專利名稱：一種電池管理系統(tǒng)的功率管驅動電路及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電池管理系統(tǒng)，尤其涉及ー種電池管理系統(tǒng)的功率管驅動電路及其方法。
背景技術：
現(xiàn)有的電池管理系統(tǒng)中用來實現(xiàn)電池組均衡的方法有多種方案，其中有通過機械式的繼電器將電池切換到均衡母線上，從母線上獲得能量，其缺陷是機械式繼電器體積大，切換電路的需要的能量也比較高，并且在震動強度比較大的情況下，機械式繼電器的觸點容易因為震動而誤導通造成電池之間短路，輕則燒壞觸點重則引起電池燃燒等重大安全事故。而有的則是通過功率管將電池切換到母線上，其缺點是無法解決處于電位高處的功率管的驅動問題，只能通過脈沖變壓器將功率管導通，其缺點是脈沖變壓器的體積巨大，并且 功率管只能處于高頻開關狀態(tài)，不能維持一直導通的狀態(tài)，造成均衡線路脈動電流大，電磁輻射比較嚴重，成本高昂。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種電池管理系統(tǒng)的功率管驅動電路及其方法，它能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，耗能小，體積小，成本低，易于規(guī)?；瘜嵤┖蛻谩榱私鉀Q背景技術所存在的問題，本發(fā)明是采用如下技術方案它包含升壓電路SI、蓄電池BI、蓄電池B2、蓄電池B3、功率管開關D1、功率管開關D2、功率管開關D3、電子開關S1T1、電子開關S1T2、電子開關S1T3、處理器CPU、匯流母線；升壓電路SI的正輸出端分別與電子開關S1T3的4端、電子開關S1T2的4端、電子開關SlTl的4端相連，處理器CPU分別與電子開關SlTl的I端、電子開關S1T2的I端、電子開關S1T3的I端的相連，電子開關SlTl的2端、電子開關S1T2的2端、電子開關S1T3的2端分別接地，電子開關S1T3的3端與功率管開關D3的驅動柵極相連，功率管開關D3的ー個漏極與匯流母線L相連，電子開關S1T2的3端與光電開關D2的驅動柵極相連，光電開關D2的ー個漏極與匯流母線N相連，電子開關SlTl的3端與光電開關Dl的驅動柵極相連，光電開關Dl的一個漏極與匯流母線L相連，光電開關Dl的另ー個漏極分別與升壓電路SI的負輸入端、蓄電池BI的負極相連，蓄電池BI的正極分別與光電開關D2的另ー個漏極、蓄電池B2的負極相連，蓄電池B2的正極分別與光電開關D3的另ー個漏極、蓄電池B3的負極相連，蓄電池B3的正極與升壓電路SI的正輸入端相連。本發(fā)明電池管理系統(tǒng)的功率管驅動方法如下1、由嵌入式控制軟件檢測電池組中各個單節(jié)電池的電壓，2、由處理器CPU確定需要開啟的某節(jié)電池兩端的功率管；3、由處理器CPU的開關控制電路控制升壓電路，按照設定的值進行升壓恒流工作，提供高端功率管開啟所需要的驅動電壓。在升壓電路輸出電壓電流穩(wěn)定后，開關控制電路接通功率管的驅動柵極與升壓電路的輸出端，升壓電路的電流流經功率管驅動柵極與源極間的并聯(lián)的電阻，產生電壓，該電壓大于功率管的開啟電壓后，功率管導通；4、重復1-3，可以實現(xiàn)任意某節(jié)電池兩端功率管的開啟，為電池組的能量轉移均衡提供必要的條件。本發(fā)明能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，耗能小，體積小，成本低，易于規(guī)?；瘜嵤┖蛻?。


圖I為本發(fā)明電池管理系統(tǒng)的功率管驅動電路的結構示意圖，圖2為本發(fā)明驅動方法開啟升壓電路的結構示意圖，圖3為本發(fā)明驅動方法關閉升壓電路的結構示意圖。
具體實施例方式參看圖I本發(fā)明具體實施方式
