一种用于新能源汽车的大电流极性反转系统技术方案

本发明专利技术提供一种用于新能源汽车的大电流极性反转系统，属于交流与交流之间转换领域，包括上位机、柜体、PCB板、四个NMOS管模组、控制电路、散热机构和温控机构，NMOS管模组包括多个并联的NMOS管，控制电路包括分别与四个NMOS管模组连接的四个控制模块，上位机与控制电路连接，温控机构包括设置在柜体内的多个红外温度传感器，散热机构设置在柜体上，PCB板采用Tg≥170℃的板材，PCB板上具有与NMOS管模组连接的引出端，该引出端由6

【技术实现步骤摘要】
一种用于新能源汽车的大电流极性反转系统


[0001]本专利技术涉及一种用于新能源汽车的大电流极性反转系统。

技术介绍

[0002]当下新能源汽车为了使充电进度和续航里程的数据更加准确，同时为了得到更精准的速度控制反馈而使用了高精度的电流传感器，高精度的电流传感器为新能源汽车BMS电池管理系统提供精度高达3
‰
的测量。为了得到更加准确的电流数据，电流传感器需要经过校准，而且正负两个方向均需要单独校准。而电流传感器测量的电流值范围跨度大，从
±
1A到
±
3000A，这就需要准确可靠的不断反转电流的极性。传统的电流极性反转方案有继电器、H桥等。但传统方案存在如下缺点：1、市面上暂无3000A级大电流极性反转方案，作为市场龙头的LEM公司最大也只能达到2000A。2、传统极性反转方案使用寿命短，开关速率低。

