CN217643323U - 一种新能源汽车动力电池的电子开关电路及电池模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新能源汽车动力电池的电子开关电路及电池模块，该电路包括用于新能源汽车动力电池电气输出控制的IGBT电子开关，所述IGBT电子开关的集电极作为电路的输入端用于新能源汽车动力电池组接入，发射极作为电路输出端用于负载接入，门极作为电路的信号端用于控制信号接入。本实用新型提供的电子电路配置IGBT作为电子开关，具有高输入阻抗和低导通压降特点，降低了开关动作下的浪涌电压，有效地减少了开关浪涌风险，规避了工作寿命问题。

Description

一种新能源汽车动力电池的电子开关电路及电池模块

技术领域

本实用新型属于电子电路领域，尤其是涉及一种新能源汽车动力电池的电子开关电路及电池模块。

背景技术

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置)，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。

新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车等。

作为新能源汽车动力方面之一动力电源，其输出需进行有效控制，且需规避工作寿命问题和减少开关浪涌风险，正是在这一前提下，提出了本技术方案。

实用新型内容

本实用新型在此的目的在于提供一种能够减少开关浪涌风险的新能源汽车动力电池的电子开关电路。

为此，本实用新型提供的新能源汽车动力电池的电子开关电路包括用于新能源汽车动力电池电气输出控制的IGBT电子开关，所述IGBT电子开关的集电极作为电路的输入端用于新能源汽车动力电池组接入，发射极作为电路输出端用于负载接入，门极作为电路的信号端用于控制信号接入。

在一些实施方式中，本实用新型提供的电子开关电路还包括隔离电路，所述IGBT电子开关的门极接所述隔离电路，所述隔离电路的控制端作为电路的信号端用于控制信号接入。

在一些实施方式中，本实用新型提供的电子开关电路还包括产生控制信号的主控电路。

在一些实施方式中，所述IGBT电子开关的集电极和发射极之间串联有续流二极管FRD。

在一些实施方式中，本实用新型提供的电子开关电路还包括稳压二极管D，阳极接电路地，阴极接所述IGBT电子开关的门极，使IGBT门极电压稳定稳压二极管耐压范围内，保证了IGBT工作稳定性。

在一些实施方式中，本实用新型提供的电子开关电路还包括滤波电容C，第一极板接电路地，第二极板接所述IGBT电子开关的门极，使接入IGBT门极的电压更平滑、稳定。

本实用新型在此的第二方面，提供了一种新能源汽车动力电池模块，该模块包括电池组和用于控制所述电池组电压对外电气输出的电子开关电路，所述电子开关电路为本实用新型提供的电子开关电路。

本实用技术方案的有益效果包括：

1）本实用新型提供的电子电路配置IGBT作为电子开关，具有高输入阻抗和低导通压降特点，降低了开关动作下的浪涌电压，有效地减少了开关浪涌风险。

2）在门极电路方面布设隔离电路，防止IGBT发生短路或严重漏电后造成控制端的高压输入而破坏电路或引起更大主控工作安全的风险。

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。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。在附图中：

图1为本实用新型提供的电子开关电路实施方式一；

图2为本实用新型提供的电子开关电路实施方式二；

图3为本实用新型记载的机械继电器吸合瞬间带来的浪涌波形示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例性实施例。然而，示例性实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例性实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中，为了清晰，可能会夸大部分元件的尺寸或加以变形。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、元件等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法或者操作以避免模糊本公开的各方面。

为了规避现有新能源汽车动力电池的电子开关电路的工作寿命问题和减少开关浪涌风险，本实用新型提供的电子开关电路采用IGBT作为电子开关Q，规避工作寿命问题和减少开关浪涌风险。

请参照图1/2，本电子开关电路中IGBT电子开关Q用于新能源汽车动力电池电气输出控制，集电极作为电路的输入端用于新能源汽车动力电池组接入，发射极作为电路输出端用于负载接入，门极作为电路的信号端用于控制信号接入。

本电子开关电路与采用继电器作为电子开关相比，继电器属于机械开关，虽然有物理隔离的优势，但开关瞬间对电路中产生的吸合浪涌特别大，如图3所示，机械继电器吸合瞬间容易引起较大的浪涌冲击信号；且机械继电器存在工作次数限制，存在工作寿命问题。本方案IGBT规避了减少了开关浪涌风险，且规避了机械继电器工作次数限制的工作寿命问题。

本公开中，接入IGBT门极的控制信号经主控电路产生，该主控电路输出与IGBT门极连接。

本公开中，接入IGBT门极的控制信号经隔离电路接入，在门极电路方面布设隔离电路。

请参照图1、2，本实用新型提供的电子开关电路包括IGBT电子开关Q、隔离电路和主控电路，其中，IGBT电子开关Q作为新能源汽车动力电池组电压对外电气输出的电子开关，其集电极作为电路的输入端用于新能源汽车动力电池组接入，发射极作为电路输出端用于负载接入，门极接隔离电路的输出端，隔离电路的控制端作为电路的信号端用于控制信号接入；主控电路用于产生控制信号，其输出端与隔离电路连接。

