CN112265473B - 一种驱动装置 - Google Patents

一种驱动装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112265473B
CN112265473B CN202011119917.5A CN202011119917A CN112265473B CN 112265473 B CN112265473 B CN 112265473B CN 202011119917 A CN202011119917 A CN 202011119917A CN 112265473 B CN112265473 B CN 112265473B
Authority
CN
China
Prior art keywords
selection switch
battery cell
cell selection
switching tube
tube
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
CN202011119917.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112265473A (zh
Inventor
刘兆斌
李好时
单成龙
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.)
Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Original Assignee
Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
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 Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai filed Critical Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Priority to CN202011119917.5A priority Critical patent/CN112265473B/zh
Publication of CN112265473A publication Critical patent/CN112265473A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112265473B publication Critical patent/CN112265473B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/22—Balancing the charge of battery modules
    • 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
    • H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass 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
    • 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
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/088—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/088—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
    • H02M1/092—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices the control signals being transmitted optically
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33584—Bidirectional converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • 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
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明涉及一种驱动装置，所述驱动装置包括：级联的选择开关驱动电路、电芯选择开关阵列和主动均衡电路；所述电芯选择开关阵列包含多个电芯选择开关组及多个与每个所述电芯选择开关组对应连接的电芯；所述选择开关驱动电路，用于输出开关驱动信号；所述电芯选择开关阵列，用于响应于所述开关驱动信号，驱动与所述开关驱动信号对应的电芯选择开关组导通或截止，所述电芯选择开关组用于连通或断开电芯与所述主动均衡电路之间的连接；所述主动均衡电路，用于对所述电芯的电压进行均衡处理。本发明实施例仅采用一路驱动电源，即可驱动不同的电芯选择开关组，进而可以进行不同电芯的电压均衡，电路结构简单。

Description

一种驱动装置
技术领域
本发明涉及电子信息领域，尤其涉及一种驱动装置。
背景技术
随着经济的发展，石油等化石燃料的使用量不断增加，导致环境问题日益严重。寻找污染小、清洁的能源是解决环境问题的主要途径。电动汽车代替燃油车是当今社会发展的主要趋势，而电池作为电动车的能量存储设备，必不可少，电池的性能直接关系着电动车的性能，亦决定着电动车的发展前景，亦减少环境污染有着及其重要的作用。
由于电池是有多个单个电芯串并组成，所以电池的寿命与每节电芯有着密切的关系，长时间运行，电芯的不一致性问题日益严重，久而久之，整个动力电池的寿命将会大大减少。然而，解决电芯不一致性问题最好的方法是寻找新材料，制造耐久性更久、一致性更好的材料。但是材料革新是非常困难的。因此，需增加措施提高电芯的一致性，均衡技术油然而生。
均衡技术分为主动均衡与被动均衡，被动均衡是高电压的电池通过电阻以热的形式消耗能量，从而降低电压，虽然结构简单，但是局限性大、效率低，并且电压低的电芯无法实现电量补充。主动均衡不仅能够实现高低电压电芯均衡，而且功率损耗低，能源利用率高。主动均衡拓扑中，需要用到开关阵列，利用开关阵列中的导通开关进行均衡电芯的选通，开关阵列中的导通开关一般选用MOSFET或者IGBT等功率开关，然而，导通功率开关需要有驱动电路驱动才能工作，然而，每个开关管必须采用独立的驱动电路驱动，否则就会出现短路情况，这样导致开关阵列的开关数量会非常多，驱动电路会非常复杂。
发明内容
为了解决现有技术中存在的开关阵列中的多个开关管必须采用独立的驱动电路驱动，导致开关阵列的开关数量非常多，驱动电路会非常复杂的技术问题，本发明提供了一种驱动电路。
第一方面，本发明实施例提供一种驱动装置，包括：级联的选择开关驱动电路、电芯选择开关阵列和主动均衡电路；所述电芯选择开关阵列包含多个电芯选择开关组及多个与每个所述电芯选择开关组对应连接的电芯；
所述选择开关驱动电路，用于输出开关驱动信号；
所述电芯选择开关阵列，用于响应于所述开关驱动信号，驱动与所述开关驱动信号对应的电芯选择开关组导通或截止，所述电芯选择开关组用于连通或断开电芯与所述主动均衡电路之间的连接；
所述主动均衡电路，用于对所述电芯的电压进行均衡处理。
可选地，所述选择开关驱动电路具有多个输出端；
所述选择开关驱动电路的每两个输出端分别与所述电芯选择开关阵列中对应的电芯选择开关组的两个输入端连接。
可选地，所述选择开关驱动电路包括：处理器、复合晶体管阵列及多对光耦，每对光耦包括第一光耦和第二光耦；
所述处理器的多个输出端分别与所述复合晶体管阵列的多个控制端连接，所述复合晶体管阵列的电源端连接第二电源，所述复合晶体管阵列的接地端接地，所述复合晶体管阵列的多对输出端中的每对输出端分别对应连接一对光耦；
所述复合晶体管阵列其中一对输出端中的第一输出端连接其对应的一对光耦中的第一光耦的初级发光二极管的负极，所述第一光耦的初级发光二极管的正极连接所述第二电源，所述第一光耦的次级感光二极管的发射极连接所述选择开关驱动电路的输出端，所述第一光耦的次级感光二极管的集电极连接第一电源；
所述复合晶体管阵列其中一对输出端中的第二输出端连接其对应的一对光耦中的第二光耦的初级发光二极管的负极，所述第二光耦的初级发光二极管的正极连接所述第二电源，所述第二光耦的次级感光二极管的发射极连接所述选择开关驱动电路的输出端，所述第二光耦的次级感光二极管的集电极连接所述第一电源。
可选地，所述选择开关驱动电路还包括：第一限流电阻和第二限流电阻；
所述第一限流电阻连接于所述第一光耦的初级发光二极管的正极与所述第二电源之间；
所述第二限流电阻连接于所述第二光耦的初级发光二极管的正极与所述第二电源之间。
可选地，所述电芯选择开关组具有两个输入端和两个连接端；
所述电芯选择开关组的两个输入端与所述选择开关驱动电路对应的两个输出端连接，所述电芯选择开关组的两个连接端与所述主动均衡电路的两个连接端连接。
可选地，电芯选择开关组包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电阻和第二电阻；