如下它包含升壓電路SI、蓄電池BI、蓄電池B2、蓄 電池B3、功率管開關D1、功率管開關D2、功率管開關D3、電子開關S1T1、電子開關S1T2、電子開關S1T3、處理器CPU、匯流母線；升壓電路SI的正輸出端分別與電子開關S1T3的4端、電子開關S1T2的4端、電子開關SlTl的4端相連，處理器CPU分別與電子開關SlTl的I端、電子開關S1T2的I端、電子開關S1T3的I端的相連，電子開關SlTl的2端、電子開關S1T2的2端、電子開關S1T3的2端分別接地，電子開關S1T3的3端與功率管開關D3的驅動柵極相連，功率管開關D3的ー個漏極與匯流母線L相連，電子開關S1T2的3端與光電開關D2的驅動柵極相連，光電開關D2的ー個漏極與匯流母線N相連，電子開關SlTl的3端與光電開關Dl的驅動柵極相連，光電開關Dl的ー個漏極與匯流母線L相連，光電開關Dl的另ー個漏極分別與升壓電路SI的負輸入端、蓄電池BI的負極相連，蓄電池BI的正極分別與光電開關D2的另ー個漏極、蓄電池B2的負極相連,蓄電池B2的正極分別與光電開關D3的另ー個漏極、蓄電池B3的負極相連，蓄電池B3的正極與升壓電路SI的正輸入端相連。所述蓄電池B1、B2、B3組成電池組。所述的處理器CPU設有嵌入式軟件，嵌入式軟件判斷所需要打開的功率管開關，處理器CPU根據(jù)嵌入式軟件的判斷結果，給出控制信號，開啟升壓電路，并控制功率管選擇開關，驅動對應的功率管開關導通。所述升壓電路是可以工作在恒壓和恒流狀態(tài)的直流變換電源。功率管開關為可以工作雙向電流流動模式的開關半導體組件。參看圖2-3，電池管理系統(tǒng)的功率管驅動方法如下1、由嵌入式控制軟件檢測電池組中各個單節(jié)電池的電壓，2、由處理器CPU確定需要開啟的某節(jié)電池兩端的功率管；3、由處理器CPU的開關控制電路控制升壓電路，按照設定的值進行升壓恒流工作，提供高端功率管開啟所需要的驅動電壓。在升壓電路輸出電壓電流穩(wěn)定后，開關控制電路接通功率管的驅動柵極與升壓電路的輸出端，升壓電路的電流流經功率管驅動柵極與源極間的并聯(lián)的電阻，產生電壓，該電壓大于功率管的開啟電壓后，功率管導通；4、重復1-3，可以實現(xiàn)任意某節(jié)電池兩端功率管的開啟，為電池組的能量轉移均衡提供必要的條件。所述的功率管開關為兩個功率管源極對應連接，驅動柵極對應連接，在源極與驅動柵極之間并聯(lián)有電阻，電流流經該電阻時產生電壓，可以開啟功率管。例如當電池組內的第2節(jié)電池所連接的兩個功率管開關Dl、D2需要打開，則處理器CPU開啟升壓電路SI，設置輸出的電流值，該電流值的大小根據(jù)不同的功率管開啟電壓而定，普通的場效應功率管的開啟電壓為12V，當功率管柵源間的電阻為IOk吋，則升壓電路需要輸出的電流值為12V/10K*2 = 2.4mA。開啟與功率管開關Dl、D2對應的電子開關SITU S1T2，功率管開關獲得足夠的開啟電壓而導通，完成功率管的驅動過程。關閉功率管開關的過程如下，關閉升壓電路，復原所有控制開關。本具體實施方式
的優(yōu)點如下在功率管選擇開關控制組的后面設有功率管開關Dl, D2，D3……，功率管開關的數(shù)量為其連接的順序串聯(lián)的電池組的單節(jié)電池數(shù)量加I。每個功率開關為兩個功率管源極對應連接，驅動柵極對應連接，在源極與驅動柵極之間并聯(lián)有電阻。兩個功率管的兩個漏極，一個與電池組中的單個電池電極相連，另ー個與電池組均衡用匯流母線相連；匯流母線共有兩條，相鄰的功率開關分別接在不同的匯流母線上。升壓電路產生的電流通過功率管選擇開關控制組選通后，流經功率管開關柵源間的電阻，產生功率管驅動電壓，當功率管驅動電壓超過功率管導通閥值后，功率管開關導通，完成對功率管的驅動工作。還設有集中控制升壓電路，功率管選擇開關控制組的控制電路，包括設有嵌 入式軟件的處理器CPU，嵌入式軟件根據(jù)指令或者自行判斷，當需要開啟某個功率開關吋，處理器CPU發(fā)出控制命令，開啟升壓電路設置所需要的電壓和電流值，切換相對應的功率管選擇開關，將需要開啟的功率管開關的柵極切換到升壓電路的輸出端，實現(xiàn)功率管開關的導通與閉合本具體實施方式
有如下效果本發(fā)明采用固態(tài)功率器件代替了原有的機械式繼電器開關電路，顯著提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。解決了原有脈沖變壓器驅動電路的體積絕大，成本高，可靠性低的一系列問題，易于規(guī)模化實施和應用。本具體實施方式
能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，耗能小，體積小，成本低，易于規(guī)?；瘜嵤┖蛻谩?br> 權利要求
