一种电池主动均衡ASIC芯片制造技术

本发明专利技术提供了一种电池主动均衡ASIC芯片，该电池主动均衡ASIC芯片包括电源转换模块、由功率MOS管组成的均衡开关矩阵电路模块、开关控制模块、温度保护模块和通讯接口模块，通过各个模块的连接控制实现均衡开关矩阵电路模块对电池组中的任意一节电池进行均衡，即通过集成ASIC芯片的方式加速和方便BMS方案厂家实现主动均衡功能的添加，使得BMS电池管理系统对锂电池使用性能和寿命提升更为有效。对锂电池使用性能和寿命提升更为有效。对锂电池使用性能和寿命提升更为有效。

【技术实现步骤摘要】
一种电池主动均衡ASIC芯片


[0001]本专利技术涉及储能
，更具体地说，涉及一种电池主动均衡ASIC芯片，尤其涉及一种可走大电流的锂电池主动均衡ASIC芯片。

技术介绍

[0002]目前大容量的锂电池已广泛应用于储能电站中，为了保证锂电池电压的一致性，必然会用到电压均衡电路；常规的电池管理芯片均带有被动均衡功能，被动均衡的优点是电路简单可靠，成本较低，但其作用效率也较低，尤其针对大容量的储能电池被动均衡效果不明显；而主动均衡充电时将多余电量转移至高容量电芯，放电时将多余电量转移至低容量电芯，可提高使用效率；但是目前主流也存在结构复杂的问题，尤其是变压器方案。
[0003]其次，若采用分立MOS开关方案，为保证大的均衡电流需使用较大封装及较小内阻的MOS管，除了带来成本的增加，也为集成带来了问题；除此之外，开关矩阵如何设计，驱动如何做到安全控制也是集成时需要解决的问题；因此目前国内主流的BMS(Battery Management System，电池管理系统)厂采用被动均衡的居多。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，为解决上述问题，本专利技术提供一种电池主动均衡ASIC芯片，技术方案如下：
[0005]一种电池主动均衡ASIC芯片，所述电池主动均衡ASIC芯片包括：电源转换模块、由功率MOS管组成的均衡开关矩阵电路模块、开关控制模块、温度保护模块和通讯接口模块；
[0006]所述均衡开关矩阵电路模块的第一端与电池组的输入端连接，第二端与主动均衡电源连接，第三端与所述温度保护模块连接，第四端与所述开关控制模块连接，所述电池组包括n节串联的电池，n＞1，且n为正整数；
[0007]所述电池组中第n节电池的正极与所述电源转换模块的输入端连接，所述电源转换模块的高压输出端与所述均衡开关矩阵电路模块和所述开关控制模块连接，低压输出端与所述温度保护模块和所述通讯接口模块连接；
[0008]所述均衡开关矩阵电路模块用于对所述电池组中的任意一节电池进行均衡；所述开关控制模块用于控制所述均衡开关矩阵电路模块中功率MOS管的开关状态；所述温度保护模块用于对所述均衡开关矩阵电路模块中的功率MOS管进行温度保护；所述通讯接口模块用于与外部系统进行通信。
[0009]优选的，在上述电池主动均衡ASIC芯片中，所述电源转换模块包括：升压电路单元和降压电路单元；
[0010]所述升压电路单元的输入端和所述降压电路单元的输入端连接，作为所述电源转换模块的输入端；
[0011]所述升压电路单元的输出端作为所述电源转换模块的高压输出端；
[0012]所述降压电路单元的输出端作为所述电源转换模块的低压输出端。
[0013]优选的，在上述电池主动均衡ASIC芯片中，第1节电池的负极作为所述电池主动均衡ASIC芯片的内部接地端。
[0014]优选的，在上述电池主动均衡ASIC芯片中，所述均衡开关矩阵电路模块包括：第一干路、第二干路、n+1条支路和电流源；所述电池组中每节电池的正极与一条支路的第一端连接，且第1节电池的负极也与一条支路的第一端连接；
[0015]所述第一干路上串联设置有一个功率MOS管，所述第二干路上串联设置有一个功率MOS管，每条所述支路上串联设置有两个功率MOS管；
[0016]所述第一干路的第一端分别与所述电流源的第一端和所述主动均衡电源的第一端连接；
[0017]所述第二干路的第一端分别与所述电流源的第二端和所述主动均衡电源的第二端连接；
[0018]奇数节电池对应的支路的第二端均与所述第一干路的第二端连接；
[0019]第1节电池的负极对应的支路以及偶数节电池对应的支路的第二端均与所述第二干路的第二端连接。
[0020]优选的，在上述电池主动均衡ASIC芯片中，所述均衡开关矩阵电路模块中的功率MOS管为N型功率MOS管。
[0021]优选的，在上述电池主动均衡ASIC芯片中，所述开关控制模块包括：信号输出单元、信号接口单元和多个控制单元；
[0022]所述信号输出单元的输出端与所述信号接口单元的输入端连接，所述信号接口单元的输出端与所述控制单元的输入端连接，且一个所述控制单元的输出端对应一个所述信号接口单元的输出端，所述控制单元的输出端与所述均衡开关矩阵电路模块中的功率MOS管的栅极连接；
[0023]所述信号输出单元的第一输入端与所述通讯接口模块，所述信号输出单元的第二输入端与所述温度保护模块连接；
[0024]所述信号输出单元用于输出控制所述控制单元工作状态的第一控制信号，所述控制单元基于所述第一控制信号输出控制所述均衡开关矩阵电路模块中功率MOS管工作状态的第二控制信号。
