均流电路及均流装置的制作方法

1.本实用新型涉及电气技术领域，尤其涉及一种均流电路及均流装置。


背景技术：

2.目前，市场上有很多储能产品、低速电动汽车、电动自行车、电动摩托车、电动特种车等，都用到锂电池，基本都是十几串到二十几串。电池管理系统受空间限制，大多采用了mos管来做开关。
3.参照图1，在大功率大电流工作的回路中，电路板上的走线阻抗就不得不考虑了。因为充放电mos管qa1
‑
qan和qb1
‑
qbn都是内阻比较小的，基本在几个毫欧，甚至是1毫欧。而电路板上的走线阻抗都有可能达到几个毫欧，甚至比充放电mos管的内阻要大，此时就必须要考虑走线阻抗。
4.在充电时，假设流过放电mos管qa1的电流产生的电压是ua1，流过放电 mos管qa2的电流产生的电压是ua2，流过走线阻抗rb1的电流产生的电压是 ub1，流过走线阻抗rd1的电流产生的电压是ud1，则由ua1＝ub1 ua2 uc1可知，流过放电mos管qa1的电流远大于流过放电mos管qa2的电流，因为以下回路都是并联关系：qa1、rb1
‑
qa2
‑
rc1、rb1
‑
rb2
‑
qa3
‑
rc2
‑
rc1、rb1
‑
rb2
‑
rb3 －qa4
‑
rc3
‑
rc2
‑
rc1
……
，总共有n条回路并联，每条回路的电压都和qa1的两端的电压相等，但每条回路的阻抗都远大于qa1的阻抗，所以流过放电mos 管qa1电流要远大于流过其它放电mos管的电流。从放电mos管qa1流出的电流流向以下回路：qb1、rc1
‑
qc2
‑
rd1、rc1
‑
rc2
‑
qb3
‑
rd2
‑
rd1、 rc1
‑
rc2
‑
rc3
‑
qb4
‑
rd3
‑
rd2
‑
rd1
……
，所以在所有充放电mos管中，流过放电 mos管qa1的电流是最大的，而所有充放电mos管的型号都是一样的，故充放电mos管的内阻一样，则放电mos管qa1的功率和发热量最大。
5.因采样电阻rd与所有mos管是串联关系，所以流过所有mos的总电流与流过功率电阻rd的电流相等。采样电阻rd承受的功率也是相当大的，由于采样电阻rd是贴在电路板上的，散热性差，发热量大，使得采样电阻rd极易老化，内阻变大，电流采样精度也会变差，功率变小，相同的电流条件下，发热量会更大，造成恶性循环，所以采样电阻rd易因发热过大而烧坏。
6.同理，在放电时，放电mos管qb1的功率和发热量最大，由于流过每个 mos管的电流不同，从而导致部分mos管因电流过大被烧坏。
7.上述内容仅用于辅助理解本实用新型的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素：

8.本实用新型的主要目的在于提出一种均流电路及均流装置，旨在解决流过每条支路的电流不均衡的技术问题。
9.为实现上述目的，本实用新型提出一种均流电路，所述电路包括：控制器和n个并联均流模块，各并联均流模块之间并联连接，且相邻的并联均流模块之间通过预设长度的
导线相连，n为大于或等于2的整数；
10.其中，所述并联均流模块包括：采样电阻单元、放电mos管单元和充电 mos管单元；
11.所述采样电阻单元的第一端与外部电池负端连接，所述采样电阻单元的第二端与所述放电mos管单元的源极连接；
12.所述放电mos管单元的漏极和所述充电mos管单元的源极连接；
13.所述控制器与所述并联均流模块连接；
14.其中，第n个所述并联均流模块的充电mos单元的漏极与外部负载连接。
15.可选地，所述控制器的第一输出端与所述放电mos管单元的栅极连接；所述控制器的第二输出端与所述充电mos管单元的栅极连接。
16.可选地，所述放电mos管单元和所述充电mos管单元的mos管为相同型号的n沟道增强型mos管。
17.可选地，所述采样电阻单元的采样电阻为阻值相等的同型号电阻。
18.可选地，各预设长度的导线的等效阻抗相同。
19.可选地，所述n个并联均流模块中至少有一个并联均流模块的采样电阻单元与所述控制器的输入端连接。
20.为实现上述目的，本实用新型还提出一种均流装置，所述均流装置包括如上文所述的均流电路。
21.本实用新型技术方案通过提出一种均流电路，该电路包括控制器和n个并联均流模块，各并联均流模块之间并联连接，且相邻的并联均流模块之间通过预设长度的导线相连，n为大于等于2的整数；其中，所述并联均流模块包括：采样电阻单元、放电mos管单元和充电mos管单元；所述采样电阻单元的第一端与外部电池负端连接，所述采样电阻单元的第二端与所述放电mos管单元的源极连接；所述放电mos管单元的漏极和所述充电mos管单元的源极连接；所述控制器与所述并联均流模块连接；其中，第n个所述并联均流模块的充电 mos单元的漏极与外部负载连接，由于本实用新型是通过将n个相同的并联均流模块之间并联连接，每个并联均流模块包括采样电阻单元、放电mos单元和充电mos单元，采样电阻的第一端和外部电池负端连接，第n个并联均流模块的充电mos单元的漏极与外部负载连接，解决了现有技术中在考虑导线阻抗时电池管理系统的mos管并联，流过每条支路的电流不均衡的技术问题，实现了支路均流的技术效果。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