所述第一开关管的栅极和所述第二开关管的栅极与所述电芯选择开关组的其中一个输入端连接，所述第一开关管的源极和所述第二开关管的源极连接形成的第一节点接地，所述第一节点与所述第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端、所述第一开关管的栅极和所述第二开关管的栅极连接；
所述第三开关管的栅极和所述第四开关管的栅极与所述电芯选择开关组的另一个输入端连接，所述第三开关管的源极和所述第四开关管的源极连接形成的第二节点接地，所述第二节点与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端、所述第三开关管的栅极和所述第四开关管的栅极连接；
所述第一开关管的漏极与第一电芯的正极连接，所述第三开关管的漏极与所述第一电芯的负极连接。
可选地，电芯选择开关阵列还包括：第一驱动二极管、第二驱动二极管；
所述第一驱动二极管的正极与所述第一节点连接，所述第一驱动二极管的负极接地；
所述第二驱动二极管的正极与所述第二节点连接，所述第二驱动二极管的负极接地。
可选地，电芯选择开关阵列还包括：第一电容和第二电容；
所述第一电容与所述第一电阻并联，所述第二电容与所述第二电阻并联。
可选地，主动均衡电路包括：高频变压器、蓄电池、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第九开关管和第十开关管；
所述高频变压器的原边的三个连接端中的第一连接端经过第五开关管和第六开关管与所述蓄电池的正极连接，所述高频变压器的原边的三个连接端中的第二连接端与所述蓄电池的负极连接，所述高频变压器的原边的三个连接端中的第三连接端经过第七开关管和第八开关管与所述蓄电池的正极连接；
所述高频变压器的副边的两个连接端中的第一连接端经过第九开关管和第十开关管与所述主动均衡电路的两个连接端中的一个连接端连接，所述高频变压器的副边的两个连接端中的第二连接端与所述主动均衡电路的两个连接端中的另一个连接端连接；
第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第九开关管和第十开关管的栅极分别经过开关管驱动电路与处理器连接。
可选地，主动均衡电路包括：第三电容和第四电容；
所述第三电容的两个连接端分别与所述蓄电池的正极和负极连接，所述第四电容的两个连接端分别与所述主动均衡电路的两个连接端连接。
本发明实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本发明实施例通过开关驱动信号驱动电芯选择开关阵列中对应的电芯选择开关组，电芯选择开关组在被驱动导通时，与电芯选择开关组对应连接的电芯和所述主动均衡电路连通，主动均衡电路对所述电芯的电压进行均衡处理，本发明实施例通过选择开关驱动电路，可产生对应不同电芯选择开关组的开关驱动信号，进而驱动不同电芯选择开关组连通电芯和主动均衡电路，实现仅采用一路驱动电源，即可驱动不同的电芯选择开关组，进而可以进行不同电芯的电压均衡，电路结构简单。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一个实施例提供的主动均衡电路的电路图；
图2为本发明一个实施例提供的电芯选择开关阵列的电路图；
图3为本发明又一实施例提供的选择开关驱动电路的电路图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
由于主动均衡拓扑中，需要用到开关阵列，利用开关阵列中的导通开关进行均衡电芯的选通，开关阵列中的导通开关一般选用MOSFET或者IGBT等功率开关，然而，导通功率开关需要有驱动电路驱动才能工作，然而，每个开关管必须采用独立的驱动电路驱动，否则就会出现短路情况，这样导致开关阵列的开关数量会非常多，驱动电路会非常复杂。为此，本发明实施例提供的一种驱动装置，所述驱动装置包括：级联的选择开关驱动电路11(如图3所示)、电芯选择开关阵列12(如图2所示)和主动均衡电路13(如图1所示)；所述电芯选择开关阵列12包含多个电芯选择开关组121及多个与每个所述电芯选择开关组121对应连接的电芯。为了表述方便，如图2所示，电芯选择开关组(一)和电芯选择开关组(二)存在共用部分，在实际应用中，电芯选择开关组的组成可以根据实际需要调整；
所述选择开关驱动电路11，用于输出开关驱动信号；
所述电芯选择开关阵列12，用于响应于所述开关驱动信号，驱动与所述开关驱动信号对应的电芯选择开关组121导通或截止，所述电芯选择开关组121用于连通或断开电芯与所述主动均衡电路13之间的连接；
所述主动均衡电路13，用于对所述电芯的电压进行均衡处理。
在本发明实施例中，选择开关驱动电路11可以输出多组开关驱动信号，每组开关驱动信号用于对应驱动一个电芯选择开关组121，选择开关驱动电路11可以每次单独输出一组开关驱动信号。