1.一種電池管理系統(tǒng)的功率管驅動電路及方法，其特征在于驅動方法的步驟(i)由 嵌入式控制軟件檢測電池組中各個單節(jié)電池的電壓；(2)由處理器(CPU)確定需要開啟的 某節(jié)電池兩端的功率管；(3)由處理器(CPU)的開關控制電路控制升壓電路，按照設定的值 進行升壓恒流工作，提供高端功率管開啟所需要的驅動電壓。在升壓電路輸出電壓電流穩(wěn) 定后，開關控制電路接通功率管的驅動柵極與升壓電路的輸出端，升壓電路的電流流經功 率管驅動柵極與源極間的并聯(lián)的電阻，產生電壓，該電壓大于功率管的開啟電壓后，功率管 導通；(4)重復(1)_(3)。
2.一種電池管理系統(tǒng)的功率管驅動電路及方法，其特征在于驅動電路它包含升壓電路 (S1)、蓄電池(B1)、蓄電池(B2)、蓄電池(B3)、功率管開關(D1)、功率管開關(D2)、功率管開 關(D3)、電子開關(S1T1)、電子開關(S1T2)、電子開關(S1T3)、處理器(CPU)、匯流母線；升 壓電路(S1)的正輸出端分別與電子開關(S1T3)的4端、電子開關(S1T2)的4端、電子開 關(S1T1)的4端相連，處理器(CPU)分別與電子開關(S1T1)的1端、電子開關(S1T2)的 1端、電子開關(S1T3)的1端的相連，電子開關(S1T1)的2端、電子開關(S1T2)的2端、 電子開關(S1T3)的2端分別接地，電子開關(S1T3)的3端與功率管開關(D3)的驅動柵極 相連，功率管開關(D3)的一個漏極與匯流母線(L)相連，電子開關(S1T2)的3端與光電開 關(D2)的驅動柵極相連，光電開關(D2)的一個漏極與匯流母線(N)相連，電子開關(S1T1) 的3端與光電開關(D1)的驅動柵極相連，光電開關(D1)的一個漏極與匯流母線(L)相連， 光電開關(D1)的另一個漏極分別與升壓電路(S1)的負輸入端、蓄電池(B1)的負極相連， 蓄電池(B1)的正極分別與光電開關(D2)的另一個漏極、蓄電池(B2)的負極相連，蓄電池 (B2)的正極分別與光電開關(D3)的另一個漏極、蓄電池(B3)的負極相連，蓄電池(B3)的 正極與升壓電路(S1)的正輸入端相連。
3.根據(jù)權利要求1所述的，其特征在于所述的功率管開關為兩個功率管源極對應連 接，驅動柵極對應連接，在源極與驅動柵極之間并聯(lián)有電阻，電流流經該電阻時產生電壓， 可以開啟功率管。
4.根據(jù)權利要求2所述的，其特征在于所述升壓電路是可以工作在恒壓和恒流狀態(tài)的 直流變換電源。功率管開關為可以工作雙向電流流動模式的開關半導體組件。
5.根據(jù)權利要求2所述的，其特征在于所述蓄電池(Bl)、(B2)、(B3)組成電池組。
6.根據(jù)權利要求2所述的，其特征在于所述的處理器(CPU)設有嵌入式軟件，嵌入式軟 件判斷所需要打開的功率管開關，處理器(CPU)根據(jù)嵌入式軟件的判斷結果，給出控制信 號，開啟升壓電路，并控制功率管選擇開關，驅動對應的功率管開關導通。
全文摘要
一種電池管理系統(tǒng)的功率管驅動電路及其方法，它涉及電池管理系統(tǒng)；它的驅動方法的步驟(1)由嵌入式控制軟件檢測電池組中各個單節(jié)電池的電壓；(2)由處理器(CPU)確定需要開啟的某節(jié)電池兩端的功率管；(3)由處理器(CPU)的開關控制電路控制升壓電路，按照設定的值進行升壓恒流工作，提供高端功率管開啟所需要的驅動電壓。在升壓電路輸出電壓電流穩(wěn)定后，開關控制電路接通功率管的驅動柵極與升壓電路的輸出端，升壓電路的電流流經功率管驅動柵極與源極間的并聯(lián)的電阻，產生電壓，該電壓大于功率管的開啟電壓后，功率管導通；(4)重復(1)-(3)；它能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，耗能小，體積小，成本低，易于規(guī)?；瘜嵤┖蛻谩?br> 文檔編號H02J7/00GK102664438SQ20121014819
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權日2012年5月11日
發(fā)明者柳海龍 申請人:深圳市清友能源技術有限公司