23.图1为本实用新型电路现有技术的电路结构示意图；
24.图2为本实用新型均流电路一实施例的示意图；
25.图3为本实用新型均流电路一实施例的电路结构示意图。
26.附图标号说明：
[0027][0028][0029]
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0030]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0031]
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0032]
另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
[0033]
本实用新型提出一种均流电路。
[0034]
参照图2，在本实用新型实施例中，所述均流电路，包括控制器和n个并联均流模块，各并联均流模块之间并联连接，且相邻的并联均流模块之间通过预设长度的导线相连，n为大于或等于2的整数；
[0035]
其中，所述并联均流模块包括：采样电阻单元、放电mos管单元和充电 mos管单元。
[0036]
可以理解的是，本实施例的电路可应用于电池管理系统，本实施例包括n 个并联
均流模块m1～mn，各个并联均流模块之间并联连接，每个并联均流模块的采样电阻单元、放电mos管单元和充电mos管单元都是并排放置，每个并联均流模块包含的单元和各单元之间的连接关系相同。
[0037]
可以理解的是，预设长度的导线是根据该均流电路的应用场景确定，所述导线可以是普通导线，也可以是印制线路，各相邻并联均流模块之间的预设长度的导线的阻抗相同。
[0038]
所述采样电阻单元的第一端与外部电池负端连接，所述采样电阻单元的第二端与所述放电mos管单元的源极连接；
[0039]
所述放电mos管单元的漏极和所述充电mos管单元的源极连接。
[0040]
可以理解的是，以图2中的一个并联均流模块m1为例可知，该并联模块包括采样电阻单元rs1、放电mos管单元qd1和充电mos管单元qc1，采样电阻单元rs1的一端和外部电池负端b
‑
连接并通过预设长度的导线和其余并联均流模块的采样电阻单元连接，采样电阻单元rs1的另一端与充电mos管单元 qd1的源极连接，放电mos管单元qd1的漏极和充电mos管单元qc1的源极连接，放电mos管单元qc1的漏极通过预设长度的导线和其余并联均流模块放电mos管单元的漏极连接。
[0041]
所述控制器与所述并联均流模块连接；
[0042]
其中，第n个所述并联均流模块的充电mos单元的漏极与外部负载连接。
[0043]
可以理解的是，控制器和并联均流模块m1～mn连接，以控制充电mos管单元qc1～qcn和放电mos管单元qd1～qdn的导通，并接收均流电路的采样电流，在本实施例中，第n个并联均流模块mn的充电mos管单元qcn的漏极和外部负载连接，其余并联均流模块的充电mos管单元的漏极通过预设长度的导线与外部负载连接。
[0044]
应理解的是，参照图1和图2可知，相对于现有技术，本实施例中并联均流电路和外部负载的连接点从并联均流模块m1的充电mos管单元qc1的漏极改到并联均流模块mn的充电mos管单元qcn的漏极，而且每个并联均流模块之间相互独立，每个并联均流模块都有一个采样电阻单元。
[0045]
本实施例通过提出一种均流电路，该电路包括控制器和n个并联均流模块，各并联均流模块之间并联连接，且相邻的并联均流模块之间通过预设长度的导线相连，n为大于等于2的整数；其中，所述并联均流模块包括：采样电阻单元、放电mos管单元和充电mos管单元；所述采样电阻单元的第一端与外部电池负端连接，所述采样电阻单元的第二端与所述放电mos管单元的源极连接；所述放电mos管单元的漏极和所述充电mos管单元的源极连接；所述控制器与所述并联均流模块连接；其中，第n个所述并联均流模块的充电mos单元的漏极与外部负载连接，各并联均流模块的放电mos单元和充电mos单元的mos 管型号和内阻相等，各采样电阻单元的采样电阻的型号和阻值相同，由于本实用新型是通过将n个相同的并联均流模块之间并联连接，每个并联均流模块包括采样电阻单元、放电mos单元和充电mos单元，采样电阻的第一端和外部电池负端连接，第n个并联均流模块的充电mos单元的漏极与外部负载连接，使得流过每一通道的电流相等，解决了现有技术中在考虑走线阻抗时，流过支路的电流不均衡的技术问题，实现了支路均流的技术效果。
