CN111953031B - 一种多串电池组及其均衡开关 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种多串电池组及其均衡开关，该均衡开关包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、衬源短接的第一MOS管和第二MOS管和第三MOS管、衬源不短接的第四MOS管；第一电阻的第二端与第一MOS管的栅极连接；第二电阻的第二端与第二MOS管的栅极连接；第一MOS管的源极、第二MOS管的源极、第三MOS管的源极均与第四MOS管的衬底连接；第四MOS管的栅极与第三电阻的第一端连接，作为均衡开关的控制端；第一MOS管的漏极、第四MOS管的漏极均与第二电阻的第一端连接；第二MOS管的漏极、第三MOS管的漏极、第四MOS管的源极、第三电阻的第二端均与第一电阻的第一端连接。本申请可减少芯片面积，提高经济效益。

Description

一种多串电池组及其均衡开关

技术领域

本申请涉及电池管理技术领域，特别涉及一种多串电池组及其均衡开关。

背景技术

由于在生产制造和使用过程中的差异，动力电池单体间存在天然的不一致性，主要表现在单体容量、内阻、自放电率、充放电效率等方面。不同电池单体间的差异，必然会导致动力电池包容量的损失，进而造成电池组的寿命下降，因此，业界多利用均衡电路来实现电池组中电池单体间的电压均衡。最简单的均衡电路是负载消耗型均衡电路，即，在每个电池的两极并联上分流电阻，并在回路中串联上用于控制的均衡开关。当某节电池的电压过高时，打开均衡开关，分流电阻接入电路，充电电流通过分流电阻分流，如此电压高的电池充电电流小，电压低的电池充电电流大，从而实现电池电压均衡。

均衡开关具体可基于开关管而实现。图1是现有技术中常用的一种N型均衡开关，包括NMOS管NMBLD1A和NMBLD1B、偏置电阻Ri1以及齐纳二极管ZD01，IN为控制端外接的偏置电流，VBP为均衡开关的正连接端，VBN为均衡开关的负连接端。相类似地，图2是现有技术中常用的一种P型均衡开关，包括PMOS管PMBLD1A和PMBLD1B、偏置电阻Ri2以及齐纳二极管ZD02，IP为控制端外接的偏置电流，VBP为正连接端，VBN为负连接端。

以图1为例，当控制端IN输入电流后，该输入电流流经偏置电阻Ri1形成压降，NMOS管NMBLD1A和NMBLD1B均打开，正连接端VBP与负连接端VBN接通，将分流电阻与电池并联，产生的均衡电流进入均衡开关后在正连接端VBP与负连接端VBN之间流过。由于均衡开关的导通阻抗通常需要设计在50～80Ω范围内，因此NMOS管NMBLD1A和NMBLD1B均需要采用较大尺寸型号的开关管，且一般是高压管，因此，现有技术中的均衡开关大多尺寸较大，占用较多的芯片面积，不利于电池包产品的小型化和集成化。鉴于此，提供一种解决上述技术问题的方案，已经是本领域技术人员所亟需关注的。

发明内容

本申请的目的在于提供一种多串电池组及其均衡开关，以便在有效实现电池电压均衡的基础上节省芯片面积，从而推进产品小型化和提高产品经济效益。

为解决上述技术问题，第一方面，本申请公开了一种均衡开关，包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、衬源短接的第一MOS管和第二MOS管和第三MOS管、以及衬源不短接的第四MOS管；

所述第一电阻的第一端作为所述均衡开关的第一连接端，所述第一电阻的第二端与所述第一MOS管的栅极连接；

所述第二电阻的第一端作为所述均衡开关的第二连接端，所述第二电阻的第二端与所述第二MOS管的栅极连接；

所述第一MOS管的源极、所述第二MOS管的源极、所述第三MOS管的源极均与所述第四MOS管的衬底连接；所述第四MOS管的栅极与所述第三电阻的第一端连接，并作为所述均衡开关的控制端；

所述第一MOS管的漏极、所述第四MOS管的漏极均与所述第二电阻的第一端连接；所述第二MOS管的漏极、所述第三MOS管的漏极、所述第四MOS管的源极、所述第三电阻的第二端均与所述第一电阻的第一端连接。

