本發(fā)明涉及電路控制領(lǐng)域，尤其涉及一種防反接電路系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

在新能源汽車(chē)及儲(chǔ)能產(chǎn)品中，電池管理系統(tǒng)是其最重要的部分。在電池管理中，因電池一致性差異，均衡是必不可少的手段。本設(shè)計(jì)針對(duì)主動(dòng)式雙向均衡，提出一種均衡電源的防反接電路。能檢測(cè)均衡模塊電源是否反接，并可以反接保護(hù)。其具有雙向防反接特性，電流可雙向流動(dòng)，同時(shí)其具有導(dǎo)通電阻小，功耗極低的特性。

隨著人類(lèi)對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，新能源技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。其中儲(chǔ)能技術(shù)及新能源電動(dòng)汽車(chē)得到飛速發(fā)展，在儲(chǔ)能產(chǎn)品及電動(dòng)汽車(chē)的核心是電池，而電池的核心在電池管理系統(tǒng)（BMS）。電池管理系統(tǒng)（BMS）作為實(shí)時(shí)監(jiān)控、自動(dòng)均衡、智能充放電的電子部件，起到保障安全、延長(zhǎng)壽命、估算剩余電量等重要功能，是動(dòng)力和儲(chǔ)能電池組中不可或缺的重要部件。而在電池管理系統(tǒng)中，由于電池的差異性，導(dǎo)致電池容量一致性不好。在這里，均衡是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，均衡技術(shù)可以拉低電池之間的差異，使其工作在同一狀態(tài)下。

現(xiàn)有技術(shù)中，防反接電路有兩種方式。第一種是單向防反接，其電流只能單向流動(dòng)，多用二極管的單向?qū)ㄐ詫?shí)現(xiàn)。其將二極管串接在電源輸入口，當(dāng)電源連接正確時(shí)，其通過(guò)二極管單向?qū)苷９ぷ?，?dāng)電源反接時(shí)，電流不能反向流過(guò)二極管，從而達(dá)到防反接目的。此種方式因二極管內(nèi)部含有PN節(jié)，電流通過(guò)二極管會(huì)有壓降，導(dǎo)致具有一定損耗。第二種是利用保險(xiǎn)絲和二極管實(shí)現(xiàn)，保險(xiǎn)絲串在電源回路里，二極管并聯(lián)在電源輸入口，當(dāng)反接時(shí)，電源流過(guò)二極管和保險(xiǎn)絲回到地，則因電流過(guò)大會(huì)導(dǎo)致保險(xiǎn)絲燒毀。此種方式雖可實(shí)現(xiàn)電流的雙向流動(dòng)，但一旦反接，則需更換保險(xiǎn)絲，操作比較麻煩。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種可雙向?qū)?、功耗小、操作方便的?yīng)用于電池管理單元均衡通道的防反接系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種應(yīng)用于電池管理單元均衡通道的防反接系統(tǒng)，包括第一接口、第二接口和場(chǎng)效應(yīng)管，所述第一接口包括第一正極和第一負(fù)極，所述第二接口包括第二正極和第二負(fù)極，所述第一正極與第二正極連接，所述場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與第一正極連接，所述場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與第一負(fù)極連接，所述場(chǎng)效應(yīng)管的源極與第二負(fù)極連接。

優(yōu)選的，還包括分壓電路，所述分壓電路包括第一分壓電阻和第二分壓電阻，所述第一分壓電阻和第二分壓電阻串聯(lián)于第一/第二正極和第一/第二負(fù)極之間，所述場(chǎng)效應(yīng)管的柵極通過(guò)第一分壓電阻與第一正極連接。

優(yōu)選的，還包括穩(wěn)壓二極管，所述穩(wěn)壓二極管正向連接于第二負(fù)極和場(chǎng)效應(yīng)管的柵極之間。

優(yōu)選的，還包括軟啟動(dòng)電容，所述軟啟動(dòng)電容與第二分壓電阻并聯(lián)。

優(yōu)選的，所述場(chǎng)效應(yīng)管為N溝道場(chǎng)效應(yīng)管。

一種應(yīng)用于電池管理單元均衡通道的防反接方法，包括步驟：在輸入接口和輸出接口之間接入場(chǎng)效應(yīng)管，使得當(dāng)輸入接口正向接入電源時(shí)，輸入接口的正極為場(chǎng)效應(yīng)管的柵極提供電壓，場(chǎng)效應(yīng)管的漏極和源極導(dǎo)通，輸入電流經(jīng)過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管從輸出接口輸出；反之，當(dāng)輸入接口反向接入電源時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管不導(dǎo)通。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明通過(guò)采用場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)特性進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)防反接電路；其次利用場(chǎng)效應(yīng)管電壓控制和導(dǎo)通電阻小的特性降低該部分電路損耗；再次利用場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)通后雙向?qū)ǖ奶匦?，?shí)現(xiàn)電流可雙向流動(dòng)，適用于電池組的雙向均衡通道。

