一種采用固體開關(guān)的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)電路的制作方法
【專利摘要】一種采用固體開關(guān)的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)電路，該電路采用半導(dǎo)體器件構(gòu)成的固體開關(guān)，將串聯(lián)電池組內(nèi)各電池的正、負(fù)極引出到該開關(guān)網(wǎng)絡(luò)電路的輸入輸出端上，通過該輸入輸出端對相應(yīng)的電池進(jìn)行電壓測量和均衡管理。
【專利說明】一種采用固體開關(guān)的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種采用固體開關(guān)的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)電路。該電路采用半導(dǎo)體器件構(gòu)成的固體開關(guān)，將串聯(lián)電池組內(nèi)各電池的正、負(fù)極引出到該開關(guān)網(wǎng)絡(luò)電路的輸入輸出端上，通過該輸入輸出端對相應(yīng)的電池進(jìn)行電壓測量和均衡管理。

【背景技術(shù)】
[0002]充電電池，如鋰電池、鉛酸電池等，在串聯(lián)成組使用時，需要監(jiān)控各電池電壓和均衡管理各電池的電量。對于大量串聯(lián)的電池組，一般采用專用集成電路或者用飛電容法測量各電池電壓，采用電阻放電形式在充電過程中對電池電量進(jìn)行被動均衡管理。專用集成電路雖然使用方便，但成本比較高。傳統(tǒng)的飛電容測量方法需要速度較高的開關(guān)，容易損失精度，也存在成本較高的缺點。而被動均衡存在均衡電流小，熱管理困難，容易降低電池循環(huán)壽命等缺點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有測量電池組中各電池電壓電路存在的精度低、成本高等缺點，和克服被動均衡存在均衡電流小，熱管理困難，容易降低電池循環(huán)壽命等缺點，本發(fā)明提供一種新型固體開關(guān)網(wǎng)絡(luò)電路，該電路將串聯(lián)電池組內(nèi)各電池的正、負(fù)極引出到該開關(guān)網(wǎng)絡(luò)電路的輸入輸出端上，通過該輸入輸出端對相應(yīng)的電池進(jìn)行電壓測量和均衡管理。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案:若串聯(lián)電池節(jié)數(shù)為偶數(shù)，電池Cel、、Cell2, Cell3……Cell2n_2、Cell2lr1、Cell2n依次串聯(lián)成電池組，電池組的正極是Cell 2n的正極，電池組的負(fù)極是負(fù)極，Cell P Cell3……Cell2n_j^正極分別連接N型場效應(yīng)管Tli' Tl3......Tum的漏極，T L1 > Tl3......Tlj2n-1的源極6別連接N型場效應(yīng)g T R1、
Tr3......Trh
的源極，Cell2……Cell2n_2、Cell2J^正極分別連接N型場效應(yīng)管T L2……?γ2η_2、1\211的漏極，Tl2……1\211_2、1\211的源極分別連接N型場效應(yīng)管T Ε2……ΤΚ2η_2、ΤΚ2η的源極，Cell 4勺負(fù)極和N型場效應(yīng)管Tui的漏極連接，T ω的源極連接N型場效應(yīng)管Tkci的源極，T Κ1、ΤΚ3……Tli2lri的漏極相連，并連接N型場效應(yīng)管1^的漏極和N型場效應(yīng)管T ^的源極，T Ε0,ΤΕ2……ΤΚ2η_2、ΤΚ2η的漏極相連，并連接N型場效應(yīng)管Teci的漏極和N型場效應(yīng)管T ^的源極，T Μ的源極連接T Ε(ι的源極構(gòu)成負(fù)向輸入輸出端I/O-，Tra的漏極連接Tei的漏極構(gòu)成正向輸入輸出端1/0+，若串聯(lián)電池節(jié)數(shù)為奇數(shù)，電池CellpCellr Cell3……CelI2lr1、Cell2n、Cel 12η+1依次串聯(lián)成電池組，