可选地，还包括第一齐纳二极管、第二齐纳二极管和第三齐纳二极管；

所述第一齐纳二极管的第一端与所述第一MOS管的栅极连接，所述第一齐纳二极管的第二端与所述第一MOS管的源极连接；

所述第二齐纳二极管的第一端与所述第二MOS管的栅极连接，所述第二齐纳二极管的第二端与所述第二MOS管的源极连接；

所述第三齐纳二极管的第一端与所述第四MOS管的栅极连接，所述第三齐纳二极管的第二端与所述第四MOS管的源极连接。

可选地，所述第一MOS管、所述第二MOS管、所述第三MOS管、所述第四MOS管均为NMOS型；

所述均衡开关的第一连接端为负连接端，所述均衡开关的第二连接端为正连接端，所述均衡开关为N型均衡开关；

所述第一齐纳二极管的第一端、所述第二齐纳二极管的第一端、所述第三齐纳二极管的第一端均为阴极；所述第一齐纳二极管的第二端、所述第二齐纳二极管的第二端、所述第三齐纳二极管的第二端均为阳极。

可选地，所述第一MOS管、所述第二MOS管、所述第三MOS管、所述第四MOS管均为PMOS型；

所述均衡开关的第一连接端为正连接端，所述均衡开关的第二连接端为负连接端，所述均衡开关为P型均衡开关；

所述第一齐纳二极管的第一端、所述第二齐纳二极管的第一端、所述第三齐纳二极管的第一端均为阳极；所述第一齐纳二极管的第二端、所述第二齐纳二极管的第二端、所述第三齐纳二极管的第二端均为阴极。

可选地，所述第一齐纳二极管、所述第二齐纳二极管的尺寸均小于所述第三齐纳二极管的尺寸。

可选地，所述第一MOS管、所述第二MOS管、所述第三MOS管的尺寸均小于所述第四MOS管的尺寸。

可选地，所述第四MOS管的导通阻抗为80Ω。

第二方面，本申请还公开了一种多串电池组，包括N个依次串联的电池、各个所述电池所对应的如上所述的任一种均衡开关、与各个所述均衡开关的控制端连接的各个输入控制电路、以及N+1个分流电阻；

第一电池的负极作为电池组负极，第N电池的正极作为电池组正极；各个所述输入控制电路用于控制对应的所述均衡开关的通断；

第i电池的负极与第i分流电阻的第一端连接，所述第i分流电阻的第二端分别与第i均衡开关的负连接端和第i-1均衡开关的正连接端连接；

所述第i电池的正极与第i+1分流电阻的第一端连接，所述第i+1分流电阻的第二端分别与所述第i均衡开关的正连接端和第i+1均衡开关的负连接端连接；i为不大于N的任意自然数。

可选地，各个所述分流电阻的阻值均相等。

可选地，各个所述输入控制电路均为电流源；

若所述第i均衡开关为N型均衡开关，则第i电流源的输入端与所述电池组正极连接，所述第i电流源的输出端与所述第i均衡开关的控制端连接；

若所述第i均衡开关为P型均衡开关，则所述第i电流源的输入端与所述第i均衡开关的控制端连接，所述第i电流源的输出端与所述电池组负极连接。

本申请所提供的均衡开关包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、衬源短接的第一MOS管和第二MOS管和第三MOS管、以及衬源不短接的第四MOS管；所述第一电阻的第一端作为所述均衡开关的第一连接端，所述第一电阻的第二端与所述第一MOS管的栅极连接；所述第二电阻的第一端作为所述均衡开关的第二连接端，所述第二电阻的第二端与所述第二MOS管的栅极连接；所述第一MOS管的源极、所述第二MOS管的源极、所述第三MOS管的源极均与所述第四MOS管的衬底连接；所述第四MOS管的栅极与所述第三电阻的第一端连接，并作为所述均衡开关的控制端；所述第一MOS管的漏极、所述第四MOS管的漏极均与所述第二电阻的第一端连接；所述第二MOS管的漏极、所述第三MOS管的漏极、所述第四MOS管的源极、所述第三电阻的第二端均与所述第一电阻的第一端连接。