[0046]
进一步地，参照图3，上述均流电路，所述控制器的第一输出端与所述放电 mos管单元的栅极连接；所述控制器的第二输出端与所述充电mos管单元的栅极连接。
[0047]
可以理解的是，控制器的第一输出端与n个并联均流模块的放电mos管单元qd1～qdn的栅极连接，控制n个放电mos管单元的导通，控制器的第二输出端与n个并联均流模块的充电mos管单元qc1～qcn的栅极连接，控制n个充电mos管单元的导通。
[0048]
进一步地，上述均流电路，所述放电mos管单元和所述充电mos管单元的mos管为相同型号的n沟道增强型mos管。
[0049]
可以理解的是，n个并联均流模块的放电mos管单元和充电mos管单元都是相同型号的n沟道增强型mos管，故每个放电mos管单元和充电mos 管单元的mos管内阻相等。
[0050]
进一步地，上述均流电路，所述采样电阻单元的采样电阻为阻值相等的同型号电阻。
[0051]
可以理解的是，n个并联均流模块，其中每个并联均流模块的采样电阻单元的采样电阻的阻值和信号都相同。
[0052]
进一步地，上述均流电路，各预设长度的导线的等效阻抗相同。
[0053]
可以理解的是，相邻的并联均流模块之间通过预设长度的导线并联连接，且相邻的并联均流模块之间连接的预设长度的导线的等效阻抗相等。
[0054]
进一步地，上述均流电路，所述n个并联均流模块中至少有一个并联均流模块的采样电阻单元与所述控制器的输入端连接。
[0055]
可以理解的是，采样电阻单元是用来采集各并联均流模块的电流的，由于每个并联均流模块的电流相等，因此在进行电流采样时，控制器的输入端至少和一个采样电阻单元连接即可进行并联均流模块的电流采样。
[0056]
由以上可知，n个并联均流模块并联连接，参照图1，计算每个通道上的阻抗，通道1,即a1
‑
c1
‑
cn通道，电流流过rs1、qd1、qc1、rc1、rc2
……
rc(n
‑
1)，则通道1回路的总阻抗如公式4，通道2回路的总阻抗如公式5，以此类推，通道n回路的总阻抗如公式6。
[0057]
r1＝rs1 rqd1 rqc1 rc1 rc2
……
rc(n
‑
1)公式4
[0058]
r2＝ra1 rs2 rqd2 rqc2 rc2
……
rc(n
‑
1)公式5
[0059]
rn＝ra1 ra2
……
ra(n
‑
1) rsn rqdn rqcn公式6
[0060]
因为每个并联均流电路的采样电阻单元的采样电阻为阻值相等的同型号电阻，则rs1＝rs2＝
……
＝rsn；每个放电mos管单元和充电mos管单元的mos 管内阻相等，则rqd1＝rqd2＝
……
＝rqdn，rqc1＝rqc2＝
……
＝rqcn；相邻的并联均流模块之间连接的预设长度的导线的等效阻抗相等，则ra1＝rc1， ra2＝rc2，
……
，ra(n
‑
1)＝rc(n
‑
1)，所以每个通道的总阻抗也相等，即有： r1＝r2＝
……
rn。
[0061]
每路通道上的电压，在充电时，每路通道的电流是从b
‑
流到p
‑
。在放电时，每路通道的电流是从p
‑
流到b
‑
。所以流过每路通道的电压都是b
‑
与p
‑
之间的电压，假设是ubp。
[0062]
每路通道上的电流，通道1的电流i1可由公式7求得，通道2的电流i2可由公式8求得，以此类推，通道n的电流i
n
可由公式9求得：
[0063][0064]
[0065][0066]
因为r1＝r2＝
……
rn，所以每路通道上的电流都相等，即有i1＝i2＝
……
i
n
。
[0067]
由于流过每路通道的电流相等，采样电阻单元的采样电阻是阻值相同的同型号电阻，所以每路通道中采样电阻单元的采样电阻的实际功率相等。
[0068]
充电mos管单元和放电mos管单元：由于流过每路通道的电流相等，充电mos管单元和放电mos管单元的mos管是相同型号的mos管，内阻也相等，故每路通道中的充电mos管单元和放电mos管单元的实际功率相等。
[0069]
为实现上述目的，本实用新型还提出一种均流装置，所述均流装置包括如上所述的均流电路。该均流电路的具体结构参照上述实施例，由于本均流装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
[0070]
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。