FET控制装置和方法与流程

fet控制装置和方法
技术领域
1.本技术要求于2019年11月26日在韩国提交的韩国专利申请no.10
‑
2019
‑
0153701的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
2.本公开涉及一种fet控制装置和方法，并且更具体地，涉及一种用于准确地控制fet的操作状态的fet控制装置和方法。


背景技术：

3.近来，对诸如笔记本计算机、摄像机和便携式电话的便携式电子产品的需求已急剧地增加，并且已认真地发展了电动车辆、储能电池、机器人、卫星等。因此，正在积极地研究允许重复充电和放电的高性能电池。
4.目前可商购的电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂电池等。其中，锂电池引入注目，因为它们与镍基电池相比几乎没有记忆效应并且具有非常低的自放电率和高能量密度。
5.同时，如果向电池组提供这样的电池，则可以将从电池输出的电流或流入电池的电流流过的主继电器设置在电池组的主充电/放电路径上。
6.例如，如果对主继电器应用包括漏极端子、源极端子和栅极端子的n沟道mosfet，则只有当源极端子与栅极端子之间的电压差等于或大于特定电平时，漏极端子和源极端子才可以被电连接。在这种情况下，如果源极端子和栅极端子连接到公共接地，则可以通过调整施加到栅极端子的电压来控制fet的操作状态。然而，如果源极端子和栅极端子未连接到公共接地，则存在不考虑施加到源极端子的电压就不能控制fet的操作状态的问题。也就是说，为了准确地控制fet的操作状态，有必要自适应地调整施加到栅极端子的电压以对应于施加到源极端子的电压。


技术实现要素：

7.技术问题
8.本公开被设计来解决现有技术的问题，因此本公开致力于提供一种用于通过自适应地调整施加到fet的电压以对应于fet的源极端子的电压来准确地控制fet的操作状态的fet控制装置和方法。
9.本公开的这些及其他目的和优点可以从以下详细描述中被理解并且将从本公开的示例性实施例中变得更充分地显而易见。另外，将容易地理解，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求中示出的手段及其组合来实现。
10.技术方案
11.在本公开的一个方面中，提供了一种用于控制包括漏极端子、栅极端子和源极端子的fet的操作状态的fet控制装置，该fet控制装置包括：电容器，该电容器被配置成通过放电线在栅极端子与源极端子之间与fet并联连接；电压源，该电压源被配置成通过充电线电连接到电容器并且被配置成在充电线被电连接时对电容器充电；测量单元，该测量单元
被配置成测量源极端子的电压和电容器的电压；以及控制单元，该控制单元被配置成从测量单元接收源极端子的电压和电容器的电压，基于源极端子的电压设定目标电压，通过电连接充电线由电压源对电容器充电直到电容器的电压等于或高于目标电压为止，并且在电容器被完全充电之后通过电连接放电线来控制fet的操作状态。
12.控制单元可以被配置成通过将预设阈值电压和源极端子的电压相加来设定目标电压。
13.阈值电压可以被预先设定为栅极端子与源极端子之间的电压差，其将fet的操作状态转换为接通状态。
14.放电线可以被配置成包括：第一单元线，该第一单元线具有被配置成连接栅极端子和电容器的一端的第一开关；以及第二单元线，该第二单元线具有被配置成连接源极端子和电容器的另一端的第二开关。
15.充电线可以包括：第三单元线，该第三单元线具有被配置成连接电容器的一端和电压源的正极端子的第三开关；以及第四单元线，该第四单元线具有被配置成连接电容器的另一端和电压源的负极端子的第四开关。
16.电容器的一端可以被配置成连接在第一开关与第三开关之间。
17.电容器的另一端可以被配置成连接在第二开关与第四开关之间。
18.控制单元可以被配置成同时地控制第一开关和第二开关的操作状态并且同时地控制第三开关和第四开关的操作状态。