可见，本申请所提供的均衡开关，在有效实现电池电压均衡的基础上，仅有少量器件流经有大电流，因此可将第四MOS管采用大尺寸型号MOS管，而第一MOS管、第二MOS管和第三MOS管则均可采用小尺寸型号MOS管，从而有效减少芯片面积；类似地，由于各个电阻上同样不会流经大电流，因此可选用小尺寸型号电阻，也同样不会占用过多的电路布局空间，从而进一步减少PCB板的芯片面积，极大地有利于推进产品小型化和提高产品经济效益。事实上，相比于使用两个大尺寸型号MOS管的现有技术，本申请实施例所提供的均衡开关的芯片面积一般仅为现有技术中均衡开关的芯片面积的50％左右。本申请所提供的多串电池组同样具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明现有技术和本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和本申请实施例描述中需要使用的附图作简要的介绍。当然，下面有关本申请实施例的附图描述的仅仅是本申请中的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图，所获得的其他附图也属于本申请的保护范围。

图1为现有技术公开的一种均衡开关的电路结构图；

图2为现有技术公开的又一种均衡开关的电路结构图；

图3为本申请实施例公开的一种均衡开关的电路结构图；

图4为本申请实施例公开的又一种均衡开关的电路结构图；

图5为本申请实施例公开的一种多串电池组的结构示意图；

图6为本申请实施例公开的一种多串电池组的电路结构图。

具体实施方式

本申请的核心在于提供一种多串电池组及其均衡开关，以便在有效实现电池电压均衡的基础上节省芯片面积，从而推进产品小型化和提高产品经济效益。

为了对本申请实施例中的技术方案进行更加清楚、完整地描述，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行介绍。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

当前，业界内多利用基于分流电阻和均衡开关的负载消耗型均衡电路为对电池组中不同电池单体进行电压均衡。然而，现有技术中所采用的均衡开关，出于电路结构的限制，需要使用两个大尺寸型号的MOS管，使得芯片总面积较大，不利于产品的小型化推广。鉴于此，本申请提供了一种均衡开关，可有效解决上述问题。

参见图3所示，本申请实施例公开了一种均衡开关，主要包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、衬源短接的第一MOS管Q1和第二MOS管Q2和第三MOS管Q3、以及衬源不短接的第四MOS管Q4；

第一电阻R1的第一端作为均衡开关的第一连接端V1，第一电阻R1的第二端与第一MOS管Q1的栅极连接；

第二电阻R2的第一端作为均衡开关的第二连接端V2，第二电阻R2的第二端与第二MOS管Q2的栅极连接；

第一MOS管Q1的源极、第二MOS管Q2的源极、第三MOS管Q3的源极均与第四MOS管Q4的衬底连接；第四MOS管Q4的栅极与第三电阻R3的第一端连接，并作为均衡开关的控制端；

第一MOS管Q1的漏极、第四MOS管Q4的漏极均与第二电阻R2的第一端连接；第二MOS管Q2的漏极、第三MOS管Q3的漏极、第四MOS管Q4的源极、第三电阻R3的第二端均与第一电阻R1的第一端连接。

需要指出的是，本申请实施例所提供的均衡开关中的第四MOS管Q4的衬底和源极不短接，其衬底具体与第一MOS管Q1的源极和第二MOS管Q2的源极连接，其源极具体与第二MOS管Q2的漏极连接；而其他的MOS管，包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2和第三MOS管Q3，均为衬底和源极相短接的MOS管。

此外，第四MOS管Q4的尺寸要求也与其他MOS管不同。第四MOS管Q4的漏极和源极分别与均衡开关的两个连接端连接，因此，考虑到均衡开关的导通阻抗要求，第四MOS管Q4的导通阻抗需要设计在50～80Ω范围内，即第四MOS管Q4需要为大尺寸型号MOS管；而其他MOS管则没有该尺寸需求，可选用小尺寸型号MOS管以节省芯片面积。