本公开中，主控电路包括开关器件，开关器件的一端接信号源，另一端作为该主控电路的输出端，接隔离电路。当开关器件被接通状态下，信号源接入隔离电路使隔离电路存在输出接入IGBT门极，使其导通，接入IGBT集电极的电池组电压输出提供给与IGBT发射极相连接的负载。其中，开关器件被配置为按键机械开关或三极管、可控硅等电子开关。

本公开中，主控电路的另一种结构配置包括比较器，比较器的同相输入端作为主控电路的输入端用于信号接入，反向输入端接参考电压，输出端作为该主控电路的输出端接隔离电路。当同相输入端所接入的电压大于反向输入端所接参考电压，比较器输出高电平接入隔离电路使隔离电路存在输出接入IGBT门极，使其导通，接入IGBT集电极的电池组电压输出提供给与IGBT发射极相连接的负载；反之IGBT截止。

本公开中，信号源/控制信号配置为电路电源或脉冲信号。

本公开中，隔离电路包括光耦，如图1所示，光耦输入侧一端作为隔离电路的输入端用于控制信号接入，另一端接电路地；输出侧一端接电路电源，另一端作为隔离电路的输出端用于接IGBT门极。或者，所述隔离电路包括磁隔离驱动电路，其连接关系如图2所示。本公开中在此提供的磁隔离驱动电路为1ED020I12构成的驱动电路，或者为1ED020I12FA构成的汽车级IGBT模块驱动电路。或者其它具有隔离作用的电路。

本公开中，该电子开关电路中IGBT电子开关Q的集电极和发射极之间串联有续流二极管FRD。用于在IGBT关断时候还可以通过IGBT的续流二极管FRD进行续流，实现能量回收的反向充电。

本公开中，电子开关电路还包括稳压二极管D，阳极接电路地，阴极接IGBT电子开关的门极。还包括滤波电容C，第一极板接电路地，第二极板接IGBT电子开关的门极。以保证IGBT门极电压稳定。

请参照图1、2，本公开中电子开关电路的IGBT电子开关Q的门极串联有电阻R1；电阻R1与隔离电路/主控电路输出端连接的一端还经电阻R2接电路地。

动力电池组（由电池BT1、BT2......BTn构成）电压对外电气输出时候，B+通过IGBT导通后对外进行输出，IGBT关断时候还可以通过IGBT的续流二极管FRD进行续流；需要切断对外输出时候，只需要控制IGBT门极将IGBT关断即可。若发生IGBT发生短路或IGBT严重漏电，则可以通过光耦U1或磁隔离驱动电路对电路进行高压隔离保护。

本电子开关电路中使用IGBT替代继电器成为新能源汽车动力电池电气输出的电子开关，规避了工作寿命问题和减少开关浪涌风险；在门极电路方面采用光耦或磁隔离驱动电路作为高压隔离电路，防止了IGBT发生短路或严重漏电后通过门极电路对后端主控电路造成伤害或IGBT损坏（短路或严重漏电）后造成控制端的高压输入而破坏电路或引起更大主控工作安全的风险。

本公开已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本公开的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本公开的范围。相反，在不脱离本公开的精神和范围内所作的变动与润饰，均属本公开的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种新能源汽车动力电池的电子开关电路，其特征在于：该电路包括用于新能源汽车动力电池电气输出控制的IGBT电子开关，所述IGBT电子开关的集电极作为电路的输入端用于新能源汽车动力电池组接入，发射极作为电路输出端用于负载接入，门极作为电路的信号端用于控制信号接入。

2.根据权利要求1所述的新能源汽车动力电池的电子开关电路，其特征在于：还包括隔离电路，所述IGBT电子开关的门极接所述隔离电路，所述隔离电路的控制端作为电路的信号端用于控制信号接入。

3.根据权利要求2所述的新能源汽车动力电池的电子开关电路，其特征在于：所述隔离电路包括光耦或磁隔离驱动电路。

4.根据权利要求1或2或3所述的新能源汽车动力电池的电子开关电路，其特征在于：还包括产生控制信号的主控电路。

5.根据权利要求4所述的新能源汽车动力电池的电子开关电路，其特征在于：所述主控电路包括开关器件，所述开关器件的一端接信号源，另一端作为该主控电路的输出端。

6.根据权利要求4所述的新能源汽车动力电池的电子开关电路，其特征在于：所述主控电路包括比较器，所述比较器的同相输入端作为主控电路的输入端用于信号接入，反向输入端接参考电压，输出端作为该主控电路的输出端。

7.根据权利要求1所述的新能源汽车动力电池的电子开关电路，其特征在于：所述IGBT电子开关的集电极和发射极之间串联有续流二极管FRD。

8.根据权利要求1所述的新能源汽车动力电池的电子开关电路，其特征在于：还包括稳压二极管D，阳极接电路地，阴极接所述IGBT电子开关的门极。

9.根据权利要求1所述的新能源汽车动力电池的电子开关电路，其特征在于：还包括滤波电容C，第一极板接电路地，第二极板接所述IGBT电子开关的门极。

10.一种新能源汽车动力电池模块，其特征在于：该模块包括电池组和用于控制所述电池组电压对外电气输出的电子开关电路，所述电子开关电路为权利要求1-9任意一项所述的电子开关电路。

Images