19.控制单元可以被配置成在电容器被完全充电之后，每预定控制周期电连接充电线和放电线中的任何一个并且电断连其另一个。
20.预定控制周期可以是被设定成将电容器的电压维持为等于或高于目标电压的周期。
21.当源极端子的电压发生改变时，控制单元可以被配置成将目标电压重设以对应于源极端子的所改变的电压并且基于所重设的目标电压改变预定控制周期。
22.测量单元可以被配置成进一步测量漏极端子的电压。
23.控制单元可以被配置成从测量单元接收漏极端子的电压并且通过基于fet的操作状态比较漏极端子的电压和源极端子的电压来诊断fet是否具有故障。
24.在本公开的另一方面中，也提供了一种电池组，包括根据本公开的一个方面的fet控制装置。
25.在本公开的再一方面中，也提供了一种用于控制包括漏极端子、栅极端子和源极端子的fet的操作状态的fet控制方法，该fet控制方法包括：测量源极端子的电压和与fet并联连接的电容器的电压的电压测量步骤；基于在电压测量步骤中测量的源极端子的电压来设定目标电压的目标电压设定步骤；对电容器充电使得电容器的电压变得等于或高于目标电压的电容器充电步骤；以及通过使用在电容器充电步骤中被完全充电的电容器来控制fet的操作状态的fet操作状态控制步骤。
26.有利效果
27.根据本公开的一个方面，可以使用电容器来根据源极端子的电压自适应地控制施加到栅极端子的电压。因此，即使当源极端子未连接到接地但连接到外部负载时，也存在可以平稳地且准确地控制fet的操作状态的优点。
28.另外，根据本公开的一个方面，存在可以对fet的栅极端子施加特定范围内的电压的优点。
29.本公开的效果不限于上述效果，并且本领域的技术人员将从所附权利要求中清楚地理解本文中未提到的其他效果。
附图说明
30.附图图示本公开的优选实施例并且与前面的公开内容一起，用来提供对本公开的技术特征的进一步理解，因此，本公开未被解释为限于附图。
31.图1是示意性地示出根据本公开的实施例的fet控制装置的图。
32.图2是示例性地示出包括根据本公开的实施例的fet控制装置的电池组的配置的图。
33.图3是示出当电容器在包括根据本公开的实施例的fet控制装置的电池组中被充电时的示例性配置的图。
34.图4是示出当电容器在包括根据本公开的实施例的fet控制装置的电池组中被放电时的示例性配置的图。
35.图5是示出在根据本公开的实施例的fet控制装置中改变电容器的电压的示例的图。
36.图6是示出在根据本公开的实施例的fet控制装置中改变电容器的电压的另一示例的图。
37.图7是示意性地示出根据本公开的另一实施例的fet控制装置的图。
具体实施方式
38.应该理解，说明书和所附权利要求中使用的术语不应该被解释为限于一般和词典含义，而是在本发明人被允许适当地定义术语以获得最好说明的原则的基础上，基于与本公开的技术方面相对应的含义和构思来解释。
39.因此，本文提出的描述只是仅用于图示目的的优选示例，不旨在限制本公开的范围，所以应该理解，在不脱离本公开的范围的情况下，能对其做出其他等同物和修改。
40.附加地，在描述本公开时，当认为相关已知元件或功能的详细描述致使本公开的关键主题模糊时，在本文中省略详细描述。
41.包括诸如“第一”、“第二”等的序数的术语可以用于在各种元件当中区分一个元件与另一元件，但是不旨在通过术语来限制元件。
42.贯穿说明书，当一部分被称为“包括”或“包含”任何元件时，除非另外具体地陈述，否则意味着该部分还可以包括其他元件，而不排除其他元件。
43.此外，说明书中描述的术语“控制单元”是指处理至少一个功能或操作的单元，可以由硬件、软件、或硬件和软件的组合实现。
44.另外，贯穿说明书，当一部分被称为“连接”到另一部分时，不限于它们“直接连接”的情况，而是还包括它们利用在其之间插置另一元件而“间接连接”的情况。
45.在下文中，将参考附图详细地描述本公开的优选实施例。
46.图1是示意性地示出根据本公开的实施例的fet控制装置100的图。图2是示例性地