電池組的正極是Cell2n+j^正極，電池組的負(fù)極是Cell ^勺負(fù)極，Cell ^ Cell3......Cell2lr1、
&11211+1的正極分別連接N型場效應(yīng)管T u、
Tl3......TL2n—1、TL2n+1 的漏極，Tu、Tl3……IYmIY2lri
的源極分別連接N型場效應(yīng)管TK1、Tk3……Tien+ ΤΚ2η+1的源極，Cell 2……Cell2n的正極分別連接N型場效應(yīng)管IY2……1\2?的漏極，T L2……1\211的源極分別連接N型場效應(yīng)管T E2……TK2n的源極，負(fù)極和N型場效應(yīng)管T ω的漏極連接，T ω的源極連接N型場效應(yīng)管T Κ(ι的源極，Tk1、Tk3……Tk2i^ TK2n+1的漏極相連，并連接N型場效應(yīng)管T Μ的漏極和N型場效應(yīng)管T 01的源極，TE0, Te2……ΤΚ2η的漏極相連，并連接N型場效應(yīng)管T Ε(ι的漏極和N型場效應(yīng)管T ^的源極，Ttxi的源極連接Teci的源極構(gòu)成負(fù)向輸入輸出端I/O-，T ω的漏極連接Tei的漏極構(gòu)成正向輸入輸出端I/o+，其中η代表任意自然數(shù)。
[0005]本發(fā)明的有益效果是電路結(jié)構(gòu)簡單，測量誤差小，可以提供較高均衡電流。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0007]圖1和圖2是本發(fā)明的原理圖。
[0008]圖1 和圖 2 Φ, Cell0Cell2^Cell3......Cell2l^Cellm 〇611211、〇611211+1是電池，
它們?nèi)鐖D所示依次串聯(lián)組成電池組。 Tlo、Tro、Tu、Tei N Tl2 N Te2 N Tl3 N Te3......TL2n—2、ΤΕ2η-2 ^ TL2n—1、
Tr2ii—1、Tl2i1、TE2nTL2n+l、TR2n+i n Teq λ Tei λ Tqo n Tqi 是 N 型場效應(yīng)管。G l。、Geo, Glp Gep Gl2, Ge2, Gl3,
Gr3......GL2n—2、GR2n—2、GL2n-!、Ge2i1-!、GL2n、Ge2i1N GL2n+1、GR2n+1、Geo、Ge1、G00、G01 分別疋 Tl。、Tro、TL1、Tr1、
Tl2、Tr2、TL3、Te3......TL2n—2、Tli2n-2、TL2n—l、Tr2i1-1 TL2n、TR2n、TL2n+lTR2n+lTE〇、Tei λ Tqo n Tqi 的柵極。I/
0+是正向輸入輸出端，I/o-是負(fù)向輸入輸出端。圖中虛線代表省略的電池、N型場效應(yīng)管及其連接線。

【具體實施方式】
[0009]圖1顯示的是當(dāng)電池組中串聯(lián)偶數(shù)節(jié)電池時的工作方式。圖1中，串聯(lián)電池組中電池Cell1、Cell3……Cel I2lri的正極分別連接N型場效應(yīng)管T u、Tl3……IY2n_j^漏極，T u、Tl3……!^㈠的源極分別連接N型場效應(yīng)管TK1、TK3……Tiari的源極，電池Cell 2……Cell2n_2、Cell2J^正極分別連接N型場效應(yīng)管T L2……?γ2η_2、1\2?的漏極，T L2……?γ2η_2、1\211的源極分別連接N型場效應(yīng)管Tk2……ΤΚ2η_2、ΤΚ2η的源極，電池Cell 負(fù)極和N型場效應(yīng)管T ω的漏極連接，Tui的源極連接N型場效應(yīng)管T Κ(ι的源極，T K1、Tk3……Tiari的漏極相連，并連接N型場效應(yīng)管Ttxi的漏極和N型場效應(yīng)管T ^的源極，T Ε0,ΤΕ2……ΤΚ2η_2、ΤΚ2η的漏極相連，并連接N型場效應(yīng)管Teci的漏極和N型場效應(yīng)管T ^的源極，T Μ的源極連接T Ε(ι的源極構(gòu)成負(fù)向輸入輸出端I/O-，Tm的漏極連接Tei的漏極構(gòu)成正向輸入輸出端1/0+，其中η代表任意自然數(shù)，圖中虛線代表省略的電池、N型場效應(yīng)管及其連接線。
