CN106602637B - 一种电池均衡通道自适应极性切换电路 - Google Patents

一种电池均衡通道自适应极性切换电路 Download PDF

Info

Publication number
CN106602637B
CN106602637B CN201611035616.8A CN201611035616A CN106602637B CN 106602637 B CN106602637 B CN 106602637B CN 201611035616 A CN201611035616 A CN 201611035616A CN 106602637 B CN106602637 B CN 106602637B
Authority
CN
China
Prior art keywords
connect
oxide
semiconductor
metal
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201611035616.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106602637A (zh
Inventor
范家闩
张鑫
李仁彪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Clou Electronics Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Clou Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Clou Electronics Co Ltd filed Critical Shenzhen Clou Electronics Co Ltd
Priority to CN201611035616.8A priority Critical patent/CN106602637B/zh
Publication of CN106602637A publication Critical patent/CN106602637A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106602637B publication Critical patent/CN106602637B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0019—Circuits for equalisation of charge between batteries using switched or multiplexed charge circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明公开了一种电池均衡通道自适应极性切换电路，其包括电池、开关以及均衡通道，其还包括差分电路、比较电路、互锁电路以及极性切换电路；所述电池依次通过开关、极性切换电路进而与均衡通道连接，通过差分电路采集电池连接至均衡通道的电压，并通过比较电路判断出极性，通过互锁电路驱动性切换开关电路切换电池与均衡通道之间的极性连接关系。本发明通过硬件实现极性自动切换，无需软件控制，不会因为软件出错而导致极性切换错误，避免发生危险事故。本发明作为一种电池均衡通道自适应极性切换电路，广泛适用于电池管理技术领域。