另外，本發(fā)明還通過(guò)采用穩(wěn)壓管抑制場(chǎng)效應(yīng)管柵極電壓，保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)管防止其損壞。利用并聯(lián)電容實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，防止沖擊電壓產(chǎn)生。

具體的，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括：

1、成本低，本設(shè)計(jì)使用元件少，成本低。

2、功耗小，本設(shè)計(jì)相對(duì)使用二極管而言，導(dǎo)通內(nèi)阻僅為6毫歐，使用時(shí)損耗在這部分電路上的能量極低。

3、電流可雙向流動(dòng)，采用場(chǎng)效應(yīng)管的開(kāi)關(guān)特性，場(chǎng)效應(yīng)管打開(kāi)時(shí)，電流可雙向流動(dòng)，場(chǎng)效應(yīng)管兩個(gè)方向內(nèi)阻相同。

本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各種雙向電流防反接電路系統(tǒng)。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說(shuō)明：

圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

如圖1所示，本發(fā)明利用MOS管的開(kāi)關(guān)特性實(shí)現(xiàn)防反接，利用電阻分壓來(lái)打開(kāi)MOS管，用穩(wěn)壓管實(shí)現(xiàn)對(duì)MOS管的保護(hù)。一種應(yīng)用于電池管理單元均衡通道的防反接系統(tǒng)，包括第一接口、第二接口和場(chǎng)效應(yīng)管Q1，第一接口包括第一正極V1+和第一負(fù)極V1-，第二接口包括第二正極V2+和第二負(fù)極V2-，第一正極V1+與第二正極V2+連接，場(chǎng)效應(yīng)管Q1的柵極G與第一正極V1+連接，場(chǎng)效應(yīng)管Q1的漏極D與第一負(fù)極V1-連接，場(chǎng)效應(yīng)管Q1的源極S與第二負(fù)極V2-連接。其中，第一接口和第二接口可互為輸入輸出接口，也即是：當(dāng)?shù)谝唤涌跒檩斎虢涌跁r(shí)，第二接口為輸出接口；當(dāng)?shù)诙涌跒檩斎虢涌跁r(shí)，第一接口為輸出接口。適用于電池組均衡電路的雙向電流均衡。

防反接電路還包括分壓電路，分壓電路包括第一分壓電阻R1和第二分壓電阻R2，第一分壓電阻R1和第二分壓電阻R2串聯(lián)于第一/第二正極V2+和第一/第二負(fù)極V2-之間，場(chǎng)效應(yīng)管Q1的柵極G通過(guò)第一分壓電阻R1與第一正極V1+連接。分壓電路可控制MOS管（場(chǎng)效應(yīng)管Q1）柵極G電壓，保護(hù)MOS管防止其受損壞。該實(shí)施例中，第一分壓電阻R1和第二分壓電阻R2串聯(lián)于第一正極V1+和第二負(fù)極V2-之間，第一分壓電阻R1和第二電阻的阻值均為100KΩ。

該實(shí)施例中，防反接電路還包括穩(wěn)壓二極管D1，穩(wěn)壓二極管D1正向連接于第二負(fù)極V2-和場(chǎng)效應(yīng)管Q1的柵極G之間。采用穩(wěn)壓管抑制MOS管柵極G電壓，保護(hù)MOS管防止其損壞。

該實(shí)施例中，防反接電路還包括軟啟動(dòng)電容C1，軟啟動(dòng)電容C1與第二分壓電阻R2并聯(lián)。利用并聯(lián)電容C1實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，防止沖擊電壓產(chǎn)生。軟啟動(dòng)電容C1的容值為0.1uF。

