一种采用固体开关的开关网络电路的制作方法
【专利摘要】一种采用固体开关的开关网络电路，该电路采用半导体器件构成的固体开关，将串联电池组内各电池的正、负极引出到该开关网络电路的输入输出端上，通过该输入输出端对相应的电池进行电压测量和均衡管理。
【专利说明】一种采用固体开关的开关网络电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种采用固体开关的开关网络电路。该电路采用半导体器件构成的固体开关，将串联电池组内各电池的正、负极引出到该开关网络电路的输入输出端上，通过该输入输出端对相应的电池进行电压测量和均衡管理。
【背景技术】
[0002]充电电池，如锂电池、铅酸电池等，在串联成组使用时，需要监控各电池电压和均衡管理各电池的电量。对于大量串联的电池组，一般采用专用集成电路或者用飞电容法测量各电池电压，采用电阻放电形式在充电过程中对电池电量进行被动均衡管理。专用集成电路虽然使用方便，但成本比较高。传统的飞电容测量方法需要速度较高的开关，容易损失精度，也存在成本较高的缺点。而被动均衡存在均衡电流小，热管理困难，容易降低电池循环寿命等缺点。
【发明内容】
[0003]为了克服现有测量电池组中各电池电压电路存在的精度低、成本高等缺点，和克服被动均衡存在均衡电流小，热管理困难，容易降低电池循环寿命等缺点，本发明提供一种新型固体开关网络电路，该电路将串联电池组内各电池的正、负极引出到该开关网络电路的输入输出端上，通过该输入输出端对相应的电池进行电压测量和均衡管理。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案:若串联电池节数为偶数，电池Cel、、Cell2, Cell3……Cell2n_2、Cell2lr1、Cell2n依次串联成电池组，电池组的正极是Cell 2n的正极，电池组的负极是负极，Cell P Cell3……Cell2n_j^正极分别连接N型场效应管Tli' Tl3......Tum的漏极，T L1 > Tl3......Tlj2n-1的源极6别连接N型场效应g T R1、
Tr3......Trh
的源极，Cell2……Cell2n_2、Cell2J^正极分别连接N型场效应管T L2……?γ2η_2、1\211的漏极，Tl2……1\211_2、1\211的源极分别连接N型场效应管T Ε2……ΤΚ2η_2、ΤΚ2η的源极，Cell 4勺负极和N型场效应管Tui的漏极连接，T ω的源极连接N型场效应管Tkci的源极，T Κ1、ΤΚ3……Tli2lri的漏极相连，并连接N型场效应管1^的漏极和N型场效应管T ^的源极，T Ε0,ΤΕ2……ΤΚ2η_2、ΤΚ2η的漏极相连，并连接N型场效应管Teci的漏极和N型场效应管T ^的源极，T Μ的源极连接T Ε(ι的源极构成负向输入输出端I/O-，Tra的漏极连接Tei的漏极构成正向输入输出端1/0+，若串联电池节数为奇数，电池CellpCellr Cell3……CelI2lr1、Cell2n、Cel 12η+1依次串联成电池组，
电池组的正极是Cell2n+j^正极，电池组的负极是Cell ^勺负极，Cell ^ Cell3......Cell2lr1、
&11211+1的正极分别连接N型场效应管T u、
Tl3......TL2n—1、TL2n+1 的漏极，Tu、Tl3……IYmIY2lri
的源极分别连接N型场效应管TK1、Tk3……Tien+ ΤΚ2η+1的源极，Cell 2……Cell2n的正极分别连接N型场效应管IY2……1\2?的漏极，T L2……1\211的源极分别连接N型场效应管T E2……TK2n的源极，负极和N型场效应管T ω的漏极连接，T ω的源极连接N型场效应管T Κ(ι的源极，Tk1、Tk3……Tk2i^ TK2n+1的漏极相连，并连接N型场效应管T Μ的漏极和N型场效应管T 01的源极，TE0, Te2……ΤΚ2η的漏极相连，并连接N型场效应管T Ε(ι的漏极和N型场效应管T ^的源极，Ttxi的源极连接Teci的源极构成负向输入输出端I/O-，T ω的漏极连接Tei的漏极构成正向输入输出端I/o+，其中η代表任意自然数。