示出包括根据本公开的实施例的fet控制装置100的电池组1的配置的图。
47.这里，fet 20是场效应晶体管，并且参考图2，fet 20可以包括漏极端子d、栅极端子g和源极端子s。
48.优选地，fet 20可以采用金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)。优选地，fet 20可以采用n沟道mosfet。在下文中，假定了fet 20是n沟道mosfet。
49.参考图1，根据本公开的实施例的fet控制装置100可以包括电容器110、电压源120、测量单元130和控制单元140。
50.电容器110可以被配置成通过放电线在栅极端子g与源极端子s之间与fet 20并联连接。这里，放电线是指连接电容器110的一端c1和fet 20的栅极端子g的线，以及连接电容器110的另一端c2和fet 20的源极端子s的线。也就是说，放电线指示当电容器110被放电时通过其朝向fet 20输出存储在电容器110中的电流的线。
51.参考图2，电池组1可以包括电池单体10、fet 20和fet控制装置100。fet 20可以串联连接在电池组1的正极端子p 与电池单体10的正极端子之间。
52.具体地，fet 20的漏极端子d可以直接连接到电池单体10的正极端子，并且fet 20的源极端子s可以直接连接到电池组1的正极端子p 。另外，电容器110的一端c1可以连接到fet 20的栅极端子g，而电容器110的另一端c2可以连接到fet 20的源极端子s。也就是说，如图2所示，电容器110可以在fet 20的栅极端子g和源极端子s之间与fet 20并联电连接。因此，电容器110以及fet 20的栅极端子g和源极端子s可以形成闭合回路。
53.同时，在图2所示的电池组1中，电池单体10是指包括负极端子和正极端子并且可以物理上分开的一个独立单体。例如，可以将一个袋型锂聚合物单体认为是电池单体10。另外，与图2不同，电池组1可以包括串联和/或并联连接的一个或多个电池单体10。也就是说，电池组1可以包括具有至少一个电池单体10的电池模块。
54.电压源120可以被配置成通过充电线电连接到电容器110。这里，充电线是指将电容器110的一端c1连接到电压源120的正极端子的线以及将电容器110的另一端c2连接到电压源120的负极端子的线。也就是说，充电线是指当电容器110被充电时从电压源120接收电流的线。
55.例如，电压源120是能够输出12[v]dc电流的电压源，并且可以是独立于电池组1中包括的电池单体10的电压源。
[0056]
参考图2，电压源120的正极端子可以连接到电容器110的一端c1，而电压源120的负极端子可以连接到电容器110的另一端c2。电容器110和电压源120可以形成闭合回路。
[0057]
另外，电压源120可以被配置成在充电线被电连接时对电容器110充电。
[0058]
例如，在图2的实施例中，如果第三开关sw3和第四开关sw4的操作状态被控制为接通状态，则电容器110可以由电压源120充电。具体地，如果第三开关sw3和第四开关sw4的操作状态被控制为接通状态，则从电压源120输出的电流可以流过由第三开关sw3、电容器110、第四开关sw4和电压源120形成的闭合回路。因此，如果充电线被电连接，则电容器110可以被充电。
[0059]
测量单元130可以被配置成测量源极端子s的电压(vs)和电容器110的电压。
[0060]
例如，参考图2，测量单元130可以连接到第二感测线sl2、第三感测线sl3和第四感测线sl4。测量单元130可以通过第二感测线sl2来测量fet 20的源极端子s的电压(vs)。另
外，测量单元130可以通过第三感测线sl3和第四感测线sl4来测量电容器110的电压。此时，测量单元130可以通过第三感测线sl3来测量电容器110的一端c1的电压，并且通过第四感测线sl4来测量电容器110的另一端c2的电压。另外，测量单元130可以通过计算电容器110的两端处的测量电压之间的差来测量电容器110的电压。