因此，作为一种具体实施方式，本申请实施例所提供的均衡开关中，第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3的尺寸可均小于第四MOS管Q4的尺寸。其中，进一步地，第四MOS管Q4的导通阻抗可具体为80Ω。

第四MOS管Q4的栅极作为均衡开关的控制端，偏置电流从控制端流入或者流出均衡开关，以便在第三电阻R3两端形成偏置电压，从而控制第四MOS管Q4和第三MOS管Q3的导通。容易理解的是，当第四MOS管Q4导通时，均衡开关的第一连接端V1与第二连接端V2之间导通，此时均衡开关处于闭合状态。

此外，第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3上所流经的电流大小通常为10μA左右，不会流经大电流，因此，可选用high-poly类型中最小宽度的电阻，以进一步节省芯片面积。

需要说明的是，图3所示的均衡开关具体为N型均衡开关，N型均衡开关中的第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4均为NMOS型。相对应地，N型均衡开关的第一连接端V1为负连接端VBN，N型均衡开关的第二连接端V2为正连接端VBP。当然，类似地，本申请所提供的均衡开关还可以为基于PMOS管而实现的P型均衡开关，相关内容将在下文中进行介绍。

其中，需要说明的是，均衡开关的正连接端VBP和负连接端VBN的定义取决于均衡开关闭合时所流过的均衡电流的电流方向：在均衡开关内部，均衡电流从均衡开关的正连接端VBP流向负连接端VBN；在均衡开关外部，均衡电流从正连接端VBP流入均衡开关，并从负连接端VBN流出。其中，均衡电流即由电池、分流电阻、均衡开关所构成的回路中的回路电流。

以图3所示的N型均衡开关为例，对于N型均衡开关，当偏置电流IN从控制端流入第三电阻R3而开启第四MOS管Q4时，均衡开关闭合，均衡电流从正连接端VBP即第二连接端V2流向负连接端VBN即第一连接端V1。

假设第四MOS管Q4的导通阻抗为Rd＝80Ω；电池的电压为Vcell＝3.6V；与均衡开关、电池在同一回路中的分流电阻的总阻值为Rsum＝1020Ω，则此时，根据电阻分压原理可知，均衡开关的正连接端VBP与负连接端VBN之间的压降Vd为：

Vd＝Vcell·Rd/(Rd+Rsum)＝260mV；

由于260mV低于第二MOS管Q2的阈值电压，因此第二MOS管Q2将无法导通，进而使得第四MOS管Q4的衬底即图3中的VPW无法连接至负连接端VBN。为解决该问题，本申请还设置了与第四MOS管Q4共栅的第三MOS管Q3，同时第三MOS管Q3的衬底与源极短接，并且第三MOS管Q3的源极与第四MOS管Q4的衬底VPW连接。由此，当偏置电流IN从控制端流过第三电阻R3令第四MOS管Q4导通时，第三MOS管Q3也同样导通，进而将第四MOS管Q4的衬底VPW接通至负连接端VBN，保障第四MOS管Q4的衬底VPW不存在浮空的状态，从而确保均衡开关闭合。

此外，还值得一提的是，防泄漏设计是电池电路中的一个重要问题，它要求当均衡开关处于关断时电路中没有泄漏电流产生。特别地，电池在使用时还经常容易出现反接的误操作，因此，一般地，均衡开关不仅需要在电池正接时防止泄漏电流产生，而且还需要在电池反接时防止泄漏电流的产生。

以图3所示的N型均衡开关为例，当电池正接时，即电池负极与均衡开关的负连接端VBN连接、电池正极与均衡开关的正连接端VBP连接时，均衡开关的正连接端VBP的电压高于负连接端VBN的电压：VBP>VBN，此时第二MOS管Q2导通，进而将第四MOS管Q4的衬底VPW接通至负连接端VBN，使得第四MOS管Q4的寄生二极管D41无法导通，因而不会产生泄漏电流。

当电池接反时，即电池负极与均衡开关的正连接端VBP连接、电池正极与均衡开关的负连接端VBN连接时，均衡开关的正连接端VBP的电压低于负连接端VBN的电压：VBP<VBN，此时第一MOS管Q1导通，进而将第四MOS管Q4的衬底VPW接通至正连接端VBP，使得第四MOS管Q4的寄生二极管D42无法导通，因而不会产生泄漏电流。

