一种用于汽车配电管理系统的开关功率模块技术方案

一种用于汽车配电管理系统的开关功率模块，主要包括：开关控制电池包正极的主电路开关单元，根据汽车配电管理系统的控制信号导通和关断主电路开关单元的门极驱动单元，采集的主电路开关单元两端的电压的第一电流检测单元和第二电流检测单元，采集主电路开关单元的温度的温度检测单元，以及与汽车配电管理系统传送数据和控制信号接口单元；本实用新型专利技术采用电路模块设计代替传统的机械继电器作为电池包的充放电控制开关，解决了机械继电器作为电池包充放电控制开关存在的固有缺点，能够有效的防止电池包过充、过放以及开关功率模块过流、过温，具备开关速度快、无噪声、寿命长、功耗低，且支持带负载关断，以及过流、过温保护阈值可设。可设。可设。

【技术实现步骤摘要】
一种用于汽车配电管理系统的开关功率模块


[0001]本技术涉及汽车配电管理系统
，具体涉及一种用于汽车配电管理系统的开关功率模块。

技术介绍

[0002]汽车配电管理系统(通常称为BMS)，是电动汽车及燃油汽车标准配置，用于监控和管理电池包运行的全过程，包括电池组充放电过程、SOC估算、单体电池电压、电池温度、单体电池间均衡、电池组的总电压、总电流、热平衡管理、电池状态分析与在线报警、电池故障诊断等功能。
[0003]目前在电动汽车及燃油汽车的自动启停电池包设计应用中，汽车配电管理系统的主流方案是采用机械继电器作为电池包充放电控制开关，具有成本低、抗故障能力强、驱动电路设计简单等优点；然而，机械继电器作为电池包充放电控制开关存在的固有缺点，如下所述：
[0004](1)开关噪声大，降低了车内的舒适度，尤其是乘用车；
[0005](2)开关控制时间长，即电池包出现过充、过放时保护延时；
[0006](3)控制线圈工作时功耗较大，且不断发热；
[0007](4)触点易产生粘连、拉弧等现象；
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于汽车配电管理系统的开关功率模块，其特征在于，用于代替机械继电器作为电池包的充放电控制开关，包括：主电路开关单元，所述主电路开关单元用于开关控制电池包正极；门极驱动单元，所述门极驱动单元用于根据汽车配电管理系统的控制信号导通和关断所述主电路开关单元；第一电流检测单元、第二电流检测单元，所述第一电流检测单元用于采集从电池包流出至所述主电路开关单元的电压，所述第二电流检测单元用于采集从所述主电路开关单元流入至外部负载或发电机的电压，所述第一电流检测单元和所述第二电流检测单元将采集的所述主电路开关单元两端的电压传送至汽车配电管理系统，用于汽车配电管理系统计算过流保护阈值；第一防护电路单元、第二防护电路单元，所述第一防护电路单元和所述第二防护电路单元用于抑制所述主电路开关单元导通和关断瞬间产生的电压尖峰；温度检测单元，所述温度检测单元通过采集所述主电路开关单元的温度，并将温度信号转换为汽车配电管理系统能够处理的电压信号，用于汽车配电管理系统计算过温保护阈值；接口单元，所述接口单元用于将所述第一电流检测单元、所述第二电流检测单元以及所述温度检测单元采集的信号传送至汽车配电管理系统以进行数据分析，并将汽车配电管理系统发送的导通和关断所述主电路开关单元的控制信号传送至所述门极驱动单元，以使所述门极驱动单元在电池包出现过充、过放以及所述主电路开关单元出现过流、过温时能够及时执行关断所述主电路开关单元；所述第一电流检测单元分别与电池包、所述接口单元以及所述第一防护电路单元电性相连，所述第一防护电路单元还与电池包电性相连，所述主电路开关单元分别与所述第一防护电路单元、所述第二防护电路单元、所述门极驱动单元以及所述温度检测控制单元电性相连，所述第二电流检测单元分别与所述第二防护电路单元和外部负载或发电机电性相连，所述第二防护电路单元还与外部负载或发电机电性相连，所述门极驱动单元和所述接口单元分别与汽车配电管理系统电性相连。2.根据权利要求1所述的一种用于汽车配电管理系统的开关功率模块，其特征在于，所述主电路开关单元采用多颗功率型半导体开关器件N沟道的MOS场效应管并联构成，通过采用MOS场效应管的饱和压降Vds或导通电阻Rds的正温度特性，使得N沟道功率型MOS场效应管工作在开关状态，所述主电路开关单元的背靠背式MOS场效应管拓扑架构包含两组MOS场效应管，每组MOS场效应管由多颗MOS场效应管通过漏级和漏级、源极和源极相连的方式并联连接，两组MOS场效应管之间的连接方式为共源极或共漏极连接，第一组MOS场效应管的漏级与电池包的正极相连，第二组MOS场效应管的漏极与外部负载或发电机的正极相连。