Description

一种电池均衡通道自适应极性切换电路
技术领域
本发明涉及电池管理技术领域，尤其一种应用于电池组管理的电池均衡通道自适应极性切换电路。
背景技术
随着人类对环境保护意识的提高，新能源技术得到广泛应用。其中储能技术及新能源电动汽车得到飞速发展，在储能产品及电动汽车的核心是电池，而电池的核心在电池管理系统(BMS)。电池管理系统(BMS)作为实时监控、自动均衡、智能充放电的电子部件，起到保障安全、延长寿命、估算剩余电量等重要功能，是动力和储能电池组中不可或缺的重要部件。而在电池管理系统中，由于电池的差异性，导致电池容量一致性不好。在这里，均衡是必不可少的一个环节，均衡技术可以拉低电池之间的差异，使其工作在同一状态下。
目前在电池管理单元中，用于主动式均衡的极性切换电路主要有两种，一种是继电器切换型，另一种是MOS管切换型，当前实现方案都是由软件控制。均衡开启时，用软件根据选择的电池控制4个MOS管的打开和关闭，当软件控制逻辑出错，或者软件跑飞，更甚于软件死机时，则可能出现控制错误，当极性切换出错时，则会造成电池和均衡电源短路，发生危险事故。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种安全性能高的电池均衡通道自适应极性切换电路。
本发明所采用的技术方案是：一种电池均衡通道自适应极性切换电路，其包括电池、开关以及均衡通道，其还包括差分电路、比较电路、互锁电路以及极性切换电路；所述电池依次通过开关、极性切换电路进而与均衡通道连接；所述开关的输出端依次连接有差分电路、比较电路以及互锁电路，所述互锁电路的输出端与所述极性切换电路的输入端连接，通过差分电路采集电池连接至均衡通道的电压，并通过比较电路判断出极性，通过互锁电路驱动极性切换电路切换电池与均衡通道之间的极性连接关系。
进一步，所述极性切换电路包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管以及第四MOS管组成的桥式电路，所述桥式电路的输入端分别电池和驱动电路的输出端连接，其输出端与所述均衡通道连接。
进一步，所述差分电路包括第一运算放大器，其正向输入出、反向输入端分别与电池的正负端连接，其输出端与比较电路的输入端连接，其反向输入端与输出端之间还连接有一电阻。
进一步，所述比较电路包括第二运算放大器、第三运算放大器、第一分压电阻以及第二分压电阻，所述第二运算放大器的正向输入端和第三运算放大器的反向输入端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第二运算放大器的反向输入端通过第一分压电阻与+12V连接，所述第三运算放大器的正向输入端通过第二分压电阻与-12V连接。
进一步，所述互锁电路包括第五MOS管、第六MOS管、第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻以及第四电阻，所述第二电阻的一端第五MOS管的栅极连接，另一端与其源极连接，所述第一电阻的一端与第五MOS管的栅极连接，其另一端与第二运算放大器的输出端连接，所述第五MOS管的源极与第三运算放大器的输出端连接，所述第五MOS管的漏极与所述第一三极管的基极连接，所述第一三极管的集电极与所述极性切换电路的输入端连接，所述第一三极管的发射极与+12V连接；所述第四电阻的一端与第六MOS管的栅极连接，另一端与其源极连接，所述第三电阻的一端与第六MOS管的栅极连接，其另一端与第三运算放大器的输出端连接，所述第六MOS管的源极与第二运算放大器的输出端连接，所述第六MOS管的漏极与所述第二三极管的基极连接，所述第二三极管的集电极与所述极性切换电路的输入端连接，所述第二三极管的发射极与+12V连接。
进一步，所述互锁电路还包括第一放电二极管和第二放电二极管，所述第一放电二极管的正极与所述第五MOS管的栅极连接，其负极与第二运算放大器的输出端连接；所述第二放电二极管的正极与所述第六MOS管的栅极连接，其负极与所述第三运算放大器的输出端连接。
本发明的有益效果是：
本发明一种电池均衡通道自适应极性切换电路，其包括电池、开关以及均衡通道，其还包括差分电路、比较电路、互锁电路以及极性切换电路；所述电池依次通过开关、极性切换电路进而与均衡通道连接，通过差分电路采集电池连接至均衡通道的电压，并通过比较电路判断出极性，通过互锁电路驱动极性切换开关电路切换电池与均衡通道之间的极性连接关系。本发明通过硬件实现极性自动切换，无需软件控制，不会因为软件出错而导致极性切换错误，避免发生危险事故。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1是本发明的电路模块示意图；
图2是本发明的电路原理图。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，一种电池均衡通道自适应极性切换电路，其包括电池、开关以及均衡通道，其还包括差分电路、比较电路、互锁电路以及极性切换电路；所述电池依次通过开关、极性切换电路进而与均衡通道连接；所述开关的输出端依次连接有差分电路、比较电路以及互锁电路，所述互锁电路的输出端与所述极性切换电路的输入端连接，通过差分电路采集电池连接至均衡通道的电压，并通过比较电路判断出极性，通过互锁电路驱动极性切换电路切换电池与均衡通道之间的极性连接关系。
通过差分电路采集电池连接至均衡通道的电压，并通过比较电路判断出极性，通过互锁电路驱动性切换开关电路切换电池与均衡通道之间的极性连接关系，其中互锁电路还可以用来防止信号竞争冒险造成短路状态。本发明通过硬件实现极性自动切换，无需软件控制，不会因为软件出错而导致极性切换错误，避免发生危险事故。
进一步作为优选的实施方式，如图2所示，所述差分电路包括第一运算放大器U1A；所述第一运算放大器U1A，其正向输入出、反向输入端分别与电池的正负端连接，其输出端与所述第二运算放大器U1D的正向输入端和第三运算放大器U1C的反向输入端连接，其所述第一运算放大器U1A的反向输入端与其输出端之间还接有电阻R8。当通道选定之后，极性切换控制电路会自动开始工作。第一运算放大器U1A构成一个差分电路，用来采集通道打开后送过来的电压是正压还是负压。U1A运放处于深度负反馈状态，根据虚断得：