可见，本申请实施例所提供的均衡开关在关断状态下，无论电池正接还是反接，均可有效确保正连接端VBP与负连接端VBN之间没有泄露电流。

本申请实施例所提供的均衡开关包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、衬源短接的第一MOS管Q1和第二MOS管Q2和第三MOS管Q3、以及衬源不短接的第四MOS管Q4；第一电阻R1的第一端作为均衡开关的第一连接端V1，第一电阻R1的第二端与第一MOS管Q1的栅极连接；第二电阻R2的第一端作为均衡开关的第二连接端V2，第二电阻R2的第二端与第二MOS管Q2的栅极连接；第一MOS管Q1的源极、第二MOS管Q2的源极、第三MOS管Q3的源极均与第四MOS管Q4的衬底连接；第四MOS管Q4的栅极与第三电阻R3的第一端连接，并作为均衡开关的控制端；第一MOS管Q1的漏极、第四MOS管Q4的漏极均与第二电阻R2的第一端连接；第二MOS管Q2的漏极、第三MOS管Q3的漏极、第四MOS管Q4的源极、第三电阻R3的第二端均与第一电阻R1的第一端连接。

可见，本申请所提供的均衡开关，在有效实现电池电压均衡的基础上，仅有少量器件流经有大电流，因此可将第四MOS管Q4采用大尺寸型号MOS管，而第一MOS管Q1、第二MOS管Q2和第三MOS管Q3则均可采用小尺寸型号MOS管，从而有效减少芯片面积；类似地，由于各个电阻上同样不会流经大电流，因此可选用小尺寸型号电阻，也同样不会占用过多的电路布局空间，从而进一步减少PCB板的芯片面积，极大地有利于推进产品小型化和提高产品经济效益。事实上，相比于使用两个大尺寸型号MOS管的现有技术，本申请实施例所提供的均衡开关的芯片面积一般仅为现有技术中均衡开关的芯片面积的50％左右。

并且，值得一提的是，由于PMOS管的尺寸是同等导通阻抗大小的NMOS管的2.5倍左右，因此，本申请所提供的均衡开关中，相比于P型均衡开关，N型均衡开关所节省的芯片面积大小更为可观。

此外，在上述内容的基础上，为了对各个MOS管进行安全保护，以防止这些MOS管的栅极与源极间的电压过高而损坏器件，作为一种具体实施方式，本申请实施例所提供的均衡开关还可以利用齐纳二极管即稳压二极管进行电压限幅保护。

具体地，本申请实施例所提供的均衡开关还可以包括第一齐纳二极管ZD1、第二齐纳二极管ZD2和第三齐纳二极管ZD3；其中，第一齐纳二极管ZD1的第一端与第一MOS管Q1的栅极连接，第一齐纳二极管ZD1的第二端与第一MOS管Q1的源极连接；第二齐纳二极管ZD2的第一端与第二MOS管Q2的栅极连接，第二齐纳二极管ZD2的第二端与第二MOS管Q2的源极连接；第三齐纳二极管ZD3的第一端与第四MOS管Q4的栅极连接，第三齐纳二极管ZD3的第二端与第四MOS管Q4的源极连接。

其中，具体地，在N型均衡开关中，第一齐纳二极管ZD1的第一端、第二齐纳二极管ZD2的第一端、第三齐纳二极管ZD3的第一端均为阴极；第一齐纳二极管ZD1的第二端、第二齐纳二极管ZD2的第二端、第三齐纳二极管ZD3的第二端均为阳极。

通过在各个MOS管的栅极与源极之间设置齐纳二极管，可有效防止栅极与源极间的电压过高而击穿MOS管，实现器件保护功能。

进一步地，由于第一齐纳二极管ZD1和第二齐纳二极管ZD2无需承受较高电压，因此，作为一种具体实施方式，第一齐纳二极管ZD1、第二齐纳二极管ZD2的尺寸可均小于第三齐纳二极管ZD3的尺寸。通过将第一齐纳二极管ZD1和第二齐纳二极管ZD2选用小尺寸型号可进一步节省芯片面积。

