[發明專利]電池管理系統的電子開關裝置以及電池

有效

• 申請號: 201810128318.6
• 申請日: 2018-02-08
• 公開（公告）號: CN108400394B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: D.克洛斯
• 申請（專利權）人: 瓦爾達微電池有限責任公司
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42;H03K17/567;H03K17/60;H03K17/687
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王岳;鄭冀之

公開了電池管理系統的電子開關裝置及電池。電子開關裝置包括其中至少兩個半導體開關元件（T1，T2，T3，T4）被在反向的定向上串聯連接（反串聯）的電線路支路。線路支路的一個端部被連接到電池單元組件（1）的電極并且另一個端部被連接到電壓源（2）。用于阻斷充電電流的至少一個半導體開關元件（T2）被布置在線路支路的第一部分（4）中。至少一個半導體開關元件（T1，T3，T4）在線路支路內部具有允許其在電池單元組件（1）的放電期間阻斷放電方向上的電流的定向。至少一個半導體開關元件（T1，T3，T4）被布置在線路支路的第二部分（13）中。至少一個半導體開關元件（T2）被適配于可能在充電方向上在部分（4）中出現的最大的可能的電壓負載。

本發明涉及作為電池管理系統的一部分的電子開關裝置，并且涉及具有這樣的電池管理系統的電池。

電池一般地總是包括多個電池單元和電池管理系統。電池管理系統進而通常包括監控電池單元的行為的監控裝置以及確保只有在監控裝置準許電流流入到電池單元和/或從電池單元流出時才進行電流流入到電池單元和/或從電池單元流出的開關裝置。監控裝置監控與正確操作和安全相關的參數。這些參數還包括例如電池的溫度。

開關裝置通常使用半導體開關元件，特別是MOSFET。這些半導體開關元件具有如下性質：因為它們能夠僅在一個方向上阻斷電流的流動，所以它們能夠作為僅在一個方向上的開關操作。然而，因為阻斷可能在兩個方向上都是必要的，所以這些半導體開關元件是以反向的定向串聯連接的（反串聯）。因此充電電流和放電電流這兩者都可以被關斷。為了確保足夠的電流承載能力，多個這樣的串聯連接的半導體開關元件的布置經常被以并聯方式布置。

在現有技術中半導體開關元件的布置是對稱的。這可以被理解為意味著分別使用相同數量的半導體開關元件來在兩個方向上阻斷電流的流動。所使用的半導體開關元件在這種情況下是相同的，并且在開關裝置內僅就它們被沿其連接的方向而言不同。特別是，所有所使用的半導體開關元件具有相同的介電強度。在諸如半導體開關元件的電子組件的情況下，已知介電強度的參數指示對應的組件仍然能夠以其進行操作的電壓。

現在已經發現用于電池管理系統的已知的開關裝置在成本和效率方面具有缺點。

本發明基于如下的目：提供一種用于電池管理系統的電子開關裝置，該開關裝置在減少成本的同時具有增加的效率。

為了實現該目的，本發明提出了具有權利要求1中提到的特征的電子開關裝置。從屬權利要求涉及本發明的改進。

與現有技術相比，由本發明提出的電子開關裝置不再是對稱的，而是相反地，負責在放電方向上進行開關的半導體開關元件和負責在充電方向上進行開關的半導體開關元件被適配于它們的相應的最大預期負載，該相應的最大預期負載根據本發明的知識進而同樣是非對稱的。

根據本發明的電子開關裝置包括以下特征：

?它包括其中至少兩個半導體開關元件被在反向的定向上串聯連接（反串聯）的電線路支路。

?半導體開關元件被設計成能夠在一個方向上阻斷線路支路中的電流流動。

?線路支路的一個端部被連接到電池單元組件的電極并且另一個端部被連接到電壓源。

?半導體開關元件中的至少一個在線路支路內部具有允許其在電池單元組件的充電期間阻斷充電電流的定向。

?用于阻斷充電電流的至少一個半導體開關元件被布置在線路支路的第一部分中。

?半導體開關元件中的至少一個在線路支路內部具有允許其在電池單元組件的放電期間阻斷放電方向上的電流的定向。

?用于阻斷在放電方向上的電流的至少一個半導體開關元件被布置在線路支路的第二部分中。

?用于阻斷充電電流的至少一個半導體開關元件被適配于可能在充電方向上在第一部分中出現的最大的可能的電壓負載。