运放同相端：V+＝V1/(R5+R7)*R7 (1)
即V+＝V1/2 (2)运放反相端：设流过R6的电流为I，则流过R8的电流也是I。
则(V2-V-)/R6＝(V--Vout)/R8 (3)
同时R6＝R8＝100K (4)
即V-＝(Vout+V2)/2 (5)
根据虚短得：V+＝V- (6)
V1/2＝(Vout+V2)/2 (7)
即Vout＝V1–V2 (8)
从(8)式可知，运放U1B实现将通道打开后送过来的电压进行了做差，当输入V1为电池正极，V2为电池负极时，运放U1B输出为正，大小为电池电压。反之U1A输出为负，大小亦为电池电压。在此，正常工作时，输出最大绝对值输出不超过4.2V，最小输出绝对值不低于2V(电池电压介于2V～4.2V之间)。同时，当不开均衡通道时，输出为0。
所述比较电路包括第二运算放大器U1D和第三运算放大器U1C；所述第二运算放大器U1D的反向输入端通过电阻R9与+12V连接，所述第三运算放大器U1C的正向输入端依次通过电阻R11与-12V连接,所述第二运算放大器U1D的反向输入端通过电阻R10与第三运算放大器U1C的正向输入端连接。第二运算放大器U1D为同相比较器，反相端参考电压为1.57V。第三运算放大器U1C为反相比较器，同相端参考电压为-1.57V。当Vout为正时(介于2～4.2V之间)，U1D的同相端大于反相端，输出OUT1为正压，为运放供电电源+12V。U1C的反相端大于同相端，输出为负压，为运放供电电源-12V。当Vout为负时(介于-2～-4.2V之间)，U1D的同相端小于反相端，输出为负压，为运放供电电源-12V。U1C的反相端小于同相端，输出为正压，为运放供电电源+12V。当通道没有打开时，Vout为0V，第二运算放大器U1D的同相端小于反相端，输出为负压，为运放供电电源-12V。第一运算放大器U1C的反相端大于同相端，输出为负压，为运放供电电源-12V。
所述互锁电路包括第五MOS管Q1、第六MOS管Q2、第一三极管QRA2、第二三极管QRB2、第一电阻R12、第二电阻R13、第三电阻R16以及第四电阻R17。所述第二电阻R13的一端与第五MOS管Q1的栅极连接，另一端与其源极连接，所述第一电阻R12的一端与第五MOS管的栅极连接，其另一端与第二运算放大器U1D的输出端连接，所述第五MOS管Q1的源极与第三运算放大器U1C的输出端连接，所述第五MOS管Q1的漏极与所述第一三极管QRA2的基极连接，所述第一三极管QRA2的发射极与+12V连接；所述第四电阻R17的一端与第六MOS管Q2的栅极连接，另一端与其源极连接，所述第三电阻R15的一端与第六MOS管Q2的栅极连接，其另一端与第三运算放大器U1C的输出端连接，所述第六MOS管Q2的源极与第二运算放大器U1D的输出端连接，所述第六MOS管Q2的漏极与所述第二三极管QRB2的基极连接，所述第二三极管QRB2和第一三极管QRA2的发射极均与+12V连接。
所述极性切换电路包括第一MOS管QR1、第二MOS管QR2、第三MOS管QR3以及第四MOS管QR4的漏极与源极依次首尾相连；其中第二MOS管QR2的源极和第四MOS管QR4的漏极与电池的一极连接，第一MOS管QR1的源极和第三MOS管QR3的漏极与电池的另一极连接。第一MOS管QR1的漏极和第二MOS管QR2的漏极与均衡通道的一极连接，第三MOS管QR3的漏极和第四MOS管QR4的源极与均衡通道的一极连接,其中第二MOS管QR2和第三MOS管QR3的栅极均与所述第一三极管QRA2的集电极连接，第一MOS管QR1和第四MOS管QR4的栅极均所述第二三极管QRB2的集电极连接。
当OU1输+12V,OUT2输出为-12V时，电流从OU1经第一电阻R12，第二电阻R13流回到OUT2。会在第五MOS管Q1的栅极和源极之间加一个12V的电压，那么第五MOS管Q1则会打开，同时，电流会从第四电阻R17，第三电阻R16流过，会在第六MOS管MOS管Q2栅极和源极之间加一个-12V的电压，第六MOS管Q2则会关闭。同理，当OU1输出为-12V,OUT2输出为+12V时，电流从OUT2经第二电阻R13，第一电阻R12流回到OUT1。会在第五MOS管Q1的栅极和源极之间加一个-12V的电压，那么第五MOS管Q1则会关闭。同时，电流会从第三电阻R16，第四电阻R17流过，会在第六MOS管Q2栅极和源极之间加一个+12V的电压，第六Q2则会打开。当OUT1和OUT2输出都为-12V时，则电流无流通通路，第五MOS管Q1和第六MOS管Q2都处于关闭状态。当第五MOS管Q1打开，第六MOS管Q2关闭时，第一三极管QRA2会打开，第二三极管QRB2会关闭。DRA1为+12V，DRB1为0。则第二MOS管QR2和第三QR3栅极和源极之间加12V电压，会处于开通状态。第一MOS管QR1和第四MOS管QR4处于关断状态。同理，当第一MOS管Q1关闭，第二MOS管Q2打开时，第二三极管QRB2会打开，QRA2会关闭。ARB1为12V，DRA1为0。则第一MOS管QR1和第四MOS管QR4栅极和源极之间加12V电压，会处于开通状态。第二MOS管QR2和第三MOS管QR3会处于关断状态。
所述互锁电路还包括第一放电二极管D1和第二放电二极管D2，所述第一放电二极管的正极与所述第五MOS管Q1的栅极连接，其负极与第二运算放大器U1D的输出端连接；所述第二放电二极管D2的正极与所述第六MOS管Q2的栅极连接，其负极与所述第三运算放大器U1C的输出端连接。在驱动电路里增加了放电二极管，来加快极性切换MOS管的关断。因MOS管寄生电容存在，所以MOS管的驱动波形会存在上升及下降沿。而当上升及下降沿时间不同时，则可能导致两个方向的MOS管同时打开，当双管同时打开时，电池则处于短路状态。对此，特设计了加速放电回路，增加了放电二极管D1和D2。加速了MOS管理想驱动波形及实际驱动波形栅极的积累电荷的释放，从而加速了MOS管的关断。达到增加死区时间的目的。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (5)