3.根据权利要求2所述的一种用于汽车配电管理系统的开关功率模块，其特征在于，所述主电路开关单元包括MOS场效应管Q1、Q3、Q5、Q7、Q11、Q2、Q4、Q6、Q8、Q12，稳压二极管VD1、VD2、VD3、VD4、VD6、VD8、VD10、VD11、VD12、VD13，二极管D23，电阻R1、R2、R3、R4、R44、R34、R45、R35、R5、R6、R7、R18、R39、R38、R37、R36；其中，所述第一组MOS场效应管包括所述MOS场效应管Q1、Q3、Q5、Q7、Q11，所述第二组MOS场效应管包括所述MOS场效应管Q2、Q4、Q6、Q8、Q12；
所述MOS场效应管Q1、Q3、Q5、Q7、Q11的漏极相连后通过所述第一防护电路单元与电池包的正极接口BAT+相连，所述MOS场效应管Q2、Q4、Q6、Q8、Q12的漏极相连后通过所述第二防护电路单元与外部负载或发电机的正极接口PACK+相连，所述电阻R1、R2、R3、R4、R44、R34、R45、R35、R6的一端相连后分别连接所述电阻R7的一端所述二极管D23的正极，所述电阻R7的另一端和所述二极管D23的负极相连后接端子GATE1，所述二极管D23的正极还连接所述电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端分别连接所述电阻R18的一端、所述稳压二极管VD8的负极以及所述MOS场效应管Q12的栅极，所述电阻R35的另一端分别连接所述电阻R39的一端、所述稳压二极管VD10的负极以及所述MOS场效应管Q8的栅极，所述电阻R34的另一端分别连接所述电阻R38的一端、所述稳压二极管VD11的负极以及所述MOS场效应管Q6的栅极，所述电阻R4的另一端分别连接所述电阻R37的一端、所述稳压二极管VD12的负极以及所述MOS场效应管Q4的栅极，所述电阻R2的另一端分别连接所述电阻R36的一端、所述稳压二极管VD13的负极以及所述MOS场效应管Q2的栅极，所述电阻R6的另一端分别连接所述MOS场效应管Q11的栅极、所述电阻R16的一端以及所述稳压二极管VD6的负极，所述电阻R45的另一端分别连接所述MOS场效应管Q7的栅极、所述电阻R17的一端以及所述稳压二极管VD4的负极，所述电阻R44的另一端分别连接所述MOS场效应管Q5的栅极、所述电阻R15的一端以及所述稳压二极管VD3的负极，所述电阻R3的另一端分别连接所述MOS场效应管Q3的栅极、所述电阻R9的一端以及所述稳压二极管VD2的负极，所述电阻R1的另一端分别连接所述MOS场效应管Q1的栅极、所述电阻R8的一端以及所述稳压二极管VD1的负极，所述MOS场效应管Q11的源极、所述电阻R16的另一端、所述稳压二极管VD6的正极、所述电阻R18的另一端、所述稳压二极管VD8的正极以及所述MOS场效应管Q12的源极相连，所述MOS场效应管Q7的源极、所述电阻R17的另一端、所述稳压二极管VD4的正极、所述电阻R39的另一端、所述稳压二极管VD10的正极以及所述MOS场效应管Q8的源极相连，所述MOS场效应管Q5的源极、所述电阻R15的另一端、所述稳压二极管VD3的正极、所述电阻R38的另一端、所述稳压二极管VD11的正极以及所述MOS场效应管Q6的源极相连，所述MOS场效应管Q3的源极、所述电阻R9的另一端、所述稳压二极管VD2的正极、所述电阻R37的另一端、所述稳压二极管VD12的正极以及所述MOS场效应管Q4的源极相连，所述MOS场效应管Q1的源极、所述电阻R8的另一端、所述稳压二极管VD1的正极、所述电阻R36的另一端、所述稳压二极管VD13的正极以及所述MOS场效应管Q2的源极相连，所述稳压二极管VD13的正极与所述电阻R36的另一端的中间连接点连接端子VS1。4.根据权利要求3所述的一种用于汽车配电管理系统的开关功率模块，其特征在于，所述门极驱动单元包括MOS场效应管驱动器U1，三极管Q14、Q16，整流二极管D13，稳压二极管VD9，二极管D15，电容C32、C52，压控电阻R84、R87，电阻R29、R40、R20、R60、R41、R91、R92；所述MOS场效应管驱动器U1的型号为LTC7001，适用于高...

【专利技术属性】
技术研发人员：卿鹏，邵磊，冯芬，石鑫余，
申请(专利权)人：深圳天邦达科技有限公司，
类型：新型
国别省市：