[發明專利]基于MOSFET的動力電池高壓開關裝置

在審

• 申請號: 201910830905.4
• 申請日: 2019-09-04
• 公開（公告）號: CN110417394A
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 付瑜;陽威;楊錫旺
• 申請（專利權）人: 常州索維爾電子科技有限公司
• 主分類號: H03K17/687
• 分類號: H03K17/687;H02J7/00;H02M3/335
• 代理公司: 常州興瑞專利代理事務所(普通合伙) 32308
• 代理人: 談敏

本發明公開了一種基于MOSFET的動力電池高壓開關裝置，它包括低壓輔助電源、隔離電源模塊、控制器單元、隔離驅動模塊、負載開關模塊和BMS控制單元；其中，負載開關模塊包括連接在動力電池的放電回路中且用于控制放電回路通斷的第一MOSFET晶體管及連接在動力電池的充電回路中且用于控制充電回路通斷的第二MOSFET晶體管；低壓輔助電源分別與控制器單元及隔離電源模塊相連；隔離電源模塊與隔離驅動模塊相連；控制器單元分別與BMS控制單元及隔離驅動模塊相連；隔離驅動模塊分別與第一MOSFET晶體管及第二MOSFET晶體管相連。本發明可以提高開關動作相應速度，也消除了大電流關斷所引發的電弧反應，并具有良好的電磁兼容特性，還具有小型化和成本低等開發優勢。

技術領域

本發明涉及一種基于MOSFET的動力電池高壓開關裝置。

背景技術

隨著新能源科技的不斷發展，電動汽車的使用已經越來越普遍。與傳統汽車以燃油為動力源的特點不同，電動汽車是以動力電池所儲存的電能作為其動力源。電動汽車在實際使用過程中，主要依靠動力電池放電來驅動電動機運作從而帶動電動汽車行進。而當動力電池能量耗盡時，需要使用外部電源配合車載充電器對電池進行充電。因此，動力電池的充放電過程顯然是電動汽車實際運行過程中的主旋律。通常動力電池的充電回路和放電回路的閉合或關斷主要是依靠高壓開關裝置來執行的。而高壓開關裝置能否保證高效而穩定地工作對電動汽車運行的穩定性和安全性有重要影響。

傳統方法中是采用高壓繼電器來執行動力電池充放電回路通斷切換的，雖然高壓繼電器斷開時具有良好的耐壓絕緣特性，但是仍然存在響應速度慢、執行動作延時長等實時性差的缺點；同時當電氣回路中存在高電壓大電流時，高壓繼電器執行關斷動作很容易引起拉弧反應，從而產生高能量電弧引起高壓繼電器觸點發生過熱損壞；而且高壓繼電器開關過程容易產生較強的電磁干擾，電磁兼容性差；高壓繼電器的體積大且價格高昂，應用于電動汽車的電池斷路單元和配電盒等零部件裝置時，不利于實現這些電氣裝置的小型化和低成本化的改進。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種基于MOSFET的動力電池高壓開關裝置，它可以提高開關動作相應速度，也消除了大電流關斷所引發的電弧反應，并具有良好的電磁兼容特性，還具有小型化和成本低等開發優勢。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種基于MOSFET的動力電池高壓開關裝置，它包括低壓輔助電源、隔離電源模塊、控制器單元、隔離驅動模塊、負載開關模塊和BMS控制單元；其中，

所述負載開關模塊包括連接在動力電池的放電回路中且用于控制放電回路通斷的第一MOSFET晶體管及連接在動力電池的充電回路中且用于控制充電回路通斷的第二MOSFET晶體管；

所述低壓輔助電源分別與控制器單元及隔離電源模塊相連，適于向控制器單元及隔離電源模塊提供低壓輔助電源電壓；

所述隔離電源模塊與所述隔離驅動模塊相連，適于將低壓輔助電源電壓隔離并轉換為高壓側電路供電電源電壓以向隔離驅動模塊供電；

所述控制器單元分別與BMS控制單元及隔離驅動模塊相連，適于獲取BMS控制單元下發的指令，及根據獲取的指令向隔離驅動模塊輸出信號；

所述隔離驅動模塊分別與第一MOSFET晶體管及第二MOSFET晶體管相連，適于將控制器輸出信號隔離并轉換為驅動信號以控制第一MOSFET晶體管或第二MOSFET晶體管通斷。

進一步，所述控制器單元通過CAN總線與所述BMS控制單元相連。

進一步提供了一種控制器單元的具體結構，所述控制器單元包括線性穩壓器U1、微控制器單元和晶體振蕩器OSC；其中，

所述微控制器單元包括微控制器U3和CAN收發器U2；