[0061]
控制单元140可以被配置成从测量单元130接收源极端子s的电压(vs)和电容器110的电压。
[0062]
控制单元140和测量单元130可以彼此连接以发送和接收信号。
[0063]
例如，参考图2，控制单元140和测量单元130通过有线线路彼此连接，使得可以彼此发送和接收信号。
[0064]
作为另一示例，与图2不同，控制单元140和测量单元130可以通过无线通信彼此连接，使得可以彼此发送和接收信号。
[0065]
测量单元130可以将源极端子s的测量电压(vs)和电容器110的电压转换成数字信号。另外，测量单元130可以将转换后的数字信号输出到连接到控制单元140的线。控制单元140可以从测量单元130接收数字信号并且通过读取所接收到的数字信号来获得由测量单元130测量的源极端子s的电压(vs)和电容器110的电压。
[0066]
控制单元140可以被配置成基于源极端子s的电压(vs)设定目标电压(vt)。
[0067]
在fet 20的情况下，只有当施加到栅极端子g的电压与施加到源极端子s的电压相比具有预定幅值或更高时，电流才可以从漏极端子d流向源极端子s。也就是说，在fet 20中，只有当栅极电压(vgs)高于预设阈值电压(vth)时，电流才可以从漏极端d流向源极端子s。这里，栅极电压(vgs)是通过从栅极端子g的电压(vg)减去源极端子s的电压(vs)所获得的电压值。另外，这里，阈值电压(vth)是预先设定使得fet 20的操作状态变成接通状态的电压值。也就是说，可以根据fet 20的规格不同地设定阈值电压(vth)。考虑fet 20的此类特性，目标电压(vt)可以是要施加到栅极端子g使得fet 20的漏极端子d和源极端子s被电连接的最小需求电压。
[0068]
控制单元140可以基于从测量单元130接收到的源极端子s的电压(vs)来设定要施加到fet 20的栅极端子g的目标电压(vt)。
[0069]
例如，假定了电连接fet 20的漏极端子d和源极端子s所需的阈值电压(vth)是3[v]并且源极端子s的测量电压(vs)是1[v]。如果根据预设阈值电压(vth)3[v]对栅极端子g施加3[v]电压，则由于作为栅极端子g的电压(vg)与源极端子s的电压(vs)之间的电压差的栅极电压(vgs)是2[v]，所以可能不将fet 20的操作状态转换为接通状态。这是源极端子s未连接到接地的情况，并且例如，在图2的实施例中，这可能是电压为1[v]的负载连接到电池组1的情况。因此，控制单元140可以通过不仅考虑源极端子s连接到接地的情况而且考虑连接另一负载的情况(例如，源极端子s的电压(vs)不为0[v]的情况)来将要施加到栅极端子g的目标电压(vt)设定为4[v]。也就是说，控制单元140可以被配置成通过将预设阈值电压(vth)和源极端子s的电压(vs)相加来设定目标电压(vt)。
[0070]
控制单元140可以被配置成通过电连接充电线来通过电压源120对电容器110充电，直到电容器110的电压变得等于或高于目标电压(vt)为止。
[0071]
参考图2，电压源120可以通过充电线电连接到电容器110并且可以被配置成在充电线被电连接时对电容器110充电。因此，控制单元140可以电连接充电线，直到电容器110
的电压变得等于或高于设定目标电压(vt)为止。
[0072]
例如，如在之前的实施例中一样，假定了阈值电压(vth)是3[v]，源极端子s的电压(vs)是1[v]，并且设定目标电压(vt)是4[v]。控制单元140可以电连接充电线，使得电容器110通过电压源120充电。另外，控制单元140可以从测量单元130连续地接收电容器110的电压以确定电容器110的电压是否变得等于或高于4[v]。
[0073]
控制单元140可以被配置成在电容器110被完全充电之后通过电连接放电线来控制fet 20的操作状态。
[0074]