1.一种电池均衡通道自适应极性切换电路，其包括电池、开关以及均衡通道，其特征在于：其还包括差分电路、比较电路、互锁电路以及极性切换电路；
所述电池依次通过开关、极性切换电路进而与均衡通道连接；
所述开关的输出端依次连接有差分电路、比较电路以及互锁电路，所述互锁电路的输出端与所述极性切换电路的输入端连接，通过差分电路采集电池连接至均衡通道的电压，并通过比较电路判断出极性，通过互锁电路驱动极性切换电路切换电池与均衡通道之间的极性连接关系,
所述互锁电路包括第五MOS管、第六MOS管、第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻以及第四电阻，所述第二电阻的一端与第五MOS管的栅极连接，另一端与其源极连接，所述第一电阻的一端与第五MOS管的栅极连接，其另一端与第二运算放大器的输出端连接，所述第五MOS管的源极与第三运算放大器的输出端连接，所述第五MOS管的漏极与所述第一三极管的基极连接，所述第一三极管的集电极与所述极性切换电路的输入端连接，所述第一三极管的发射极与+12V连接；
所述第四电阻的一端与第六MOS管的栅极连接，另一端与其源极连接，所述第三电阻的一端与第六MOS管的栅极连接，其另一端与第三运算放大器的输出端连接，所述第六MOS管的源极与第二运算放大器的输出端连接，所述第六MOS管的漏极与所述第二三极管的基极连接，所述第二三极管的集电极与所述极性切换电路的输入端连接，所述第二三极管的发射极与+12V连接。
2.根据权利要求1所述的电池均衡通道自适应极性切换电路，其特征在于：所述极性切换电路包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管以及第四MOS管组成的桥式电路，所述桥式电路的输入端分别与电池和驱动电路的输出端连接，其输出端与所述均衡通道连接。
3.根据权利要求1或2所述的电池均衡通道自适应极性切换电路，其特征在于：所述差分电路包括第一运算放大器，其正向输入端、反向输入端分别与电池的正负端连接，其输出端与比较电路的输入端连接，其反向输入端与输出端之间还连接有一电阻。
4.根据权利要求2所述的电池均衡通道自适应极性切换电路，其特征在于：所述比较电路包括第二运算放大器、第三运算放大器、第一分压电阻以及第二分压电阻，所述第二运算放大器的正向输入端和第三运算放大器的反向输入端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第二运算放大器的反向输入端通过第一分压电阻与+12V连接，所述第三运算放大器的正向输入端通过第二分压电阻与-12V连接。
5.根据权利要求1所述的电池均衡通道自适应极性切换电路，其特征在于：所述互锁电路还包括第一放电二极管和第二放电二极管，所述第一放电二极管的正极与所述第五MOS管的栅极连接，其负极与第二运算放大器的输出端连接；所述第二放电二极管的正极与所述第六MOS管的栅极连接，其负极与所述第三运算放大器的输出端连接。
CN201611035616.8A 2016-11-18 2016-11-18 一种电池均衡通道自适应极性切换电路 Active CN106602637B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611035616.8A CN106602637B (zh) 2016-11-18 2016-11-18 一种电池均衡通道自适应极性切换电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611035616.8A CN106602637B (zh) 2016-11-18 2016-11-18 一种电池均衡通道自适应极性切换电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106602637A CN106602637A (zh) 2017-04-26
CN106602637B true CN106602637B (zh) 2019-11-05