[0005]本发明的有益效果是电路结构简单，测量误差小，可以提供较高均衡电流。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0007]图1和图2是本发明的原理图。
[0008]图1 和图 2 Φ, Cell0Cell2^Cell3......Cell2l^Cellm 〇611211、〇611211+1是电池，
它们如图所示依次串联组成电池组。 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 型场效应管。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 分别疋 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 的栅极。I/
0+是正向输入输出端，I/o-是负向输入输出端。图中虚线代表省略的电池、N型场效应管及其连接线。
【具体实施方式】
[0009]图1显示的是当电池组中串联偶数节电池时的工作方式。图1中，串联电池组中电池Cell1、Cell3……Cel I2lri的正极分别连接N型场效应管T u、Tl3……IY2n_j^漏极，T u、Tl3……!^㈠的源极分别连接N型场效应管TK1、TK3……Tiari的源极，电池Cell 2……Cell2n_2、Cell2J^正极分别连接N型场效应管T L2……?γ2η_2、1\2?的漏极，T L2……?γ2η_2、1\211的源极分别连接N型场效应管Tk2……ΤΚ2η_2、ΤΚ2η的源极，电池Cell 负极和N型场效应管T ω的漏极连接，Tui的源极连接N型场效应管T Κ(ι的源极，T K1、Tk3……Tiari的漏极相连，并连接N型场效应管Ttxi的漏极和N型场效应管T ^的源极，T Ε0,ΤΕ2……ΤΚ2η_2、ΤΚ2η的漏极相连，并连接N型场效应管Teci的漏极和N型场效应管T ^的源极，T Μ的源极连接T Ε(ι的源极构成负向输入输出端I/O-，Tm的漏极连接Tei的漏极构成正向输入输出端1/0+，其中η代表任意自然数，图中虚线代表省略的电池、N型场效应管及其连接线。
[0010]测量或均衡电池CellJf，在G u、Gep Glo, Geo, G01, Geci上加上逻辑“ I”信号，N型场效应管Tui Jkc^UpTwTeci导通，其它N型场效应管保持关断状态，由于N型场效应管内阻较低，可以近似认为1/0+和Cell1的正极短接，I/O-和Cell i的负极短接，因此，可以通过1/0+和I/O-两端准确测量Cell1的电压或对Cell i进行充、放电均衡管理。
[0011]测量或均衡电池&112时，在G l2、Gk2、Gu、Gk1、Ge1、Gtxi上加上逻辑“ I”信号，N型场效应管IY2、TK2、Tu、Tk1、Te1、Ttxi导通，其它N型场效应管保持关断状态，由于N型场效应管内阻较低，可以近似认为1/0+和Cell2的正极短接，I/O-和Cell 2的负极短接，因此，可以通过1/0+和I/O-两端准确测量Cell2的电压或对Cell 2进行充、放电均衡管理。
[0012]测量或均衡电池&113时，在G u、Ge3, Gl2, Ge2, G01, Geq上加上逻辑“ I”信号，N型场效应管!^、!^、!^、!^、!^、Teci导通，其它N型场效应管保持关断状态，由于N型场效应管内阻较低，可以近似认为1/0+和Cell3的正极短接，I/O-和Cell 3的负极短接，因此，可以通过1/0+和I/O-两端准确测量Cell3的电压或对Cell 3进行充、放电均衡管理。