技术实现思路

[0003]本专利技术提出一种用于新能源汽车的大电流极性反转系统，极大地扩宽了电流范围，提高了开关速率，提高了使用寿命和可靠性。
[0004]本专利技术通过以下技术方案实现：一种用于新能源汽车的大电流极性反转系统，包括上位机、柜体、PCB板、四个NMOS管模组、控制电路、散热机构和温控机构，PCB板设置在柜体内，四个NMOS管模组和控制电路均设置在PCB板上，其中两个NMOS管模组的上端连接，另两个NMOS管模组的下端连接，两NMOS管模组的下端分别与另两NMOS管模组的上端对应连接，NMOS管模组包括多个并联的NMOS管，各NMOS管的栅极均连接有驱动电阻，控制电路包括分别与四个NMOS管模组连接的四个控制模块，控制模块包括与NMOS管模组连接的第一PMOS管，上位机与控制电路连接，温控机构包括设置在柜体内的多个红外温度传感器，散热机构设置在柜体上，PCB板采用Tg≥170℃的板材，PCB板上采用大面积实心对称覆铜以使PCB走线保持对称，PCB板上具有与NMOS管模组连接的引出端，该引出端由6
‑
10mm的紫铜制成，柜体具有供紫铜与外界连接的让位孔。
[0005]进一步的，所述NMOS管模组的各NMOS管的栅极与源极之间并联有下拉电阻和稳压二极管，稳压二极管阴极与NMOS管的栅极连接、阳极与NMOS管的源极连接。
[0006]进一步的，所述驱动电阻取值为15Ω至20Ω。
[0007]进一步的，四个所述NMOS管模组矩阵排列，其中两横向相邻NMOS管模组的各NMOS管的漏极连接在一起，另两横向相邻NMOS管模组的各NMOS管的源极连接在一起，两纵向相邻NMOS管模组中，一NMOS管模组的各NMOS管的源极与另一NMOS管模组的各NMOS管的漏极连接。
[0008]进一步的，所述控制模块还包括第二PMOS管，第一PMOS管的栅极与上位机连接，第一PMOS管的漏极与第二PMOS管的栅极连接，第二PMOS管的漏极与对应的NMOS管的栅极连接。
[0009]进一步的，所述柜体为长方体，所述散热机构包括设置在所述NMOS管模组和控制电路上的大面积铝型材散热片、设置在长方体相对的两顶板和一侧板上的散热风扇。
[0010]进一步的，所示温控机构还包括数显控制器和继电器，所述红外温度传感器与数显控制器输入端连接，数显控制器输出端与继电器连接，两所述相邻NMOS管模组的各NMOS管的漏极连接在一起且作为输入端，继电器连接在外部供电电源与输入端之间，数显控制器根据红外温度传感器反馈的数据控制继电器动作，以切断或者保持外部供电电源与输入端之间的连接。
[0011]进一步的，所述控制电路具有RJ45网络接口和RS232接口。
[0012]进一步的，所述NMOS管模组包括10个并联的NMOS管，单个NMOS管的导通电阻为540uΩ、连续漏极电流为479A。
[0013]本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术在PCB板上设置有四个NMOS管模组，其中两个NMOS管模组的上端连接，另两个NMOS管模组的下端连接，两NMOS管模组的下端分别与另两NMOS管模组的上端连接，NMOS管模组包括多个并联的NMOS管，各NMOS管的栅极均连接有驱动电阻，控制电路包括分别与四个NMOS管模组连接的四个控制模块，各控制模块均包括第一PMOS管，PCB板采用Tg≥170℃的板材，且PCB板上采用大面积实心对称覆铜，使PCB走线保持对称，多个超低导通电阻的NMOS管并联，能够极大地扩宽电流范围，解决现有技术中无法做到3000A级大电流极性反转的缺陷，且通过上述布置尽可能地减小时间常数，以加快开关速度，开关次数也实现基本不受限制，还有效减小电流分布不均匀的情况，很大程度上降低了不同NMOS管的导通电阻不一致的影响，进而避免因分流不均匀而使得部分NMOS管负载过大而被烧毁的情况，PCB板的耐热性、耐潮湿性、耐化学性、耐稳定性等特征也得到提高和改善，更有利于延长整个系统的使用寿命，引出端则由6
‑
10mm的紫铜制成，能够保证系统达到大电流的载流能力，最后散热机构和温控机构的设置，能够有效给NMOS管模组和PCB板散热，从而提高系统的可靠性。
附图说明
[0014]下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。
[0015]图1为本专利技术的结构示意图。
[0016]图2为本专利技术的四个NMOS管模组和控制电路的电路图。
[0017]图3为本专利技术其中一个NMOS管模组的电路图。
[0018]图4为本专利技术其中一个控制模块的电路图。
[0019]图5为本专利技术的温控机构的原理框图。
[0020]图6为本专利技术PCB板的覆铜示意图。
[0021]其中，1、柜体；11、让位孔；2、PCB板；3、NMOS管模组；4、控制模块；51、散热风扇；52、散热孔；7、数显控制器；8、继电器；9、红外温度传感器；10、外部供电电源。
具体实施方式
[0022]如图1至图6所示，用于新能源汽车的大电流极性反转系统包括上位机、柜体1、PCB板2、四个NMOS管模组3、控制电路、散热机构和温控机构。柜体1为长方体，PCB板2设置在柜
体1内，其采用Tg≥170℃的板材，配合六层板的Layout设计充分保证了良好的通流能力并提高了耐热性。PCB板2上采用大面积实心对称覆铜以使PCB走线保持对称，以最大程度上降低不同MOS管的导通电阻不一致的影响。将Allegro软件的PCB布线导入ANSYSIcepak（包括PCB的尺寸、器件的布局、PCB板2布线和过孔信息等），利用Icepak可以精确预测PCB的温度分布及各IC器件的结温，借助Icepak的分析可以减少设计成本、提高产品的一次成功率，提高产品的性能和可靠性。PCB板2具有与NMOS管模组3连接的引出端，该引出端由8mm的紫铜制成以降低电阻，柜体1具有供紫铜与外界连接的让位孔11。
[0023]四个NMOS管模组3和控制电路均设置在PCB板2上，其中两个NMOS管模组3的上端连接，另两个NMOS管模组3的下端连接，两N本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于新能源汽车的大电流极性反转系统，其特征在于：包括上位机、柜体、PCB板、四个NMOS管模组、控制电路、散热机构和温控机构，PCB板设置在柜体内，四个NMOS管模组和控制电路均设置在PCB板上，其中两个NMOS管模组的上端连接，另两个NMOS管模组的下端连接，两NMOS管模组的下端分别与另两NMOS管模组的上端对应连接，NMOS管模组包括多个并联的NMOS管，各NMOS管的栅极均连接有驱动电阻，控制电路包括分别与四个NMOS管模组连接的四个控制模块，控制模块包括与NMOS管模组连接的第一PMOS管，上位机与控制电路连接，温控机构包括设置在柜体内的多个红外温度传感器，散热机构设置在柜体上，PCB板采用Tg≥170℃的板材，PCB板上采用大面积实心对称覆铜以使PCB走线保持对称，PCB板上具有与NMOS管模组连接的引出端，该引出端由6
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10mm的紫铜制成，柜体具有供紫铜与外界连接的让位孔。2.根据权利要求1所述的一种用于新能源汽车的大电流极性反转系统，其特征在于：所述NMOS管模组的各NMOS管的栅极与源极之间并联有下拉电阻和稳压二极管，稳压二极管阴极与NMOS管的栅极连接、阳极与NMOS管的源极连接。3.根据权利要求1所述的一种用于新能源汽车的大电流极性反转系统，其特征在于：所述驱动电阻取值为15Ω至20Ω。4.根据权利要求1或2或3所述的一种用于新能源汽车的大电流极性反转系统，其特征在于：四个所述NMOS管模组矩阵排列，其中两横向相邻的NMOS管模组的各NMOS管的漏极连接在一起，另两横向相邻的NMO...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆宝石，
申请(专利权)人：深钛智能科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：