本发明实施例通过开关驱动信号驱动电芯选择开关阵列中对应的电芯选择开关组，电芯选择开关组在被驱动导通时，与电芯选择开关组对应连接的电芯和所述主动均衡电路连通，主动均衡电路对所述电芯的电压进行均衡处理，本发明实施例通过选择开关驱动电路，可产生对应不同电芯选择开关组的开关驱动信号，进而驱动不同电芯选择开关组连通电芯和主动均衡电路，实现仅采用一路驱动电源，即可驱动不同的电芯选择开关组，进而可以进行不同电芯的电压均衡，电路结构简单。
所述选择开关驱动电路11具有多个输出端；
所述选择开关驱动电路11的每两个输出端分别与所述电芯选择开关阵列12中对应的电芯选择开关组121的两个输入端连接。
所述选择开关驱动电路11包括：处理器MCU、复合晶体管阵列ULN2003及多对光耦，每对光耦包括第一光耦U1和第二光耦U2；
所述处理器MCU的多个输出端分别与所述复合晶体管阵列ULN2003的多个控制端连接，所述复合晶体管阵列ULN2003的电源端连接第二电源，所述复合晶体管阵列ULN2003的接地端接地，所述复合晶体管阵列ULN2003的多对输出端中的每对输出端分别对应连接一对光耦；
所述复合晶体管阵列ULN2003其中一对输出端中的第一输出端连接其对应的一对光耦中的第一光耦U1的初级发光二极管的负极，所述第一光耦U1的初级发光二极管的正极连接所述第二电源VCC2，所述第一光耦U1的次级感光二极管的发射极连接所述选择开关驱动电路11的输出端，所述第一光耦U1的次级感光二极管的集电极连接第一电源VCC1；
所述复合晶体管阵列ULN2003其中一对输出端中的第二输出端连接其对应的一对光耦中的第二光耦U2的初级发光二极管的负极，所述第二光耦U2的初级发光二极管的正极连接所述第二电源VCC2，所述第二光耦U2的次级感光二极管的发射极连接所述选择开关驱动电路11的输出端，所述第二光耦的次级感光二极管的集电极连接所述第一电源VCC1。
所述选择开关驱动电路11还包括：第一限流电阻R2和第二限流电阻R3；
所述第一限流电阻R2连接于所述第一光耦U1的初级发光二极管的正极与所述第二电源之间；
所述第二限流电阻R3连接于所述第二光耦U2的初级发光二极管的正极与所述第二电源之间。
每个所述电芯选择开关组121具有两个输入端和两个连接端；
每个所述电芯选择开关组121的两个输入端与所述选择开关驱动电路11对应的两个输出端连接，所述电芯选择开关组121的两个连接端与所述主动均衡电路13的两个连接端连接。
每个电芯选择开关组121包括：第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第一电阻R和第二电阻R1；
所述第一开关管Q1的栅极和所述第二开关管Q2的栅极与所述电芯选择开关组121的其中一个输入端连接，所述第一开关管Q1的源极和所述第二开关管Q2的源极连接形成的第一节点接地，所述第一节点与所述第一电阻R的一端连接，所述第一电阻R的另一端、所述第一开关管Q1的栅极和所述第二开关管Q2的栅极连接；
所述第三开关管Q3的栅极和所述第四开关管Q4的栅极与所述电芯选择开关组121的另一个输入端连接，所述第三开关管Q3的源极和所述第四开关管Q4的源极连接形成的第二节点接地，所述第二节点与所述第二电阻R1的一端连接，所述第二电阻R1的另一端、所述第三开关管Q3的栅极和所述第四开关管Q4的栅极连接；
所述第一开关管Q1的漏极与第一电芯M1的正极连接，所述第三开关管Q3的漏极与所述第一电芯M1的负极连接。
电芯选择开关阵列12还包括：第一驱动二极管D、第二驱动二极管D1；
所述第一驱动二极管D的正极与所述第一节点连接，所述第一驱动二极管D的负极接地；
所述第二驱动二极管D1的正极与所述第二节点连接，所述第二驱动二极管D1的负极接地。
电芯选择开关阵列12还包括：第一电容C和第二电容C1；
所述第一电容C与所述第一电阻R并联，所述第二电容C1与所述第二电阻R1并联。
第一电阻R上并联第一电容C，以及，第二电阻R1上并联第二电容C1的目的：因为MOS管存在节电容，而结电容比较小，承受瞬间电流的能力较弱，所以必须并联一个电容增大节电容，保证MOS管不损坏。
使用复合晶体管阵列ULN2003的目的：ULN2003为达林顿管结构，有放大电流的作用，即能放大由MCU发出的电流，因为MCU的输出电流能力很弱，一般不超过5mA，如果光耦直接用MCU驱动，则会增加MCU的电流负担。
在第一电阻R上串联第一二极管D，以及，在第二电阻R1上串联第二二极管D1的目的：二极管是单向导电性，电流只能从阳极流到阴极，因为多个电池是串联在一起，如果选中一节电池，如果不加二极管，则需要多个独立的电源，这样会增加很多电源，而加入二极管则防止电池短路。
第一光耦U1、第二光耦U2的作用是隔离，由于MCU与电池不属于同一电源地，所以要保持绝缘，以免发生漏电。
主动均衡电路包括：高频变压器T、蓄电池、第五开关管K、第六开关管K1、第七开关管K2、第八开关管K3、第九开关管K4和第十开关管K5；