参见图4所示，本申请实施例公开了又一种均衡开关，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、衬源短接的第一MOS管Q1和第二MOS管Q2和第三MOS管Q3、以及衬源不短接的第四MOS管Q4；

第一电阻R1的第一端作为均衡开关的第一连接端V1，第一电阻R1的第二端与第一MOS管Q1的栅极连接；

第二电阻R2的第一端作为均衡开关的第二连接端V2，第二电阻R2的第二端与第二MOS管Q2的栅极连接；

第一MOS管Q1的源极、第二MOS管Q2的源极、第三MOS管Q3的源极均与第四MOS管Q4的衬底连接；第四MOS管Q4的栅极与第三电阻R3的第一端连接，并作为均衡开关的控制端；

第一MOS管Q1的漏极、第四MOS管Q4的漏极均与第二电阻R2的第一端连接；第二MOS管Q2的漏极、第三MOS管Q3的漏极、第四MOS管Q4的源极、第三电阻R3的第二端均与第一电阻R1的第一端连接。

其中，需要说明的是，图4所示的均衡开关具体为P型均衡开关，P型均衡开关中的第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4均为PMOS型。相对应地，P型均衡开关的第一连接端V1为正连接端VBP，P型均衡开关的第二连接端V2为负连接端VBN。

第四MOS管Q4的栅极作为均衡开关的控制端，当偏置电流IP流经第三电阻R3并从控制端流出时，第四MOS管Q4和第三MOS管Q3导通，均衡开关的第一连接端V1与第二连接端V2之间导通，此时均衡开关处于闭合状态。类似地，在电池接反时，P型均衡开关中第四MOS管的衬底即图4中的VNW同样不会存在浮空的状态。

类似地，在上述内容的基础上，为了对各个MOS管进行安全保护，以防止这些MOS管的栅极与源极间的电压过高而损坏器件，作为一种具体实施方式，本申请实施例所提供的均衡开关还可以利用齐纳二极管即稳压二极管进行电压限幅保护。

具体地，如图4所示，本申请实施例所提供的均衡开关还可以包括第一齐纳二极管ZD1、第二齐纳二极管ZD2和第三齐纳二极管ZD3；其中，第一齐纳二极管ZD1的第一端与第一MOS管Q1的栅极连接，第一齐纳二极管ZD1的第二端与第一MOS管Q1的源极连接；第二齐纳二极管ZD2的第一端与第二MOS管Q2的栅极连接，第二齐纳二极管ZD2的第二端与第二MOS管Q2的源极连接；第三齐纳二极管ZD3的第一端与第四MOS管Q4的栅极连接，第三齐纳二极管ZD3的第二端与第四MOS管Q4的源极连接。

其中，具体地，在P型均衡开关中，第一齐纳二极管ZD1的第一端、第二齐纳二极管ZD2的第一端、第三齐纳二极管ZD3的第一端均为阳极；第一齐纳二极管ZD1的第二端、第二齐纳二极管ZD2的第二端、第三齐纳二极管ZD3的第二端均为阴极。

通过在各个MOS管的栅极与源极之间设置齐纳二极管，可有效防止栅极与源极间的电压过高而击穿MOS管，实现电路保护功能。

进一步地，由于第一齐纳二极管ZD1和第二齐纳二极管ZD2无需承受较高电压，因此，作为一种具体实施方式，第一齐纳二极管ZD1、第二齐纳二极管ZD2的尺寸可均小于第三齐纳二极管ZD3的尺寸。通过将第一齐纳二极管ZD1和第二齐纳二极管ZD2选用小尺寸型号可进一步节省芯片面积。

参见图5所示，本申请实施例公开了一种多串电池组，包括N个依次串联的电池、各个电池所对应的如前文所述的任一种均衡开关、与各个均衡开关的控制端连接的各个输入控制电路、以及N+1个分流电阻；

