采用自动校准跨导器、误差抵消参考和电流-功率转换器的并联电压-数字功率序列转换制造技术

本公开涉及采用自动校准跨导器、误差抵消参考和电流

【技术实现步骤摘要】
采用自动校准跨导器、误差抵消参考和电流
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功率转换器的并联电压
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数字功率序列转换


[0001]本文件一般适用于但不限于电子电路，尤其是电池管理系统。

技术介绍

[0002]电动或混合动力电动汽车通常包括一个或多个电池模块或其他便携式电源，其配置为向车辆系统提供电力。在例子中，电动汽车可包括一组串联连接的一个或多个电池模块，以在规定电压(例如30
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600伏范围内的电压)下提供电力，从而驱动或驱动车辆的电驱动电机或其他传动系系统。电池模块可与电池管理系统(BMS)相关联，该系统配置为通过控制(例如通过限制或调节)从模块中吸取的功率(例如在电动车辆运行期间)来保护电池模块免受损坏。在例子中，BMS可包括控制电路，用于限制电动汽车传动系系统从蓄电池模块中吸取的电流量。当电流或与电流相关的功率超过系统一个或多个部件的安全工作范围时，控制电路可以中断从电池模块中提取的电流。
附图说明
[0003]图1图示了电池管理系统的示例。
[0004]图2图示了用于将流过开关电路的电流转换为指示在开关装置中作为热量耗散的功率的信号的转换电路的示例。
[0005]图3A图示了被配置为基于提供的参考电流和提供的参考电压来获得跨导的电路的示例。
[0006]图3B图示了被配置为基于提供的跨导将电压转换为电流的电路的示例。
[0007]图4图示了被配置为生成与输入电流的可选择指数成比例的输出电流的电路的示例。
[0008]图5图示了被配置为生成误差补偿参考电压的电路的示例。
[0009]在不一定按比例绘制的附图中，相似的数字可以在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似数字可以表示相似组件的不同实例。附图通过示例而非限制的方式总体地示出了本文档中讨论的各种实施例。
具体实施方式
[0010]本公开的方面包括控制电池管理系统中的开关装置的技术，例如在电动车辆中使用以通过一个或多个固态开关装置(例如一个或多个电源门)的操作从电池模块向负载(例如，汽车发动机)提供电力的BMS。这些技术包括将感测到的电压(例如在BMS中用于感测从电池模块汲取的电流的分流电阻器上产生的电压)转换为一系列电脉冲，其中这些脉冲随时间的计数表示在此期间在BMS开关设备中耗散的累积热能或平均热功率。开关装置中的累积热能可以指示开关装置的当前或瞬时结温。所产生的一系列电脉冲可以与合适的算法相结合，并用于在开关设备内部散发的热量超过受保护电池模块或电源的安全工作范围
时，通过控制开关设备来断开BMS中的电流路径。这可以抑制或限制由于过度操作或消耗电流引起的累积发热而对开关设备造成的损坏，并且可以保护其他系统组件，例如电池模块或电动机，使其免于在不安全的电流下操作。这些技术使用于高压设备的BMS能够使用固态开关作为主要开关设备来制造，以控制输送到负载的功率。由于使用固态设备而不是机械开关，可以降低这些系统的成本。此外，可以通过基于设备消耗的累积能量控制开关设备的操作来提高可靠性和响应时间。
[0011]图1图示了电池管理系统100的示例。如图1所示，BMS 100包括电池模块105、负载110、开关电路115、感测设备120和监控电路125。
[0012]电池模块105可以包括一组一个或多个电化学或固态电池单元，其被配置为向系统提供电力。在一个示例中，电池模块105包括一组一个或多个电池模块，这些电池模块被布置成以诸如30至600V伏特(V)的指示输出电压提供电力。
[0013]负载110包括配置成由电池模块105提供的电力驱动的电气或机电电路。在示例中，负载110是电动机，例如用于在电动汽车的传动系统中提供机械动力的直流电动机。
[0014]开关电路115包括电子或机电装置，其被配置为从诸如电池模块105的电源提供受控或调节的电力，以驱动或致动诸如负载110的负载。在示例中，开关电路115包括一个或多个半导体器件，例如功率场效应晶体管(FET)、功率二极管、被布置成将电流从电池模块105传导到负载110的功率双极结型晶体管。在另一个示例中，开关电路115包括至少一个控制信号，例如SWITCH_CTRL，驱动开关电路以控制(例如限制或调节)从电源通过开关电路传送到负载的电流。这种控制可以包括将从电源汲取的电流或功率的量限制在指示的电流或功率之下。在示例中，开关电路115包括驱动器电路(未示出)，其被配置为接收控制信号并且响应于控制信号的值或其他电特性，驱动开关电路115中的一个或多个开关元件，例如一个或多个半导体栅极或晶体管，以打开或关闭以控制通过开关电路传导的电流量。在一个示例中，开关电路115包括一个或多个功率FET和一个或多个栅极驱动器，该栅极驱动器被布置成可控地致动功率FET。
[0015]感测装置120包括被配置为检测由开关电路115传导的电功率量的装置。在示例中，感测装置120包括与开关电路115串联耦合的分流电阻器或其他电路，并且被配置为产生指示流过感测装置或开关电路的电流量的电压。