[0025]优选的，在上述电池主动均衡ASIC芯片中，所述开关控制模块还包括：定时器保护单元；
[0026]所述信号输出单元的第三输入端与所述定时器保护单元连接；
[0027]所述定时器保护单元用于依据对电池进行均衡处理的时间和/或所述池主动均衡ASIC芯片过温至恢复的时间，控制所述信号输出单元的工作状态。
[0028]优选的，在上述电池主动均衡ASIC芯片中，所述控制单元包括：第一电阻、第二电阻、二极管、第一MOS管和第二MOS管；
[0029]所述第一电阻的第一端与所述第一MOS管的栅极连接，且连接节点与所述信号接口单元的输出端连接；
[0030]所述第一电阻的第二端与所述第一信号接口单元的第一端连接，且连接节点接地；
[0031]所述第一MOS管的第二端分别与所述第二电阻的第一端、所述二极管的阳极和所
述第二MOS管的栅极连接；
[0032]所述第二电阻的第二端、所述二极管的阴极和所述第二MOS管的第一端均与所述电源转换模块的高压输出端连接；
[0033]所述第二MOS管的第二端与所述均衡开关矩阵电路模块中对应的功率MOS管的栅极连接。
[0034]优选的，在上述电池主动均衡ASIC芯片中，所述第一MOS管为N型功率MOS管，所述第二MOS管为P型功率MOS管。
[0035]优选的，在上述电池主动均衡ASIC芯片中，所述温度保护模块包括：或门单元和多个温度保护单元，所述温度保护单元的输出端与所述或门单元的输入端连接，所述或门单元的输出端作为所述温度保护模块的输出端；
[0036]所述温度保护单元包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、热敏电阻和比较器；
[0037]所述第三电阻的第一端与所述第五电阻的第一端连接，且连接节点与所述电源转换模块的低压输出端连接；
[0038]所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端连接，且连接节点与所述比较器的第一输入端连接；
[0039]所述第五电阻的第二端与所述热敏电阻的第一端连接，且连接节点与所述比较器的第二输入端连接；
[0040]所述第四电阻的第二端和所述热敏电阻的第二端分别接地；
[0041]所述比较器的输出端作为所述温度保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池主动均衡ASIC芯片，其特征在于，所述电池主动均衡ASIC芯片包括：电源转换模块、由功率MOS管组成的均衡开关矩阵电路模块、开关控制模块、温度保护模块和通讯接口模块；所述均衡开关矩阵电路模块的第一端与电池组的输入端连接，第二端与主动均衡电源连接，第三端与所述温度保护模块连接，第四端与所述开关控制模块连接，所述电池组包括n节串联的电池，n＞1，且n为正整数；所述电池组中第n节电池的正极与所述电源转换模块的输入端连接，所述电源转换模块的高压输出端与所述均衡开关矩阵电路模块和所述开关控制模块连接，低压输出端与所述温度保护模块和所述通讯接口模块连接；所述均衡开关矩阵电路模块用于对所述电池组中的任意一节电池进行均衡；所述开关控制模块用于控制所述均衡开关矩阵电路模块中功率MOS管的开关状态；所述温度保护模块用于对所述均衡开关矩阵电路模块中的功率MOS管进行温度保护；所述通讯接口模块用于与外部系统进行通信。2.根据权利要求1所述的电池主动均衡ASIC芯片，其特征在于，所述电源转换模块包括：升压电路单元和降压电路单元；所述升压电路单元的输入端和所述降压电路单元的输入端连接，作为所述电源转换模块的输入端；所述升压电路单元的输出端作为所述电源转换模块的高压输出端；所述降压电路单元的输出端作为所述电源转换模块的低压输出端。3.根据权利要求1所述的电池主动均衡ASIC芯片，其特征在于，第1节电池的负极作为所述电池主动均衡ASIC芯片的内部接地端。4.根据权利要求1所述的电池主动均衡ASIC芯片，其特征在于，所述均衡开关矩阵电路模块包括：第一干路、第二干路、n+1条支路和电流源；所述电池组中每节电池的正极与一条支路的第一端连接，且第1节电池的负极也与一条支路的第一端连接；所述第一干路上串联设置有一个功率MOS管，所述第二干路上串联设置有一个功率MOS管，每条所述支路上串联设置有两个功率MOS管；所述第一干路的第一端分别与所述电流源的第一端和所述主动均衡电源的第一端连接；所述第二干路的第一端分别与所述电流源的第二端和所述主动均衡电源的第二端连接；奇数节电池对应的支路的第二端均与所述第一干路的第二端连接；第1节电池的负极对应的支路以及偶数节电池对应的支路的第二端均与所述第二干路的第二端连接。5.根据权利要求1所述的电池主动均衡ASIC芯片，其特征在于，所述均衡开关矩阵电路模块中的功率MOS管为N型功率MOS管。6.根据权利要求1所述的电池主动均衡ASIC芯片，其特征在于，所述开关控制模块包括：信号输出单元、信号接口单元和多个控制单元；所述信号输出单元的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋佩，周国鹏，赵健，蔡宗霖，严晓，赵恩海，马妍，吴运凯，
申请(专利权)人：上海玫克生储能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：