[0010]測量或均衡電池CellJf，在G u、Gep Glo, Geo, G01, Geci上加上邏輯“ I”信號，N型場效應(yīng)管Tui Jkc^UpTwTeci導(dǎo)通，其它N型場效應(yīng)管保持關(guān)斷狀態(tài)，由于N型場效應(yīng)管內(nèi)阻較低，可以近似認(rèn)為1/0+和Cell1的正極短接，I/O-和Cell i的負(fù)極短接，因此，可以通過1/0+和I/O-兩端準(zhǔn)確測量Cell1的電壓或?qū)ell i進(jìn)行充、放電均衡管理。
[0011]測量或均衡電池&112時，在G l2、Gk2、Gu、Gk1、Ge1、Gtxi上加上邏輯“ I”信號，N型場效應(yīng)管IY2、TK2、Tu、Tk1、Te1、Ttxi導(dǎo)通，其它N型場效應(yīng)管保持關(guān)斷狀態(tài)，由于N型場效應(yīng)管內(nèi)阻較低，可以近似認(rèn)為1/0+和Cell2的正極短接，I/O-和Cell 2的負(fù)極短接，因此，可以通過1/0+和I/O-兩端準(zhǔn)確測量Cell2的電壓或?qū)ell 2進(jìn)行充、放電均衡管理。
[0012]測量或均衡電池&113時，在G u、Ge3, Gl2, Ge2, G01, Geq上加上邏輯“ I”信號，N型場效應(yīng)管!^、!^、!^、!^、!^、Teci導(dǎo)通，其它N型場效應(yīng)管保持關(guān)斷狀態(tài)，由于N型場效應(yīng)管內(nèi)阻較低，可以近似認(rèn)為1/0+和Cell3的正極短接，I/O-和Cell 3的負(fù)極短接，因此，可以通過1/0+和I/O-兩端準(zhǔn)確測量Cell3的電壓或?qū)ell 3進(jìn)行充、放電均衡管理。
[0013]測量或均衡電池Cell2nJf，在 G , Ge2^1 , GL2n_2, GK2n_2、GQ1、Geq上加上邏輯 “ I ” 信號，N型場效應(yīng)管Tm、Tli2lr1、?γ2η_2、TK2n_2、Tra、Teci導(dǎo)通，其它N型場效應(yīng)管保持關(guān)斷狀態(tài)，由于N型場效應(yīng)管內(nèi)阻較低，可以近似認(rèn)為1/0+和Cell2lri的正極短接，I/O-和Cell 2lri的負(fù)極短接，因此，可以通過1/0+和I/O-兩端準(zhǔn)確測量Cell2lri的電壓或?qū)ell 2lri進(jìn)行充、放電均衡管理。
[0014]測量或均衡電池Cel12?時，在G L2n, GK2n、Gl2^1 , Ge2^1、Ge1、Gqq上加上邏輯“ I ”信號，N型場效應(yīng)管H2nJnpTk2i^TePTm導(dǎo)通，其它N型場效應(yīng)管保持關(guān)斷狀態(tài)，由于N型場效應(yīng)管內(nèi)阻較低，可以近似認(rèn)為1/0+和Cell2n的正極短接，I/O-和Cell 2n的負(fù)極短接，因此，可以通過1/0+和I/O-兩端準(zhǔn)確測量Cell2n的電壓或?qū)ell 2n進(jìn)行充、放電均衡管理。
[0015]對于串聯(lián)在Cel 13和CelI吣之間的電池的測量或均衡方式，可根據(jù)對電池Cell2n_jP Cell 211進(jìn)行測量或均衡的方式類推。