[0016]监控电路125包括被配置为监控或控制BMS 100的操作的电路。在示例中，监控电路125被配置有硬件电路或软件应用程序，以测量和存储指示BMS一个或多个组件的电气操作特性的数据。在示例中，监控电路125测量或计算电池模块105上剩余的电压或电荷、负载110汲取的电流或开关电路115的温度。在示例中，监控电路125被配置为基于信号控制开关电路115的操作，例如由感测设备120产生的感测电压。在一个示例中，监控电路125被配置为基于由切换电路115传导的瞬时或历史电流来关闭切换电路115。在另一示例中，监控电路125被配置为基于开关电路115中的瞬时或历史加热来关闭开关电路115。监控电路125可以包括转换电路130、累加器电路135和逻辑电路140。在一些示例中，监控电路125包括电流参考145或电压参考150。在其他示例中，电流参考145或电压参考150从外部电路获得。
[0017]转换电路130包括配置成将表示由开关电路115传导的电流的信号转换为表示或与开关电路消耗或耗散的电功率量成比例的信号的电路。在示例中，转换电路130将从感测装置120获得的模拟信号(例如分流电阻器两端产生的电压)转换为数字信号(例如一系列
100然后基于检测到的电流、开关电路115的物理特性(例如，功率或散热特性)以及电路中的历史加热确定是否关闭开关电路。在一些示例中，这些技术可以通过在可能损坏这种电路的事件发生的短时间内关闭开关电路来保护开关电路115免受损坏。在示例中，逻辑电路140可以使用感测装置120、转换电路130或累积电路135产生的历史数据计算开关电路115的估计结温(例如，开关器件的结温)。在示例中，响应于开关器件的结温或估计结温接近阈值结温，例如开关电路的最大允许结温，触发该关断动作。
[0021]图2示出了用于将流过开关电路(例如开关电路115)的电流转换为指示开关电路中耗散的功率的信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种将指示由开关电路传导电流的检测电压转换为指示由所述开关电路响应电流而耗散的电功率的一系列电脉冲的装置，该装置包括：跨导电路，包括：第一电路，用于接收参考电流和第一参考电压，并基于自动生成的偏置电流和参考电流以及第一参考电压获得跨导，所述跨导的值由所述参考电流和所述第一参考电压确定；耦合到所述第一电路的第二电路，用于接收检测的电压，并基于所述检测的电压和获得的跨导产生第一电流。2.权利要求1所述的装置，其中所述第一电路包括:第一差动输入电路，用于接收所述第一参考电压；和偏置电路，用于接收所述参考电流并生成自动生成的偏置电流。3.权利要求2所述的装置，其中所述偏置电路用于响应于所述输入电路中的工艺、电压或温度变化自动调整所述自动生成的偏置电流。4.权利要求2所述的装置，其中:所述第一差动输入电路包括差动场效应晶体管(FET)电路；和所述偏置电路包括FET电流镜。5.权利要求2所述的装置，包括耦合电路，用于将所述自动生成的偏置电流耦合到第二电路，所述第二电路被配置为使用耦合的自动生成的偏置电流生成获得的跨导。6.权利要求5所述的装置，其中:所述第二电路包括第二差动输入电路，用于接收检测的电压；和第二偏置电路，具有由所述耦合的自动生成的偏置电流确定的偏置电流。7.权利要求6所述的装置，其中:所述第二差动输入电路包括差动场效应晶体管(FET)电路；和所述第二偏置电路包括FET电流镜。8.权利要求1所述的装置，还包括：耦合到所述跨导电路的电流
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电流转换器电路，用于接收所述第一电流，并生成与所述第一电流的可配置指数成比例的第二电流。9.权利要求8所述的装置，还包括：耦合到所述电流
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电流转换器电路的振荡器电路，所述振荡器电路包括：第一电容器，用于积分由转换器电路产生的第二电流以产生积分电压；比较电路，用于将所述积分电压与第二参考电压进行比较；和输出电路，用于基于所述比较来提供所述一系列电脉冲；和参考电路，用于基于所述参考电流和用于对所述电脉冲序列中的电脉冲进行计数的定时信号生成所述第二参考电压，所述参考电路包括：积分器电路，具有第二电容器以积分所述参考电流；和控制电路，用于驱动所述积分器电路，以基于对所述定时信号的一个或多个周期的所述参考电流的积分来生成所述第二参考电压。10.权利要求8所述的装置，其中所述第一电流的可配置指数的值指示所述开关电路的动态电阻。11.一种系统，用于将指示由开关电路传导的电流的检测电压转换为指示由响应于由
开关电路传导的电流的开关电路耗散的电功率的一系列电脉冲，该系统包括：耦合到跨导电路的电流
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电流转换器电路，用于接收指示检测的电压的第一电流，所述电流
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电流转换器电路包括：电流平方电路，用于将所述第一电流放大所述第一电流的算术幂；和缩放电路，用于基于所述参考电流缩放放大的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：亚德诺半导体国际无限责任公司，
类型：发明
国别省市：