所述高频变压器T的原边的三个连接端中的第一连接端经过第五开关管K和第六开关管K1与所述蓄电池的正极连接，所述高频变压器T的原边的三个连接端中的第二连接端与所述蓄电池的负极连接，所述高频变压器T的原边的三个连接端中的第三连接端经过第七开关管K2和第八开关管K3与所述蓄电池的正极连接；
所述高频变压器T的副边的两个连接端中的第一连接端经过第九开关管K4和第十开关管K5与所述主动均衡电路13的两个连接端中的一个连接端连接，所述高频变压器T的副边的两个连接端中的第二连接端与所述主动均衡电路13的两个连接端中的另一个连接端连接；
第五开关管K、第六开关管K1、第七开关管K2、第八开关管K3、第九开关管K4和第十开关管K5的栅极分别经过开关管驱动电路与处理器MCU连接。
主动均衡电路13包括：第三电容C2和第四电容C3；
所述第三电容C2的两个连接端分别与所述蓄电池的正极和负极连接，所述第四电容C3的两个连接端分别与所述主动均衡电路的两个连接端连接。
图1是主动均衡电路13的拓扑电路图，通过此拓扑实现主动均衡，即利用电动车上的24V蓄电池与电池包电芯之间进行能量交换。若电芯的电压过高，则需要电芯的能量给蓄电池放电；反之，蓄电池的能量给电芯充电。那么，选择电芯就需要电芯选择开关阵列12，如图2所示。
而由于电池包中的电芯数量较多，所以需要较多的开关管，因为为双向能量流动，所以开关管必须背靠背的形式，而这些开关管导通必须由相应的电路驱动，图2中各开关管的栅极如图3所示，分别与光耦的次级感光二极管的发射极连接(此处图2省略)。
ULN2003可以替换为74HC4051，与ULN2003相比优点是74HC4051可以采用3个信号控制8个信号，而ULN2003需要一对一的控制信号，也就是8个输入信号控制8个输出信号，这样可以减少主芯片I/O的数量，主芯片引脚数量减小，随之成本降低。缺点：74HC4051需要软件上有更强的逻辑处理，否则系统运行会出现问题。
选择开关驱动电路11如图3所示，首先看Q1和Q2，VCC1/GND1为开关驱动电源，此电源一般在10V以上，因为当栅源电压Vgs大于10V，MOS管的导通电阻最小，损耗也最小。为了防止MOS管误导通，在背靠背MOS管的栅极G与源极S加入电阻R和电容C；在源极和GND1之间串接二极管D，利用二极管的单向导电性，使得电流只能从MOS管的源极S流入GND1，图3中Q2和Q4的漏极如图2所示，分别连接BUS2和BUS1(此处图3中省略)，图3中的第三个电芯的负极连接关系如图2所示，与下一组开关管的漏极连接(图3中省略)。
图1中的开关管K、K1··K4、K5是双向反激DC/DC工作时高频功率开关管，例如：K和K1导通一段时间后，蓄电池给变压器T原边绕组励磁(储存能量)，然后关掉K和K1，此时开通K4和K5，变压器T的能量通过副边传递给C2，此时BUS1和BUS2之间就会有电压。以高频形式循环动作，BUS1和BUS2就会有稳定电压。
图2中的开关管Q1等属于低频动作，作用等同于普通开关。
开关管为电压型器件，导通开关管的条件是：Vgs必须大于导通电压阈值，一般MOS管的导通电压阈值在2-3V以上，虽说大于阈值就能导通MOS管，但是Vgs电压低的情况下，MOS管的导通电阻会很大，一般高于10V的时候导通电阻最小，过电流能力也强，温升也低。那么，VCC1作为驱动电源，一定大于10V，但是也不能太大，上限值为20V，最优方案为12V，因为高于12V，驱动功率也会增加，因为MOS管的栅源节电容，在驱动时要给电容充电，所以电压越大，瞬间电流越大，功耗也越大。
如图3所示，若要选择电芯1，则需导通Q1、Q2、Q3、Q4。先以导通Q1、Q2为例，MCU发出高电平，ULN2003接收到高电平信号，其内部的三极管导通后直接与GND2连接，即ULN2003的输入口与GND2同电位。此时VCC2形成电流回路：VCC2经过限流电阻R2后，再流过光耦U1的原边发光二极管后流过ULN2003内部三极管回到GND2。当电流流经光耦的原边发光二极管后，副边的三极管导通，电源VCC1经过光耦三极管，然后流经R，在流过二极管D，回到GND1。调节光耦限流电阻R2的值，使得光耦饱和导通，那么，电阻R上的电压几乎等于VCC1的值，此时Q1、Q2就可以彻底导通，导通电阻最小。
同理，选中其他电池原理与上述相同。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等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操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种驱动装置，其特征在于，包括：级联的选择开关驱动电路、电芯选择开关阵列和主动均衡电路；所述电芯选择开关阵列包含多个电芯选择开关组及多个与每个所述电芯选择开关组对应连接的电芯；