[0016]圖2顯示的是當(dāng)電池組中串聯(lián)奇數(shù)節(jié)電池時的工作方式。圖2中，串聯(lián)電池組中電池Ce 11 1、Ce 113……Ce I I2lr1、Ce 112η+1的正極分別連接N型場效應(yīng)管T u、Tu……IY2lr1、TL2n+1的漏極，Tu、Tl3……Τ^、1\211+1的源極分別連接N型場效應(yīng)管T K1、Te3……Tk^ ΤΚ2η+1的源極，電池Cell2……Cell2J^正極分別連接N型場效應(yīng)管T L2……1\211的漏極，T L2……1\211的源極分別連接N型場效應(yīng)管Tk2……TK2n的源極，電池Cell 負(fù)極和N型場效應(yīng)管T ω的漏極連接，Tui的源極連接N型場效應(yīng)管T Κ(ι的源極，T K1、Te3……Tm ΤΚ2η+1的漏極相連，并連接N型場效應(yīng)管Ttxi的漏極和N型場效應(yīng)管T ω的源極，T E0, Te2……ΤΚ2η的漏極相連，并連接N型場效應(yīng)管Teci的漏極和N型場效應(yīng)管T ^的源極，T Μ的源極連接T Ε(ι的源極構(gòu)成負(fù)向輸入輸出端I/O-，Tm的漏極連接Tei的漏極構(gòu)成正向輸入輸出端1/0+，其中η代表任意自然數(shù)，圖中虛線代表省略的電池、N型場效應(yīng)管及其連接線。
[0017]測量或均衡電池CellJf，在G u、Gep Glo, Geo, G01, Geci上加上邏輯“ I”信號，N型場效應(yīng)管Tui Jkc^UpTwTeci導(dǎo)通，其它N型場效應(yīng)管保持關(guān)斷狀態(tài)，由于N型場效應(yīng)管內(nèi)阻較低，可以近似認(rèn)為1/0+和Cell1的正極短接，I/O-和Cell i的負(fù)極短接，因此，可以通過1/0+和I/O-兩端準(zhǔn)確測量Cell1的電壓或?qū)ell i進(jìn)行充、放電均衡管理。
[0018]測量或均衡電池&112時，在G ?2、Gk2、Gu、Gk1、Ge1、Gqci上加上邏輯“ I”信號，N型場效應(yīng)管IY2、TK2、Tu、Tk1、Te1、Ttxi導(dǎo)通，其它N型場效應(yīng)管保持關(guān)斷狀態(tài)，由于N型場效應(yīng)管內(nèi)阻較低，可以近似認(rèn)為1/0+和Cell2的正極短接，I/O-和Cell 2的負(fù)極短接，因此，可以通過1/0+和I/O-兩端準(zhǔn)確測量Cell2的電壓或?qū)ell 2進(jìn)行充、放電均衡管理。
[0019]測量或均衡電池&113時，在G u、Ge3, Gl2, Ge2, G01, Geci上加上邏輯“ I ”信號，N型場效應(yīng)管!^、!^、!^、!^、!^、Teci導(dǎo)通，其它N型場效應(yīng)管保持關(guān)斷狀態(tài)，由于N型場效應(yīng)管內(nèi)阻較低，可以近似認(rèn)為1/0+和Cell3的正極短接，I/O-和Cell 3的負(fù)極短接，因此，可以通過1/0+和I/O-兩端準(zhǔn)確測量Cell3的電壓或?qū)ell 3進(jìn)行充、放電均衡管理。
[0020]測量或均衡電池Cel12?時，在G L2n, GK2n、Gl2^1 , Ge2^1、Ge1、Gqq上加上邏輯“ I ”信號，N型場效應(yīng)管H2nJnpTk2i^TePTm導(dǎo)通，其它N型場效應(yīng)管保持關(guān)斷狀態(tài)，由于N型場效應(yīng)管內(nèi)阻較低，可以近似認(rèn)為1/0+和Cell2n的正極短接，I/O-和Cell 2n的負(fù)極短接，因此，可以通過1/0+和I/O-兩端準(zhǔn)確測量Cell2n的電壓或?qū)ell 2n進(jìn)行充、放電均衡管理。
[0021]測量或均衡電池Cell2nJt，在G
L2n+1、Gr2ii+1、Gl2i1、Gr2i1、G〇1、Geo 上加上邏輯“I”信號，
