CN210838971U

CN210838971U - Bms主动均衡驱动电路

Info

Publication number: CN210838971U
Application number: CN201921268031.XU
Authority: CN
Inventors: 袁海涛; 朱雄伟
Original assignee: Jiangsu Ganfeng Power Technology Co ltd
Current assignee: Jiangsu Ganfeng Power Technology Co ltd
Priority date: 2019-08-07
Filing date: 2019-08-07
Publication date: 2020-06-23
Anticipated expiration: 2029-08-07

Abstract

本实用新型揭示了一种BMS主动均衡驱动电路，所述驱动电路包括：电池组及中转电池，所述电池组包括若干串联设置的电池内芯，中转电池的负极接地；若干MOS管开关矩阵，包括若干与电池内芯和中转电池相连的MOS管；MOS管驱动电压源，与MOS管相连，用于驱动MOS管；若干均衡驱动开关，电性连接于MOS管驱动电压源与MOS管之间。本实用新型的BMS主动均衡驱动电路结构简单、成本低廉，且电路具有较强的稳定性，可根据需要扩展多串电池电芯。

Description

BMS主动均衡驱动电路

技术领域

本实用新型属于电池管理技术领域，具体涉及一种BMS主动均衡驱动电路。

背景技术

电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，BMS)是电池与用户之间的纽带，主要对象是二次电池，其能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电，可用于电动汽车、电瓶车、机器人、无人机等。

锂电池BMS主动均衡方式为削高填低，即在充放电过程中，把电压高的电芯能量转移一部分出来给电压低的电芯，从而推迟最高单体触及充电极限或者最低单体电压触及放电极限。

在均衡系统中通常使用电容或电感作为能量中转站，需要开关矩阵控制能量的转移，使用额外的一块电池作为能量中转站，参图1所示，现有技术中的BMS主动均衡驱动电路包括电池电芯1’、MOS管开关矩阵2’、肖特基二极管3’、均衡驱动开关4’、驱动电压源5’、中转电池6’及若干分压电阻7’。

MOS管开关矩阵2’中所用开关管均为NMOS管，其完全开启电压V_GS在4.5～20V之间，一般采用10～15V电压，图1中MOS管的现有控制方式是在相对于每一节电池电芯电压的基础上高出10～15V进行开启，这样每一组MOS管的开启电压相对于地都不相同，如果每一组MOS管开关单独使用一个电压，那么每一组MOS管开关都要一个恒压电源，电路会极其冗杂；如果共用同一个高电压，如图1所示，然后对每一组MOS管开关通过分压电阻进行逐级分压使用，这样会由于锂电池电芯电压是一个波动范围，而MOS管开关的电压由分压而来的是固定值，即V_GS相对于地的绝对值不变，但相对于电池电芯的相对值会跟随电池电芯电压波动，当整组电池包电压波动超过10V的时候，叠加在MOS管上面的V_GS电压会超过20V，从而导致MOS管烧坏，即使增加稳压二极管，同时也要增大限流电阻的阻值，不仅影响MOS管的开关速度，也会使整个电路处于不稳定的状态。

现有BMS主动均衡驱动电路主要有以下缺点：

1、系统中电压源过多，成本偏高；

2、分压电路过于复杂，稳定性较差，电路参数固定后电池串数不可扩展。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种BMS主动均衡驱动电路。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种BMS主动均衡驱动电路，以解决主动均衡电路中MOS管的驱动稳定性及可扩展性的问题。

为了实现上述目的，本实用新型一实施例提供的技术方案如下：

一种BMS主动均衡驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包括：

电池组及中转电池，所述电池组包括若干串联设置的电池内芯，中转电池的负极接地；

若干MOS管开关矩阵，包括若干与电池内芯和中转电池相连的MOS管；

MOS管驱动电压源，与MOS管相连，用于驱动MOS管；

若干均衡驱动开关，电性连接于MOS管驱动电压源与MOS管之间。

一实施例中，所述MOS管为NMOS管。

一实施例中，所述MOS管开关矩阵包括连接于电池内芯正极与中转电池正极之间的第一MOS管和第二MOS管、以及连接于电池内芯负极与中转电池负极之间的第三MOS管和第四MOS管。

一实施例中，所述MOS管开关矩阵中：

第一MOS管的源极与电池内芯正极相连，第一MOS管的栅极与MOS管驱动电压源的正极相连，第一MOS管的漏极与第二MOS管的漏极相连，第二MOS管的栅极与MOS管驱动电压源的正极相连，第二MOS管的源极与中转电池的正极相连；

第三MOS管的源极与电池内芯负极相连，第三MOS管的栅极与MOS管驱动电压源的正极相连，第三MOS管的漏极与第四MOS管的漏极相连，第四MOS管的栅极与MOS管驱动电压源的正极相连，第四MOS管的源极与中转电池的负极相连。

一实施例中，所述均衡驱动开关设于MOS管驱动电压源的正极与MOS管开关矩阵之间。

一实施例中，所述均衡驱动开关与第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管及第四MOS管的栅极之间分别设有肖特基二极管。

一实施例中，所述均衡驱动开关与第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管及第四MOS管的栅极之间分别设有限流电阻，第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管及第四MOS管的栅极与源极之间分别并联设有泄放电阻。

一实施例中，所述MOS管的开启电压V_GS为10～15V。

一实施例中，所述MOS管驱动电压源的电压高于电池电芯电压5～15V。

与现有技术相比，本实用新型的BMS主动均衡驱动电路结构简单、成本低廉，且电路具有较强的稳定性，可根据需要扩展多串电池电芯。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中BMS主动均衡驱动电路的电路原理图；