所述选择开关驱动电路，用于输出开关驱动信号；所述选择开关驱动电路具有多个输出端；
所述选择开关驱动电路的每两个输出端分别与所述电芯选择开关阵列中对应的电芯选择开关组的两个输入端连接；
所述选择开关驱动电路包括：处理器、复合晶体管阵列及多对光耦，每对光耦包括第一光耦和第二光耦；
所述处理器的多个输出端分别与所述复合晶体管阵列的多个控制端连接，所述复合晶体管阵列的电源端连接第二电源，所述复合晶体管阵列的接地端接地，所述复合晶体管阵列的多对输出端中的每对输出端分别对应连接一对光耦；
所述复合晶体管阵列其中一对输出端中的第一输出端连接其对应的一对光耦中的第一光耦的初级发光二极管的负极，所述第一光耦的初级发光二极管的正极连接所述第二电源，所述第一光耦的次级感光二极管的发射极连接所述选择开关驱动电路的输出端，所述第一光耦的次级感光二极管的集电极连接第一电源；
所述复合晶体管阵列其中一对输出端中的第二输出端连接其对应的一对光耦中的第二光耦的初级发光二极管的负极，所述第二光耦的初级发光二极管的正极连接所述第二电源，所述第二光耦的次级感光二极管的发射极连接所述选择开关驱动电路的输出端，所述第二光耦的次级感光二极管的集电极连接所述第一电源；
所述选择开关驱动电路还包括：第一限流电阻和第二限流电阻；
所述第一限流电阻连接于所述第一光耦的初级发光二极管的正极与所述第二电源之间；
所述第二限流电阻连接于所述第二光耦的初级发光二极管的正极与所述第二电源之间；
所述电芯选择开关阵列，用于响应于所述开关驱动信号，驱动与所述开关驱动信号对应的电芯选择开关组导通或截止，所述电芯选择开关组用于连通或断开电芯与所述主动均衡电路之间的连接；
所述主动均衡电路，用于对所述电芯的电压进行均衡处理。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述电芯选择开关组具有两个输入端和两个连接端；
所述电芯选择开关组的两个输入端与所述选择开关驱动电路对应的两个输出端连接，所述电芯选择开关组的两个连接端与所述主动均衡电路的两个连接端连接。
3.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，电芯选择开关组包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电阻和第二电阻；
所述第一开关管的栅极和所述第二开关管的栅极与所述电芯选择开关组的其中一个输入端连接，所述第一开关管的源极和所述第二开关管的源极连接形成的第一节点接地，所述第一节点与所述第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端、所述第一开关管的栅极和所述第二开关管的栅极连接；
所述第三开关管的栅极和所述第四开关管的栅极与所述电芯选择开关组的另一个输入端连接，所述第三开关管的源极和所述第四开关管的源极连接形成的第二节点接地，所述第二节点与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端、所述第三开关管的栅极和所述第四开关管的栅极连接；
所述第一开关管的漏极与第一电芯的正极连接，所述第三开关管的漏极与所述第一电芯的负极连接。
4.根据权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，电芯选择开关阵列还包括：第一驱动二极管、第二驱动二极管；
所述第一驱动二极管的正极与所述第一节点连接，所述第一驱动二极管的负极接地；
所述第二驱动二极管的正极与所述第二节点连接，所述第二驱动二极管的负极接地。
5.根据权利要求4所述的驱动装置，其特征在于，电芯选择开关阵列还包括：第一电容和第二电容；
所述第一电容与所述第一电阻并联，所述第二电容与所述第二电阻并联。
6.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，主动均衡电路包括：高频变压器、蓄电池、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第九开关管和第十开关管；
所述高频变压器的原边的三个连接端中的第一连接端经过第五开关管和第六开关管与所述蓄电池的正极连接，所述高频变压器的原边的三个连接端中的第二连接端与所述蓄电池的负极连接，所述高频变压器的原边的三个连接端中的第三连接端经过第七开关管和第八开关管与所述蓄电池的正极连接；
所述高频变压器的副边的两个连接端中的第一连接端经过第九开关管和第十开关管与所述主动均衡电路的两个连接端中的一个连接端连接，所述高频变压器的副边的两个连接端中的第二连接端与所述主动均衡电路的两个连接端中的另一个连接端连接；
第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第九开关管和第十开关管的栅极分别经过开关管驱动电路与处理器连接。