第一电池E(1)的负极作为电池组负极，第N电池E(N)的正极作为电池组正极；各个输入控制电路用于控制对应的均衡开关的通断；

第i电池E(i)的负极与第i分流电阻R(i)的第一端连接，第i分流电阻R(i)的第二端分别与第i均衡开关S(i)的负连接端VBN和第i-1均衡开关S(i-1)的正连接端VBP连接；

第i电池E(i)的正极与第i+1分流电阻R(i+1)的第一端连接，第i+1分流电阻R(i+1)的第二端分别与第i均衡开关S(i)的正连接端VBP和第i+1均衡开关S(i+1)的负连接端VBN连接；i为不大于N的任意自然数。

需要指出的是，本申请实施例所提供的多串电池组利用分流电阻和如前述任一种均衡开关来实现用于对电池电压的均衡。具体地，多串电池组用于集体对外供电，而多串电池组中的每一个电池都与对应的分流电阻和对应的均衡开关在同一回路中进行电压均衡。

在此基础上，作为一种具体实施例，各个分流电阻的阻值可均相等，以便进行进一步进行均衡。

假设各个分流电阻的阻值均为R。以第i电池E(i)为例，其正极通过第i+1分流电阻R(i+1)与第i均衡开关S(i)的正连接端VBP连接，其负极通过第i分流电阻R(i)与第i均衡开关S(i)的负连接端VBN连接。在该回路中分流电阻的总阻值Rsum即为：

Rsum＝R(i+1)+R(i)＝2R。

关于上述多串电池组的具体内容，可参考前述关于均衡开关的详细介绍，这里就不再赘述。

可见，本申请所提供的多串电池组，所采用的均衡开关在有效实现电池电压均衡的基础上，仅有少量器件流经有大电流，因此可将第四MOS管Q4采用大尺寸型号MOS管，而第一MOS管Q1、第二MOS管Q2和第三MOS管Q3均可采用小尺寸型号MOS管，从而有效减少芯片面积；类似地，由于各个电阻上同样不会流经大电流，因此可选用小尺寸型号电阻，也同样不会占用过多的电路布局空间，从而进一步减少PCB板的芯片面积，极大地有利于推进产品小型化和提高产品经济效益。

参见图6所示，本申请实施例公开了一种多串电池组的具体电路结构。在上述内容的基础上，作为一个具体实施方式，各个输入控制电路均为电流源；

若第i均衡开关S(i)为N型均衡开关，则第i电流源I(i)的输入端与电池组正极连接，第i电流源I(i)的输出端与第i均衡开关S(i)的控制端连接；

若第i均衡开关S(i)为P型均衡开关，则第i电流源I(i)的输入端与第i均衡开关S(i)的控制端连接，第i电流源I(i)的输出端与电池组负极连接；

其中，i为不大于N的任意自然数。

进一步地，作为一个具体实施方式，可将高位电池对应的均衡开关选用为如前文所述的P型均衡开关，将低位电池对应的均衡开关选用为如前文所述的N型均衡开关。所述低位电池具体可以包括第1～k电池，即E(1)、E(2)、…、E(k)；对应地，所述高位电池具体可以包括第(k+1)～N电池，即E(k+1)、E(k+2)、…、E(N)。其中，k为不大于N的某个自然数。

当然，本领域技术人员也可以采用其他方式来设置N型均衡开关和P型均衡开关，本申请对此并不做进一步的限定。

本申请中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的设备而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需说明的是，在本申请文件中，诸如“第一”和“第二”之类的关系术语，仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。此外，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请的保护范围内。

Claims (8)

1.一种均衡开关，其特征在于，包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、衬源短接的第一MOS管和第二MOS管和第三MOS管、以及衬源不短接的第四MOS管；

所述第一电阻的第一端作为所述均衡开关的第一连接端，所述第一电阻的第二端与所述第一MOS管的栅极连接；

所述第二电阻的第一端作为所述均衡开关的第二连接端，所述第二电阻的第二端与所述第二MOS管的栅极连接；

所述第一MOS管的源极、所述第二MOS管的源极、所述第三MOS管的源极均与所述第四MOS管的衬底连接；所述第四MOS管的栅极与所述第三电阻的第一端连接，并作为所述均衡开关的控制端；