該實(shí)施例中，防反接電路場(chǎng)效應(yīng)管Q1為N溝道場(chǎng)效應(yīng)管。

具體的，本發(fā)明工作原理如下：

由場(chǎng)效應(yīng)管Q1制作工藝決定了，場(chǎng)效應(yīng)管Q1的導(dǎo)通電阻比較小。以TO-252封裝的SG75N07D為例，其主要參數(shù)如下：Vds=75V，Id=59A，Rds=0.0068歐姆；可以看到其導(dǎo)通電阻只有6.8毫歐。這個(gè)電路的最大一個(gè)特點(diǎn)就是場(chǎng)效應(yīng)管Q1的D極（漏極D）和S極（源極S）的接法。通常我們?cè)谑褂肗溝道的增強(qiáng)型的MOS管時(shí)，一般是電流由D極進(jìn)入而從S極流出。應(yīng)用在這個(gè)電路中時(shí)則正好相反。其實(shí)場(chǎng)效應(yīng)管Q1只要在G和S極之間建立一個(gè)合適的電壓就會(huì)完全導(dǎo)通。導(dǎo)通之后D和S之間就像是一個(gè)開(kāi)關(guān)閉合了，電流是從D到S或S到D都一樣的電阻。電源從第一接口或第二接口接入。在電源極性正確時(shí)，電流起始時(shí)通過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管Q1的體二極管導(dǎo)通，S極電壓接近0V。兩個(gè)電阻分壓后，為G極（柵極G）提供電壓，使場(chǎng)效應(yīng)管Q1導(dǎo)通，因?yàn)槠鋵?dǎo)通阻值很小，就把場(chǎng)效應(yīng)管Q1內(nèi)部的二極管給替代了。電源反接時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管Q1內(nèi)的二極管未到擊穿電壓不導(dǎo)通。分壓電路無(wú)電流流過(guò)無(wú)法提供G極電壓，也不導(dǎo)通。從而起到保護(hù)作用。對(duì)于電路中并聯(lián)在第二分壓電阻R2上的穩(wěn)壓二極管D1，因?yàn)閳?chǎng)效應(yīng)管Q1的輸入電阻是很高的，是一個(gè)壓控型器件，G極電壓要控制在18V內(nèi)，過(guò)高的電壓脈沖會(huì)導(dǎo)致G極的擊穿，這個(gè)穩(wěn)壓二極管D1就是起一個(gè)保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)管Q1防止擊穿的作用。對(duì)于并聯(lián)在分壓電阻上的電容C1，有一個(gè)軟啟動(dòng)的作用。在電流開(kāi)始流過(guò)的瞬間，電容C1充電，G極的電壓是逐步建立起來(lái)的。可以起到防止沖擊電流損害電路的作用。

本發(fā)明還提供一種應(yīng)用于電池管理單元均衡通道的防反接方法，包括步驟：在輸入接口和輸出接口之間接入場(chǎng)效應(yīng)管，使得當(dāng)輸入接口正向接入電源時(shí)，輸入接口的正極為場(chǎng)效應(yīng)管的柵極提供電壓，場(chǎng)效應(yīng)管的漏極和源極導(dǎo)通，輸入電流經(jīng)過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管從輸出接口輸出；反之，當(dāng)輸入接口反向接入電源時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管不導(dǎo)通。

本發(fā)明通過(guò)采用場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)特性進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)防反接電路；其次利用場(chǎng)效應(yīng)管電壓控制和導(dǎo)通電阻小的特性降低該部分電路損耗；再次利用場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)通后雙向?qū)ǖ奶匦?，?shí)現(xiàn)電流可雙向流動(dòng)，適用于電池組的雙向均衡通道。

另外，本發(fā)明還通過(guò)采用穩(wěn)壓管抑制場(chǎng)效應(yīng)管柵極電壓，保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)管防止其損壞。利用并聯(lián)電容實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，防止沖擊電壓產(chǎn)生。

具體的，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括：

1、成本低，本設(shè)計(jì)使用元件少，成本低。

2、功耗小，本設(shè)計(jì)相對(duì)使用二極管而言，導(dǎo)通內(nèi)阻僅為6毫歐，使用時(shí)損耗在這部分電路上的能量極低。

3、電流可雙向流動(dòng)，采用場(chǎng)效應(yīng)管的開(kāi)關(guān)特性，場(chǎng)效應(yīng)管打開(kāi)時(shí)，電流可雙向流動(dòng)，場(chǎng)效應(yīng)管兩個(gè)方向內(nèi)阻相同。

本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各種雙向電流防反接電路系統(tǒng)。

以上是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說(shuō)明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。