7.根据权利要求6所述的驱动装置，其特征在于，主动均衡电路包括：第三电容和第四电容；
所述第三电容的两个连接端分别与所述蓄电池的正极和负极连接，所述第四电容的两个连接端分别与所述主动均衡电路的两个连接端连接。
CN202011119917.5A 2020-10-19 2020-10-19 一种驱动装置 Active CN112265473B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011119917.5A CN112265473B (zh) 2020-10-19 2020-10-19 一种驱动装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011119917.5A CN112265473B (zh) 2020-10-19 2020-10-19 一种驱动装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112265473A CN112265473A (zh) 2021-01-26
CN112265473B true CN112265473B (zh) 2021-11-30

Family

ID=74338932

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011119917.5A Active CN112265473B (zh) 2020-10-19 2020-10-19 一种驱动装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112265473B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114336872A (zh) * 2021-12-30 2022-04-12 东莞市达锂电子有限公司 基于反激电路的锂电池双向主动均衡电路
CN114779927B (zh) * 2022-03-25 2024-09-06 歌尔股份有限公司 一种振动阵列系统及其控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011014925A1 (de) * 2011-03-24 2012-09-27 Jungheinrich Aktiengesellschaft Vorrichtung zum aktiven Balancieren von Spannungsquellen
DE102011119904A1 (de) * 2011-11-30 2013-06-06 Volkswagen Aktiengesellschaft Elektrische Energieversorgung eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges
CN107069876A (zh) * 2017-04-28 2017-08-18 易事特集团股份有限公司 储能用单向主动均衡电路
CN211296261U (zh) * 2020-01-15 2020-08-18 东莞壹凌电子科技有限公司 用于锂电池串联电芯的主动式电压均衡电路

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101124803B1 (ko) * 2006-06-15 2012-03-23 한국과학기술원 전하 균일 장치 및 방법
CN202205861U (zh) * 2010-12-03 2012-04-25 安徽力高新能源技术有限公司 电池均衡装置
JP6127290B2 (ja) * 2013-05-28 2017-05-17 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 コンバータと多段倍電圧整流回路を併用した均等化機能付充放電器
CN103618352B (zh) * 2013-11-26 2017-01-11 山东圣阳电源股份有限公司 一种电池组功率均衡电路
CN105553238B (zh) * 2015-12-02 2018-04-24 中国核动力研究设计院 核电站控制棒驱动机构供电设备及其数字交互式控制方法
CN206340993U (zh) * 2016-11-14 2017-07-18 沃太能源南通有限公司 一种电池开关管驱动电路
CN109120251A (zh) * 2017-06-22 2019-01-01 付允念 一种串联电池组电池管理系统的mos开关驱动电路及其阵列
CN107359669A (zh) * 2017-08-21 2017-11-17 上海空间电源研究所 空间用高压蓄电池组均衡型充电管理系统及其控制方法