[0013]测量或均衡电池Cell2nJf，在 G , Ge2^1 , GL2n_2, GK2n_2、GQ1、Geq上加上逻辑 “ I ” 信号，N型场效应管Tm、Tli2lr1、?γ2η_2、TK2n_2、Tra、Teci导通，其它N型场效应管保持关断状态，由于N型场效应管内阻较低，可以近似认为1/0+和Cell2lri的正极短接，I/O-和Cell 2lri的负极短接，因此，可以通过1/0+和I/O-两端准确测量Cell2lri的电压或对Cell 2lri进行充、放电均衡管理。
[0014]测量或均衡电池Cel12?时，在G L2n, GK2n、Gl2^1 , Ge2^1、Ge1、Gqq上加上逻辑“ I ”信号，N型场效应管H2nJnpTk2i^TePTm导通，其它N型场效应管保持关断状态，由于N型场效应管内阻较低，可以近似认为1/0+和Cell2n的正极短接，I/O-和Cell 2n的负极短接，因此，可以通过1/0+和I/O-两端准确测量Cell2n的电压或对Cell 2n进行充、放电均衡管理。
[0015]对于串联在Cel 13和CelI吣之间的电池的测量或均衡方式，可根据对电池Cell2n_jP Cell 211进行测量或均衡的方式类推。
[0016]图2显示的是当电池组中串联奇数节电池时的工作方式。图2中，串联电池组中电池Ce 11 1、Ce 113……Ce I I2lr1、Ce 112η+1的正极分别连接N型场效应管T u、Tu……IY2lr1、TL2n+1的漏极，Tu、Tl3……Τ^、1\211+1的源极分别连接N型场效应管T K1、Te3……Tk^ ΤΚ2η+1的源极，电池Cell2……Cell2J^正极分别连接N型场效应管T L2……1\211的漏极，T L2……1\211的源极分别连接N型场效应管Tk2……TK2n的源极，电池Cell 负极和N型场效应管T ω的漏极连接，Tui的源极连接N型场效应管T Κ(ι的源极，T K1、Te3……Tm ΤΚ2η+1的漏极相连，并连接N型场效应管Ttxi的漏极和N型场效应管T ω的源极，T E0, Te2……ΤΚ2η的漏极相连，并连接N型场效应管Teci的漏极和N型场效应管T ^的源极，T Μ的源极连接T Ε(ι的源极构成负向输入输出端I/O-，Tm的漏极连接Tei的漏极构成正向输入输出端1/0+，其中η代表任意自然数，图中虚线代表省略的电池、N型场效应管及其连接线。
[0017]测量或均衡电池CellJf，在G u、Gep Glo, Geo, G01, Geci上加上逻辑“ I”信号，N型场效应管Tui Jkc^UpTwTeci导通，其它N型场效应管保持关断状态，由于N型场效应管内阻较低，可以近似认为1/0+和Cell1的正极短接，I/O-和Cell i的负极短接，因此，可以通过1/0+和I/O-两端准确测量Cell1的电压或对Cell i进行充、放电均衡管理。
[0018]测量或均衡电池&112时，在G ?2、Gk2、Gu、Gk1、Ge1、Gqci上加上逻辑“ I”信号，N型场效应管IY2、TK2、Tu、Tk1、Te1、Ttxi导通，其它N型场效应管保持关断状态，由于N型场效应管内阻较低，可以近似认为1/0+和Cell2的正极短接，I/O-和Cell 2的负极短接，因此，可以通过1/0+和I/O-两端准确测量Cell2的电压或对Cell 2进行充、放电均衡管理。
[0019]测量或均衡电池&113时，在G u、Ge3, Gl2, Ge2, G01, Geci上加上逻辑“ I ”信号，N型场效应管!^、!^、!^、!^、!^、Teci导通，其它N型场效应管保持关断状态，由于N型场效应管内阻较低，可以近似认为1/0+和Cell3的正极短接，I/O-和Cell 3的负极短接，因此，可以通过1/0+和I/O-两端准确测量Cell3的电压或对Cell 3进行充、放电均衡管理。
