選通，其特征在于，所述電路中的MOS柵極電壓采用自適應(yīng)電壓懸浮控制，通過控制信號控制不同電位電壓。本發(fā)明還提出了由上述電路組成的陣列，使用同一套電路，同時服務(wù)于電芯電壓測量和電芯均衡需求，從而簡化了驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)降低成本，提高系統(tǒng)可靠性的最終目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池管理系統(tǒng)（BMS），特別是涉及一種應(yīng)用在串聯(lián)電池組管理系統(tǒng)的MOS開關(guān)驅(qū)動電路及其陣列。

背景技術(shù)

串聯(lián)電池組因電芯參數(shù)不完全一致，會隨著使用出現(xiàn)電芯電量不均衡問題，如果不及時有效做好電芯均衡，整個電池組的可用電量會越來越低，直至嚴重影響正常使用（比如影響電動車輛續(xù)航里程）。所以現(xiàn)有技術(shù)的電池管理系統(tǒng)都把電芯均衡功能作為電池管理系統(tǒng)的一個重要核心功能對待。其中：主動均衡技術(shù)可以實現(xiàn)不同電芯間的能量無損或低損耗轉(zhuǎn)移，具有均衡電流大，發(fā)熱小，均衡效率高等優(yōu)點，常常被應(yīng)用在電動大巴等高容量電池場合。被動均衡，即電阻放電均衡，只能讓電芯通過電阻放電，均衡的電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，一是能源浪費，二是均衡電流越大，則發(fā)熱越大，電阻散熱是個很大問題，所以常規(guī)電阻放電均衡電流往往是幾十毫安到上百毫安。幾百毫安以上的電阻放電均衡必須加強散熱系統(tǒng)。明顯的，主動均衡比被動均衡更具優(yōu)勢。

但主動均衡技術(shù)比被動均衡技術(shù)涉及的應(yīng)用電路復(fù)雜，需要用到開關(guān)陣列，因此主動均衡的BMS系統(tǒng)的解決方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，可靠性差，至今尚未在市場大量普及。市場上的現(xiàn)有技術(shù)中最常見方案仍然是被動電阻放電均衡電池管理方案。市場上出現(xiàn)了一些公司能夠生產(chǎn)專用芯片并提供相應(yīng)得主動均衡相關(guān)方案，比如德州儀器推出專用主動均衡芯片以及配套解決方案，但由于其市場壟斷地位，因此芯片售價高，且整個方案復(fù)雜，客戶的使用成本很高。現(xiàn)有技術(shù)的另一種解決方案是采用分立器件設(shè)計的驅(qū)動方案，但因為都要用到高成本的高低壓隔離器件來實現(xiàn)低壓控制信號到高壓懸浮電位的控制，不但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且器件和電路成本也很高。

可見，主動均衡的主要技術(shù)問題是進行電芯通道選通的MOS開關(guān)陣列的驅(qū)動電路復(fù)雜，成本高，可靠性差或者采用專用驅(qū)動芯片和配套解決方案因為壟斷同樣價格高昂。

因此需要在主動均衡技術(shù)中提出一種應(yīng)用在串聯(lián)電池組管理系統(tǒng)的進行電芯通道選通的MOS開關(guān)陣列驅(qū)動電路，簡化驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)降低成本，提高系統(tǒng)可靠性的最終目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是在串聯(lián)電池組管理的主動均衡技術(shù)中簡化驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)降低成本，提高系統(tǒng)可靠性的最終目的。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種串聯(lián)電池組電池管理系統(tǒng)的MOS開關(guān)驅(qū)動電路，位于串聯(lián)電池組的任一電芯與所述電池管理系統(tǒng)的開關(guān)陣列電壓極性轉(zhuǎn)變電路之間，以完成主動均衡的電芯均衡功能或電芯電壓測量功能的電芯通道選通，其特征在于，所述電路中的MOS柵極電壓采用自適應(yīng)電壓懸浮控制，通過控制信號控制不同電位電壓；

可選的，所述電路包含，1個npn三極管，2個NMOS管，3個電阻，1個穩(wěn)壓二極管，其中兩個MOS管背靠背連接，柵極和源極分別并聯(lián)為共柵極和共源極，其共柵極經(jīng)一柵極充電電阻與高壓源VH+相連，二極管的正，負極分別跨接背靠背MOS管的共源極和共柵極，一個MOS管的漏極經(jīng)電阻或等阻值的保險絲與所述串聯(lián)電池組中一電芯相連，另一個MOS管的漏極連后級電路，三極管基極經(jīng)一限流電阻連控制信號，集電極連MOS管共柵極，發(fā)射極接電源負極；

優(yōu)選的，所述穩(wěn)壓二極的穩(wěn)壓范圍為3V-20V；

優(yōu)選的，所述NMOS管的耐壓范圍為30v-200v，導(dǎo)通電流范圍為0.5A-10A；

優(yōu)選的，所述高壓源VH+由高壓電荷泵或其他高壓電源方式提供，其電位高于所述電池組電壓與所述MOS管導(dǎo)通柵極電壓之和；