一种低成本的单向电子开关的制作方法

本实用新型涉及电池管理系统领域，尤其涉及一种低成本的单向电子开关。

背景技术：

在电力、通讯等传统应用以及新能源领域，电池一般作为后备电源或能量存储时，大部分采用多电池串联后再进行应用，以适应电压等级要求。同时，电池管理系统(Battery Management System，BMS)与电池紧密相连，作为电池不可或缺的部件对电池系统进行管理。

电池均衡功能作为目前电池管理系统主要功能之一，原理为对高能量单体电池进行均衡放电，对低能量单体电池进行均衡充电，或对两者之间进行能量转移。对单体电池进行单独充放电操作时，电池管理系统电路中需留有针对单体电池的电子开关，使在均衡时可以选通该单体电池。

现有市场上，均衡功能一般可分为主动均衡(如主动对低能量单体电池均衡充电，或对高低能量单体电池进行能量转移)与被动均衡(如仅为对高能量单体电池进行能量消耗)，均衡电流可分为大电流(如2A～5A)或小电流(如几百mA)，在均衡功能仅需要小电流的情况下且又可对低能量单体电池进行均衡充电，如电子开关选择通常的光耦继电器，经过调研其价格偏高，单颗价格已经接近整组开关管的价格，无法满足低成本的要求，另其尺寸太大会造成布板困难，无法满足小尺寸的要求。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种低成本的单向电子开关，即低成本的BMS充电均衡选通电子开关方案。

该方案中考虑到了BMS低成本和充电均衡只有小电流(如几百mA)要求，优选成本最低且又满足设计指标。

为了实现上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案：

一种低成本的单向电子开关，其特征在于：包括有，

恒流均衡充电通道：包括正极线和负极线；

电池组；包括依次串接的多节单体电池，各单体电池均通过电子开关以并联方式连接在恒流均衡充电通道，恒流均衡充电通道另一端连接恒流均衡充电模块。

所述电子开关包括第一MOS管、第二MOS管和开关信号电路；其中：

第一MOS管；其S端和D端耦接于恒流均衡充电通道的负极线路中；

第二MOS管；其S端和D端耦接于恒流均衡充电通道的正极线路中；

开关信号电路的输出端通过第二二极管耦接于第一MOS管的G端，

开关信号电路的输出端通过第三偏置电阻接于第二MOS管的G端。

作为优选，所述第一MOS管的D端线路上设有第一二极管并连接与单体电池负极；所述第二MOS管的S端线路上设有第三二极管并连接与单体电池正极。

作为优选，

所述第二二极管耦接于第一MOS管的G端与单体电池正极之间；

所述第三偏置电阻耦接于第二MOS管的G端与单体电池正极之间；

作为优选，还包括有：

第一偏置电阻，耦接于第一MOS管的G端与S端之间；

第二偏置电阻，耦接于第二MOS管的G端与S端之间。

本实用新型采用上述技术方案，该技术方案涉及一种低成本的单向电子开关，该低成本的单向电子开关运用至BMS充电均衡电路中；该电路中，在恒流均衡充电通道的负极线路中设置第一MOS管，恒流均衡充电通道的正极线路中设置第二MOS管；并且由开关信号电路控制第一MOS管和第二MOS管的导通和关闭；由此通过MCU可对该低成本电子开关的有序控制可实现自动化均衡。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的优选实施方案作进一步详细的说明。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示的一种低成本的单向电子开关，其特征在于：包括有，

恒流均衡充电通道：包括正极线P+和负极线P-；

电池组；包括依次串接的多节单体电池(BT1～BT16)，各单体电池均通过电子开关以并联方式连接在恒流均衡充电通道；

所述电子开关包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2和开关信号电路；其中：

第一MOS管Q1；其S端和D端耦接于恒流均衡充电通道的负极线路中；

第二MOS管Q2；其S端和D端耦接于恒流均衡充电通道的正极线路中；

开关信号电路(U1～U16)的输出端通过第二二极管耦D2接于第一MOS管的G端，

开关信号电路(U1～U16)的输出端通过第三偏置电阻R3接于第二MOS管的G端。

在进一步地优选方案中，所述第一MOS管Q1的D端线路上设有第一二极管D1并连接与单体电池负极；所述第二MOS管Q2的S端线路上设有第三二极管D3并连接与单体电池正极。

在进一步地优选方案中，所述第二二极管D2耦接于第一MOS管Q1的G端与单体电池正极之间；所述第三偏置电阻R3耦接于第二MOS管Q2的G端与单体电池正极之间；

在进一步地优选方案中，还包括有：第一偏置电阻R1，耦接于第一MOS管Q1的G端与S端之间；第二偏置电阻R2，耦接于第二MOS管Q2的G端与S端之间。

本实用新型采用上述技术方案，该技术方案涉及一种低成本的单向电子开关，该低成本的单向电子开关运用至BMS充电均衡电路中；该电路中，在恒流均衡充电通道的负极线路中设置第一MOS管Q1，恒流均衡充电通道的正极线路中设置第二MOS管Q2；并且由开关信号电路控制第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的导通和关闭；由此通过MCU可对该低成本电子开关的有序控制可实现自动化均衡。

以下是结合附图对于该低成本的单向电子开关的工作原理进行说明：(以左侧的K16框图进行说明，K1框图参考K16不作说明)

如图；当均衡命令下发时，贴片光耦(开关信号电路U16中)低电平导通，MOS管驱动电压VF通过第三偏置电阻(R3)和第二二极管(D2)分别加到第二MOS管(Q2)和第一MOS管(Q1)上，两个MOS管导通，恒流充电模块通过恒流充电通道正极线(P+)和负极线(P-)分别加到第16节电池BT16的正负极上对该电池进行充电。

第16节需要均衡充电时，其充电回路如图中点状虚线L1所示。

当无第二二极管(D2)情况下，该电子开关会使电池BTi与BTj之间形成通路，如图中虚线L2所述，使BT2与BT15之间形成了回路(此时形成的回路电压最高)，BT15正极与BT2负极通过K16的D1→K16的Q1→K1的R1→K1的R3→K1的R2(其与K1的Q2并联)→K1的D3形成一个通路，在通路上的各电阻可形成放电电流约6mA(50V/8.2K≈6mA，以三元锂电池为例)，将会导致产生形成回路内各单体电池电量被消耗的问题。同时，此时R1位置的功耗约0.36W(6mA*60V＝0.36W)，远远大于其0603封装的电阻功耗0.1W。

为了解决该问题，在该电子开关中加入第二二极管(D2)，本实施中该二极管型号选择IN4148WX，其参数如下：反向耐压Vr为100V，If＝0.3A，正向电流1mA时，正向压降为0.715V；当正向电流10mA时，正向压降为0.855V。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。