CN108173298A (zh) * 2017-09-25 2018-06-15 惠州市蓝微新源技术有限公司 一种动力电池模组的均衡控制电路
CN110474381A (zh) * 2018-05-11 2019-11-19 深圳沃达泰克科技有限公司 蓄电池充放电电路及储能装置
CN109755996A (zh) * 2018-12-14 2019-05-14 东莞钜威动力技术有限公司 混合均衡电路及菊花链通信混合均衡电池均衡控制装置
CN109950949B (zh) * 2019-03-14 2023-02-28 上海电气集团股份有限公司 一种储能用锂电池组的三级主动均衡电路
CN110707783B (zh) * 2019-10-31 2023-01-17 上海科技大学 基于LLC和Buck-Boost的复合型层级电池均衡电路
CN110696625A (zh) * 2019-11-18 2020-01-17 珠海格力电器股份有限公司 电池管理系统的控制方法及主动均衡拓扑装置
CN111200307A (zh) * 2020-01-16 2020-05-26 珠海格力电器股份有限公司 一种能量均衡控制装置、电池系统及其能量均衡控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011014925A1 (de) * 2011-03-24 2012-09-27 Jungheinrich Aktiengesellschaft Vorrichtung zum aktiven Balancieren von Spannungsquellen
DE102011119904A1 (de) * 2011-11-30 2013-06-06 Volkswagen Aktiengesellschaft Elektrische Energieversorgung eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges
CN107069876A (zh) * 2017-04-28 2017-08-18 易事特集团股份有限公司 储能用单向主动均衡电路
CN211296261U (zh) * 2020-01-15 2020-08-18 东莞壹凌电子科技有限公司 用于锂电池串联电芯的主动式电压均衡电路

Also Published As

Publication number Publication date
CN112265473A (zh) 2021-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112265473B (zh) 一种驱动装置
CN105305831B (zh) 一种采用隔离变压器的桥式变换器单路信号栅驱动电路
CN206727977U (zh) Igbt驱动控制电路
CN104269997B (zh) 一种死区可调的变压器隔离互补驱动电路
CN101976940A (zh) 开关电源转换器开关管驱动自举电路
CN101674001A (zh) 带有死区控制的桥式驱动电路
CN217335186U (zh) 一种双电源自动切换电路及双电源供电电路
CN209946887U (zh) 一种编程器专用io电平转换电路及pcb板
CN208369202U (zh) 一种开关电源的过流保护电路
CN213717647U (zh) 一种蓄电池组充放电控制模块
CN203590008U (zh) 变压器隔离对称互补驱动电路
CN100527306C (zh) 继电器控制电路
CN208923304U (zh) 基于mos管的电池管理系统
CN209402493U (zh) 一种大功率p-mos管的驱动电路
CN209313501U (zh) 一种基于理想二极管的双电池组并联隔离电路
CN208317072U (zh) 一种pwm调光装置及其短路保护电路
CN207884494U (zh) 一种适用于igbt驱动的正负电源产生电路
CN203674737U (zh) 一种放电保护装置及其电池管理系统
CN106911167B (zh) 储能用单向主动均衡电路
CN112271767A (zh) 一种电池管理系统主动均衡拓扑电路、设备及系统
CN204068740U (zh) 一种开关电源模块同步整流驱动电路
CN220857928U (zh) 一种主动式隔离电源电路
CN221633720U (zh) 一种驱动电路、电路板组件及电子设备
CN204652258U (zh) 一种同步整流模块电源
CN214901304U (zh) 快速启动电路

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