所述第一MOS管的漏极、所述第四MOS管的漏极均与所述第二电阻的第一端连接；所述第二MOS管的漏极、所述第三MOS管的漏极、所述第四MOS管的源极、所述第三电阻的第二端均与所述第一电阻的第一端连接；

所述第一MOS管、所述第二MOS管、所述第三MOS管、所述第四MOS管均为NMOS型，或所述第一MOS管、所述第二MOS管、所述第三MOS管、所述第四MOS管均为PMOS型；

所述第一MOS管、所述第二MOS管、所述第三MOS管的尺寸均小于所述第四MOS管的尺寸；

所述第四MOS管的导通阻抗为50Ω-80Ω；

还包括第一齐纳二极管、第二齐纳二极管和第三齐纳二极管；

所述第一齐纳二极管的第一端与所述第一MOS管的栅极连接，所述第一齐纳二极管的第二端与所述第一MOS管的源极连接；

所述第二齐纳二极管的第一端与所述第二MOS管的栅极连接，所述第二齐纳二极管的第二端与所述第二MOS管的源极连接；

所述第三齐纳二极管的第一端与所述第四MOS管的栅极连接，所述第三齐纳二极管的第二端与所述第四MOS管的源极连接。

2.根据权利要求1所述的均衡开关，其特征在于，当所述第一MOS管、所述第二MOS管、所述第三MOS管、所述第四MOS管均为NMOS型时，所述均衡开关的第一连接端为负连接端，所述均衡开关的第二连接端为正连接端，所述均衡开关为N型均衡开关；

所述第一齐纳二极管的第一端、所述第二齐纳二极管的第一端、所述第三齐纳二极管的第一端均为阴极；所述第一齐纳二极管的第二端、所述第二齐纳二极管的第二端、所述第三齐纳二极管的第二端均为阳极。

3.根据权利要求1所述的均衡开关，其特征在于，当所述第一MOS管、所述第二MOS管、所述第三MOS管、所述第四MOS管均为PMOS型时，所述均衡开关的第一连接端为正连接端，所述均衡开关的第二连接端为负连接端，所述均衡开关为P型均衡开关；

所述第一齐纳二极管的第一端、所述第二齐纳二极管的第一端、所述第三齐纳二极管的第一端均为阳极；所述第一齐纳二极管的第二端、所述第二齐纳二极管的第二端、所述第三齐纳二极管的第二端均为阴极。

4.根据权利要求1所述的均衡开关，其特征在于，所述第一齐纳二极管、所述第二齐纳二极管的尺寸均小于所述第三齐纳二极管的尺寸。

5.根据权利要求1所述的均衡开关，其特征在于，所述第四MOS管的导通阻抗为80Ω。

6.一种多串电池组，其特征在于，包括N个依次串联的电池、各个所述电池所对应的如权利要求1至5任一项所述的均衡开关、与各个所述均衡开关的控制端连接的各个输入控制电路、以及N+1个分流电阻；

第一电池的负极作为电池组负极，第N电池的正极作为电池组正极；各个所述输入控制电路用于控制对应的所述均衡开关的通断；

第i电池的负极与第i分流电阻的第一端连接，所述第i分流电阻的第二端分别与第i均衡开关的负连接端和第i-1均衡开关的正连接端连接；

所述第i电池的正极与第i+1分流电阻的第一端连接，所述第i+1分流电阻的第二端分别与所述第i均衡开关的正连接端和第i+1均衡开关的负连接端连接；i为不大于N的任意自然数。

7.根据权利要求6所述的多串电池组，其特征在于，各个所述分流电阻的阻值均相等。

8.根据权利要求6所述的多串电池组，其特征在于，各个所述输入控制电路均为电流源；

若所述第i均衡开关为N型均衡开关，则第i电流源的输入端与所述电池组正极连接，所述第i电流源的输出端与所述第i均衡开关的控制端连接；

若所述第i均衡开关为P型均衡开关，则所述第i电流源的输入端与所述第i均衡开关的控制端连接，所述第i电流源的输出端与所述电池组负极连接。