N型場效應(yīng)管ΤΥ2η+1、ΤΚ2η+1、?γ2η、ΤΚ2η、Τω、Teci導(dǎo)通，其它N型場效應(yīng)管保持關(guān)斷狀態(tài)，由于N型場效應(yīng)管內(nèi)阻較低，可以近似認(rèn)為1/0+和Cell2n+1的正極短接，I/o-和Cell 211+1的負(fù)極短接，因此，可以通過1/0+和I/o-兩端準(zhǔn)確測量Cell2n+1的電壓或?qū)ell 2n+1進(jìn)行充、放電均衡管理。
[0022]對于串聯(lián)在CellJP Cell 211之間的電池的測量或均衡方式，可根據(jù)對電池Cell 2n和&11211+1進(jìn)行測量或均衡的方式類推。
【權(quán)利要求】
1.一種采用固體開關(guān)的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)電路，其特征是:若串聯(lián)電池節(jié)數(shù)為偶數(shù)，電池Cell1、Cell2, Cell3……Cell2n_2、Cell2lr1、Cell2n依次串聯(lián)成電池組，電池組的正極是Cell 2n的正極，電池組的負(fù)極是負(fù)極，Cell P Cell3……Cell2n_j^正極分別連接N型場效應(yīng)管r^Li'' Tl3......!^^的漏極，T L1 λ Tl3......Tuh的源極6別連接N型場效應(yīng)g T R1、Tr3......Trh的源極，Cell2……Cell2n_2、Cell2J^正極分別連接N型場效應(yīng)管T L2……?γ2η_2、1\211的漏極，Tl2……1\211_2、1\211的源極分別連接N型場效應(yīng)管T Ε2……ΤΚ2η_2、ΤΚ2η的源極，Cell 4勺負(fù)極和N型場效應(yīng)管Tui的漏極連接，T ω的源極連接N型場效應(yīng)管Tkci的源極，T Κ1、ΤΚ3……Tli2lri的漏極相連，并連接N型場效應(yīng)管1^的漏極和N型場效應(yīng)管T ^的源極，T Ε0,ΤΕ2……ΤΚ2η_2、ΤΚ2η的漏極相連，并連接N型場效應(yīng)管Teci的漏極和N型場效應(yīng)管T ^的源極，T Μ的源極連接T Ε(ι的源極構(gòu)成負(fù)向輸入輸出端I/O-，Tra的漏極連接Tei的漏極構(gòu)成正向輸入輸出端1/0+，若串聯(lián)電池節(jié)數(shù)為奇數(shù)，電池CellpCellr Cell3……CelI2lr1、Cell2n、Cel 12η+1依次串聯(lián)成電池組，電池組的正極是Cell2n+j^正極，電池組的負(fù)極是Cell ^勺負(fù)極，Cell ^ Cell3......Cell2lr1、&11211+1的正極分別連接N型場效應(yīng)管T u、Tl3......TL2n—1、TL2n+1 的漏極，Tu、Tl3……IYmIY2lri的源極分別連接N型場效應(yīng)管TK1、Tk3……Tien+ ΤΚ2η+1的源極，Cell 2……Cell2n的正極分別連接N型場效應(yīng)管IY2……1\2?的漏極，T L2……1\211的源極分別連接N型場效應(yīng)管T E2……TK2n的源極，Cellj^負(fù)極和N型場效應(yīng)管T ω的漏極連接，T ω的源極連接N型場效應(yīng)管T Κ(ι的源極，Tk1、Tk3……Tk2i^ TK2n+1的漏極相連，并連接N型場效應(yīng)管T Μ的漏極和N型場效應(yīng)管T 01的源極，TE0, Te2……ΤΚ2η的漏極相連，并連接N型場效應(yīng)管T Ε(ι的漏極和N型場效應(yīng)管T ^的源極，Ttxi的源極連接Tkci的源極構(gòu)成負(fù)向輸入輸出端I/O-，T ω的漏極連接Tei的漏極構(gòu)成正向輸入輸出端I/o+，其中η代表任意自然數(shù)。
【文檔編號】H03K17/687GK104467774SQ201310311310
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月24日
【發(fā)明者】趙恩海 申請人:趙恩海