[0020]测量或均衡电池Cel12?时，在G L2n, GK2n、Gl2^1 , Ge2^1、Ge1、Gqq上加上逻辑“ I ”信号，N型场效应管H2nJnpTk2i^TePTm导通，其它N型场效应管保持关断状态，由于N型场效应管内阻较低，可以近似认为1/0+和Cell2n的正极短接，I/O-和Cell 2n的负极短接，因此，可以通过1/0+和I/O-两端准确测量Cell2n的电压或对Cell 2n进行充、放电均衡管理。
[0021]测量或均衡电池Cell2nJt，在G
L2n+1、Gr2ii+1、Gl2i1、Gr2i1、G〇1、Geo 上加上逻辑“I”信号，
N型场效应管ΤΥ2η+1、ΤΚ2η+1、?γ2η、ΤΚ2η、Τω、Teci导通，其它N型场效应管保持关断状态，由于N型场效应管内阻较低，可以近似认为1/0+和Cell2n+1的正极短接，I/o-和Cell 211+1的负极短接，因此，可以通过1/0+和I/o-两端准确测量Cell2n+1的电压或对Cell 2n+1进行充、放电均衡管理。
[0022]对于串联在CellJP Cell 211之间的电池的测量或均衡方式，可根据对电池Cell 2n和&11211+1进行测量或均衡的方式类推。
【权利要求】
1.一种采用固体开关的开关网络电路，其特征是:若串联电池节数为偶数，电池Cell1、Cell2, Cell3……Cell2n_2、Cell2lr1、Cell2n依次串联成电池组，电池组的正极是Cell 2n的正极，电池组的负极是负极，Cell P Cell3……Cell2n_j^正极分别连接N型场效应管r^Li'' Tl3......!^^的漏极，T L1 λ Tl3......Tuh的源极6别连接N型场效应g T R1、Tr3......Trh的源极，Cell2……Cell2n_2、Cell2J^正极分别连接N型场效应管T L2……?γ2η_2、1\211的漏极，Tl2……1\211_2、1\211的源极分别连接N型场效应管T Ε2……ΤΚ2η_2、ΤΚ2η的源极，Cell 4勺负极和N型场效应管Tui的漏极连接，T ω的源极连接N型场效应管Tkci的源极，T Κ1、ΤΚ3……Tli2lri的漏极相连，并连接N型场效应管1^的漏极和N型场效应管T ^的源极，T Ε0,ΤΕ2……ΤΚ2η_2、ΤΚ2η的漏极相连，并连接N型场效应管Teci的漏极和N型场效应管T ^的源极，T Μ的源极连接T Ε(ι的源极构成负向输入输出端I/O-，Tra的漏极连接Tei的漏极构成正向输入输出端1/0+，若串联电池节数为奇数，电池CellpCellr Cell3……CelI2lr1、Cell2n、Cel 12η+1依次串联成电池组，电池组的正极是Cell2n+j^正极，电池组的负极是Cell ^勺负极，Cell ^ Cell3......Cell2lr1、&11211+1的正极分别连接N型场效应管T u、Tl3......TL2n—1、TL2n+1 的漏极，Tu、Tl3……IYmIY2lri的源极分别连接N型场效应管TK1、Tk3……Tien+ ΤΚ2η+1的源极，Cell 2……Cell2n的正极分别连接N型场效应管IY2……1\2?的漏极，T L2……1\211的源极分别连接N型场效应管T E2……TK2n的源极，Cellj^负极和N型场效应管T ω的漏极连接，T ω的源极连接N型场效应管T Κ(ι的源极，Tk1、Tk3……Tk2i^ TK2n+1的漏极相连，并连接N型场效应管T Μ的漏极和N型场效应管T 01的源极，TE0, Te2……ΤΚ2η的漏极相连，并连接N型场效应管T Ε(ι的漏极和N型场效应管T ^的源极，Ttxi的源极连接Tkci的源极构成负向输入输出端I/O-，T ω的漏极连接Tei的漏极构成正向输入输出端I/o+，其中η代表任意自然数。
【文档编号】H03K17/687GK104467774SQ201310311310
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年7月24日 优先权日:2013年7月24日
【发明者】赵恩海 申请人:赵恩海