图2为本实用新型一具体实施例中BMS主动均衡驱动电路的电路原理图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细描述。但该等实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

并且，应当理解的是尽管术语第一、第二等在本文中可以被用于描述各种元件或结构，但是这些被描述对象不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将这些描述对象彼此区分开。例如，第一MOS管可以被称为第二MOS管，并且类似地第二MOS管也可以被称为第一MOS管，这并不背离本申请的保护范围。

参图2所示，本实用新型一具体实施例中的BMS主动均衡驱动电路，包括：

电池组及中转电池6，电池组包括若干串联设置的电池内芯1，中转电池6的负极接地；

若干MOS管开关矩阵2，包括若干与电池内芯和中转电池相连的MOS管；

MOS管驱动电压源5，与MOS管相连，用于驱动MOS管；

若干均衡驱动开关4，电性连接于MOS管驱动电压源与MOS管之间。

优选地，本实施例中的MOS管开关矩阵包括连接于电池内芯1正极与中转电池6正极之间的第一MOS管21和第二MOS管22、以及连接于电池内芯1负极与中转电池6负极之间的第三MOS管23和第四MOS管24。各MOS管均为NMOS管。

具体地，本实施例的MOS管开关矩阵2中：

第一MOS管21的源极与电池内芯1正极相连，第一MOS管21的栅极与MOS管驱动电压源5的正极相连，第一MOS管21的漏极与第二MOS管22的漏极相连，第二MOS管22的栅极与MOS管驱动电压源5的正极相连，第二MOS管22的源极与中转电池6的正极相连；

第三MOS管23的源极与电池内芯1负极相连，第三MOS管23的栅极与MOS管驱动电压源5的正极相连，第三MOS管23的漏极与第四MOS管24的漏极相连，第四MOS管24的栅极与MOS管驱动电压源5的正极相连，第四MOS管24的源极与中转电池6的负极相连。

另外，均衡驱动开关4设于MOS管驱动电压源5的正极与MOS管开关矩阵2之间，均衡驱动开关4与第一MOS管21、第二MOS管22、第三MOS管23及第四MOS管24的栅极之间分别设有肖特基二极管3。

进一步地，均衡驱动开关4与第一MOS管21、第二MOS管22、第三MOS管23及第四MOS管24的栅极之间分别设有限流电阻7，第一MOS管21、第二MOS管22、第三MOS管23及第四MOS管24的栅极与源极之间分别并联设有泄放电阻8。

本实用新型中的BMS主动均衡驱动电路包括电池组，电池组通过MOS管组成的开关矩阵和中转电池连接，构成锂电池BMS的主动均衡电路。MOS管驱动电压源与均衡驱动开关、肖特基二极管和一些限流、泄放电阻构成均衡驱动电路。

本实施例中MOS管的开启电压V_GS在4.5～20V之间，一般采用10～15V电压，MOS管驱动电压源的电压高于电池电芯电压5～15V。

本实用新型中电源地与中转电池的负极连接，则输出电压(即V_GS)的大小以中转电池负极为基准，则相对于中转电池，V_GS大小不会变化，当中转电池与电池电芯并联进行均衡时，其负极与电芯的负极直接相连，则V_GS相对于电芯电压的相对值也不会变化。

本实施例中BMS主动均衡驱动电路的运行方式具体为：

MOS管驱动电压源5为隔离电源，电压一般高于电池电芯10V左右。当电池电芯1开启均衡时，靠近中转电池6负极的MOS管首先开启，使中转电池6和MOS管驱动电压源5的负极与电池电芯1的负极相连，从而MOS管驱动电压源5与电池电芯1建立关联，则MOS管驱动电压源5相对于电池电芯1的电压高出10V，从而可以开启电池电芯1正负两极的所有四个MOS管，使电池电芯1进入均衡状态。

由以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下有益效果：

BMS主动均衡驱动电路结构简单、成本低廉，且电路具有较强的稳定性，可根据需要扩展多串电池电芯。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种BMS主动均衡驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包括：

MOS管驱动电压源，与MOS管相连，用于驱动MOS管；

2.根据权利要求1所述的BMS主动均衡驱动电路，其特征在于，所述MOS管为NMOS管。

3.根据权利要求1所述的BMS主动均衡驱动电路，其特征在于，所述MOS管开关矩阵包括连接于电池内芯正极与中转电池正极之间的第一MOS管和第二MOS管、以及连接于电池内芯负极与中转电池负极之间的第三MOS管和第四MOS管。

4.根据权利要求3所述的BMS主动均衡驱动电路，其特征在于，所述MOS管开关矩阵中：

5.根据权利要求4所述的BMS主动均衡驱动电路，其特征在于，所述均衡驱动开关设于MOS管驱动电压源的正极与MOS管开关矩阵之间。

6.根据权利要求5所述的BMS主动均衡驱动电路，其特征在于，所述均衡驱动开关与第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管及第四MOS管的栅极之间分别设有肖特基二极管。

7.根据权利要求5所述的BMS主动均衡驱动电路，其特征在于，所述均衡驱动开关与第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管及第四MOS管的栅极之间分别设有限流电阻，第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管及第四MOS管的栅极与源极之间分别并联设有泄放电阻。

8.根据权利要求1所述的BMS主动均衡驱动电路，其特征在于，所述MOS管的开启电压V_GS为10～15V。

9.根据权利要求1所述的BMS主动均衡驱动电路，其特征在于，所述MOS管驱动电压源的电压高于电池电芯电压5～15V。