Family

ID=58592698

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611035616.8A Active CN106602637B (zh) 2016-11-18 2016-11-18 一种电池均衡通道自适应极性切换电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106602637B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109638932A (zh) * 2019-02-28 2019-04-16 郝蕾 一种电动汽车的充放电双重互锁控制电路
CN112186852B (zh) * 2020-09-30 2022-07-26 宁波新舜信息科技有限公司 一种船用bms被动均衡控制电路

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101309014A (zh) * 2008-06-06 2008-11-19 广州南科集成电子有限公司 锂电池充电器控制集成电路及其极性切换开关控制电路
CN201222657Y (zh) * 2008-06-06 2009-04-15 广州南科集成电子有限公司 锂电池充电器控制集成电路及其极性切换开关控制电路
CN102447279A (zh) * 2010-09-29 2012-05-09 富晶电子股份有限公司 用于充电器的极性切换电路
CN102664433A (zh) * 2012-03-23 2012-09-12 东莞新能德科技有限公司 基于双向dc/dc的电池均衡系统
CN103633675A (zh) * 2012-08-23 2014-03-12 青岛紫光软件系统有限公司 电池充电器极性自适应系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101309014A (zh) * 2008-06-06 2008-11-19 广州南科集成电子有限公司 锂电池充电器控制集成电路及其极性切换开关控制电路
CN201222657Y (zh) * 2008-06-06 2009-04-15 广州南科集成电子有限公司 锂电池充电器控制集成电路及其极性切换开关控制电路
CN102447279A (zh) * 2010-09-29 2012-05-09 富晶电子股份有限公司 用于充电器的极性切换电路
CN102664433A (zh) * 2012-03-23 2012-09-12 东莞新能德科技有限公司 基于双向dc/dc的电池均衡系统
CN103633675A (zh) * 2012-08-23 2014-03-12 青岛紫光软件系统有限公司 电池充电器极性自适应系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN106602637A (zh) 2017-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN204721079U (zh) 双电源自动切换与充电电路
CN203056953U (zh) 一种驱动器及其母线电容放电电路
CN106849288B (zh) 一种电池模组连接电路和储能装置
CN203722218U (zh) 静电保护装置、智能功率模块和变频家电
CN106602637B (zh) 一种电池均衡通道自适应极性切换电路
CN202513559U (zh) 一种电池短路保护电路
CN204598407U (zh) 具有应急启动功能用电装置的开关电路
CN202384823U (zh) 一种光伏控制器
CN204304965U (zh) 一种igbt推挽驱动电路
CN202084968U (zh) 一种动力蓄电池预充电电路
CN108879672A (zh) 一种微电网三相晶闸管快速开关及控制方法
CN106024497A (zh) 一种高短路关断直流断路器用辅助电路及其控制方法
CN104617782B (zh) 防浪涌电流装置、防浪涌电流方法及家用电器
CN106300272B (zh) 一种功率单元旁路保护装置
CN206517130U (zh) 12v蓄电池光伏市电互补充放电维护装置
CN202712066U (zh) 一种接触器线包的供电电路
CN109861189B (zh) 一种灭弧型低压直流断路器
CN104184128A (zh) 电池放电保护方法和电路及灯具
CN208508505U (zh) 一种可自动恢复的保护电路
CN203788514U (zh) 泄放控制模块、可控硅调光led驱动电路及系统
CN206283309U (zh) 一种12v蓄电池光伏市电互补充放电维护装置
CN102570787A (zh) 一种用于光伏逆变器系统辅助电源的卸荷电路模块
CN210577776U (zh) 一种继电器防带载切换驱动保护电路
CN209184487U (zh) 一种直流斩波装置
CN208738139U (zh) 一种继电器控制电路及继电器控制装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant