电池安全管理系统技术方案

本公开提供一种电池安全管理系统，电池安全管理系统采用动态双栅控制开关作为充电开关和放电开关，并且包括：充电MOS晶体管，充电MOS晶体管作为充电开关，且包括源极、漏极、第一栅极和第二栅极；以及放电MOS晶体管，放电MOS晶体管作为放电开关，且包括源极、漏极、第一栅极和第二栅极，其中，放电MOS晶体管的漏极与充电MOS晶体管的漏极连接，放电MOS晶体管的源极或充电MOS晶体管的源极连接电池组的负端，充电MOS晶体管的源极或放电MOS晶体管的源极连接负载/充电装置的负端。极连接负载/充电装置的负端。极连接负载/充电装置的负端。

【技术实现步骤摘要】
电池安全管理系统


[0001]本公开涉及一种电池安全管理系统。

技术介绍

[0002]目前二次电池等可充电电池已经广泛地应用到便携设备、车辆、电动工具等各种领域。二次电池能够被循环使用，需要经过充电过程和放电过程。对于充电过程和放电过程的控制，则需要通过充电开关和放电开关来实现。
[0003]充电开关和放电开关通常可以由MOS晶体管制成。但是所公知的是：在同种工艺相同面积的情况下，耐压越高则晶体管的内阻(导通阻抗)越大。这样将会带来以下矛盾：为了应对大的充电电流和大的放电电流，期望的是晶体管的耐压越高越好，随之将会使得晶体管的导通阻抗更高。这样在电池的充放电过程中，晶体管的功率消耗将会变得很大。因此如何改进导通阻抗与耐压之间的关系，从而提高晶体管的性能为所需要解决的技术问题。
[0004]在日本公开专利JP2020150750A中指出：充电开关元件需要使用极高耐压的半导体开关元件，高耐压半导体开关元件具有部件成本高、导通电阻大且功率损耗大等缺点。因此为了解决高耐压半导体开关元件的问题，在该专利中设置了旁路保护晶体管，以便在充电电流大的情况下使得充电电流流经旁路保护晶体管，从而可以避免使用高耐压半导体开关元件作为充电开关元件，这样可以实现不使用导通阻抗大的高耐压半导体开关元件作为充电开关元件，但是在大电流的情况下为了避免充电开关元件损坏而使用旁路保护晶体管。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题之一，本公开提供了一种电池安全管理系统。
[0006]根据本公开的一个方面，提供了一种电池安全管理系统，所述电池安全管理系统采用动态双栅控制开关作为充电开关和放电开关，并且包括：
[0007]充电MOS晶体管，所述充电MOS晶体管作为所述充电开关，且包括源极、漏极、第一栅极和第二栅极；以及
[0008]放电MOS晶体管，所述放电MOS晶体管作为所述放电开关，且包括源极、漏极、第一栅极和第二栅极，
[0009]其中，所述放电MOS晶体管的漏极与所述充电MOS晶体管的漏极连接，所述放电MOS晶体管的源极或所述充电MOS晶体管的源极连接电池组的负端，所述充电MOS晶体管的源极或所述放电MOS晶体管的源极连接负载/充电装置的负端，
[0010]在需要导通所述充电MOS晶体管时，所述充电MOS晶体管的第一栅极被施加充电开启电平，所述充电MOS晶体管导通，并且所述充电MOS晶体管的第二栅极被施加第一充电电平，以使得所述充电MOS晶体管的导通阻抗降低；以及
[0011]在需要导通所述放电MOS晶体管时，所述放电MOS晶体管的第一栅极被施加放电开启电平，所述放电MOS晶体管导通，并且所述放电MOS晶体管的第二栅极被施加第一放电电
平，以使得所述放电MOS晶体管的导通阻抗降低。
[0012]根据本公开至少一个实施方式的电池安全管理系统，在需要断开所述充电MOS晶体管时，所述充电MOS晶体管的第一栅极被施加充电关闭电平，所述充电MOS晶体管断开，并且所述充电MOS晶体管的第二栅极被施加第二充电电平，以使得所述充电MOS晶体管的击穿电压升高；
[0013]在需要断开所述放电MOS晶体管时，所述放电MOS晶体管的第一栅极被施加放电关闭电平，所述放电MOS晶体管断开，并且所述放电MOS晶体管的第二栅极被施加第二放电电平，以使得所述放电MOS晶体管的击穿电压升高。
[0014]根据本公开至少一个实施方式的电池安全管理系统，还包括开关驱动部，所述开关驱动部与所述充电MOS晶体管的第一栅极和第二栅极、与所述放电MOS晶体管的第一栅极和第二栅极连接，以便为所述充电MOS晶体管和所述放电MOS晶体管提供电平信号。
[0015]根据本公开至少一个实施方式的电池安全管理系统，所述充电MOS晶体管和所述放电MOS晶体管为NMOS晶体管，其中所述NMOS晶体管的控制中，所述第一充电电平大于或等于所述充电开启电平，所述第二充电电平小于或等于所述充电关闭电平，所述第一放电电平大于或等于所述放电开启电平，以及所述第二放电电平小于或等于所述放电关闭电平。
[0016]根据本公开至少一个实施方式的电池安全管理系统，所述第一充电电平和第一放电电平为20～30V且所述充电开启电平和放电开启电平为1.8～15V，所述第二充电电平和第二放电电平为
‑
20～
‑
30V且所述充电关闭启电平和放电关闭电平为0V。
[0017]根据本公开至少一个实施方式的电池安全管理系统，所述充电MOS晶体管和所述放电MOS晶体管中，第一栅极与第二栅极通过氧化硅分离开。
[0018]根据本公开至少一个实施方式的电池安全管理系统，所述充电MOS晶体管和所述放电MOS晶体管中，硅衬底的一部分作为漏极，所述硅衬底的另一部分与所述硅衬底的一部分的掺杂浓度不同。
[0019]根据本公开至少一个实施方式的电池安全管理系统，至少所述第二栅极设置在所述硅衬底的另一部分中。
[0020]根据本公开至少一个实施方式的电池安全管理系统，漏极和源极设置在所述硅衬底的所述另一部分的两侧。
[0021]根据本公开至少一个实施方式的电池安全管理系统，还包括开关驱动部，所述开关驱动部接收来自所述控制器的控制信号，以便通过所述开关驱动部来控制所述充电MOS晶体管的第一栅极和第二栅极以及所述放电MOS晶体管的第一栅极和第二栅极。
附图说明
[0022]附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
[0023]图1是根据本公开实施方式的电池管理系统的结构示意图。
[0024]图2示出了根据本公开实施方式的器件的三维结构图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
[0026]需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。
[0027]除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。
[0028]在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池安全管理系统，其特征在于，所述安全管理系统采用动态双栅控制开关作为充电开关和放电开关，并且包括：充电MOS晶体管，所述充电MOS晶体管作为所述充电开关，且包括源极、漏极、第一栅极和第二栅极；放电MOS晶体管，所述放电MOS晶体管作为所述放电开关，且包括源极、漏极、第一栅极和第二栅极；模数转换器，所述模数转换器用于接收所述电池的电压信号、温度信号和/或电流信号，并且将所接收的电压信号、温度信号和/或电流信号转换为电压数字信号、温度数字信号和/或电流数字信号；以及控制器，所述控制器基于所述电压数字信号生成控制信号以控制所述充电MOS晶体管和/或所述放电MOS晶体管来防止电池过压和欠压；基于所述温度数字信号生成控制信号以控制所述充电MOS晶体管和/或所述放电MOS晶体管来防止电池的温度过高；和/或基于所述电流数字信号生成控制信号以控制所述充电MOS晶体管和/或所述放电MOS晶体管来防止电池过流，其中，所述放电MOS晶体管的漏极与所述充电MOS晶体管的漏极连接，所述放电MOS晶体管的源极或所述充电MOS晶体管的源极连接电池组的负端，所述充电MOS晶体管的源极或所述放电MOS晶体管的源极连接负载/充电装置的负端，在需要导通所述充电MOS晶体管时，所述充电MOS晶体管的第一栅极被施加充电开启电平，所述充电MOS晶体管导通，并且所述充电MOS晶体管的第二栅极被施加第一充电电平，以使得所述充电MOS晶体管的导通阻抗降低；以及在需要导通所述放电MOS晶体管时，所述放电MOS晶体管的第一栅极被施加放电开启电平，所述放电MOS晶体管导通，并且所述放电MOS晶体管的第二栅极被施加第一放电电平，以使得所述放电MOS晶体管的导通阻抗降低。2.如权利要求1所述的电池安全管理系统，其特征在于，在需要断开所述充电MOS晶体管时，所述充电MOS晶体管的第一栅极被施加充电关闭电平，所述充电MOS晶体管断开，并且所述充电MOS晶体管的第二栅极被施加第二充电电平，以使得所述充电MOS晶体管的击穿电压升高；在需要断开所述放电MOS晶体管时，所述放电MOS晶体管的第一栅极被施加放电关闭电...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：杭州迈巨微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：