优选地，控制单元140可以在阻断充电线的连接之后电连接放电线。在这种情况下，随着存储在电容器110中的电流流过放电线，可以将电容器110的电压施加到fet 20的栅极端子g。由于电容器110的电压等于或高于目标电压(vt)，栅极电压(vgs)可以等于或高于预设阈值电压(vth)。因此，fet 20的操作状态被转换为接通状态，使得从电池单体10输出的电流可以从漏极端子d流向源极端子s。
[0075]
例如，在图2的实施例中，假定了负载被连接到电池组1的正极端子p 和负极端子p
‑
。如果控制单元140电连接放电线，则fet 20的操作状态通过被充电等于或高于目标电压(vt)的电容器110转换为接通状态，并且可以将从电池单体10输出的电流通过fet 20施加到负载。
[0076]
根据本公开的实施例的fet控制装置100可以通过使用电容器110来根据源极端子s的电压(vs)控制施加到栅极端子g的电压。也就是说，fet控制装置100可以考虑到源极端子s的电压(vs)来设定要施加到栅极端子g的目标电压(vt)。因此，即使源极端子s未连接到接地而是连接到外部负载，也存在可以平稳地且准确地控制fet 20的操作状态的优点。
[0077]
同时，fet控制装置100中包括的控制单元140可以任选地包括本领域中已知用于执行在下面公开的各种控制逻辑的处理器、专用集成电路(asic)、另一芯片组、逻辑电路、寄存器、通信调制解调器和数据处理器件等。另外，当控制逻辑用软件加以实现时，可以将控制单元140实现为一组程序模块。此时，程序模块可以被存储在存储器中并且由控制单元140执行。存储器可以被设置在控制单元140之内或之外，并且可以通过各种公知手段连接到控制单元140。
[0078]
在下文中，将更详细地描述根据本公开的实施例的fet控制装置100的示例性配置。
[0079]
放电线可以被配置成包括：第一单元线，该第一单元线具有被配置成连接栅极端子g和电容器110的一端c1的第一开关sw1；以及第二单元线，该第二单元线具有被配置成连接源极端子s和电容器110的另一端c2的第二开关sw2。
[0080]
具体地，放电线可以由第一单元线和第二单元线构成。可以将用于使fet 20的栅极端子g与电容器110的一端c1之间的连接接通或断开的第一开关sw1布置在第一单元线上。另外，可以将用于使fet20的源极端子s与电容器110的另一端c2之间的连接接通或断开的第二开关sw2布置在第二单元线上。
[0081]
例如，在图2的实施例中，第一单元线可以是栅极端子g与电容器110的一端c1之间的线。可以将与栅极端子g和电容器110的一端c1串联连接的第一开关sw1布置在第一单元线上。另外，第二单元线可以是源极端子s与电容器110的另一端c2之间的线。可以将与源极端子s和电容器110的另一端c2串联连接的第二开关sw2布置在第二单元线上。
[0082]
另外，第一开关sw1和第二开关sw2的操作状态可以由控制单元140控制。
[0083]
例如，在图2的实施例中，控制单元140可以通过第一控制线cl1连接到第一开关sw1和第二开关sw2。另外，控制单元140可以通过向第一控制线cl1输出操作状态控制信号来控制第一开关sw1和第二开关sw2的操作状态。这里，操作状态控制信号可以包括用于将第一开关sw1和第二开关sw2的操作状态转换为接通状态的接通控制信号和用于将它们转换为断开状态的断开控制信号。
[0084]
充电线可以被配置成包括：第三单元线，该第三单元线具有被配置成连接电容器110的一端c1和电压源120的正极端子的第三开关sw3；以及第四单元线，该第四单元线具有被配置成连接电容器110的另一端c2和电压源120的负极端子的第四开关sw4。
[0085]
具体地，充电线可以由第三单元线和第四单元线构成。可以将用于使电压源120的一端与电容器110的一端c1之间的连接接通或断开的第三开关sw3布置在第三单元线上。另外，可以将用于使电压源120的另一端与电容器110的另一端c2之间的连接接通或断开的第四开关sw4布置在第四单元线上。这里，电压源120的一端可以是电压源120的正极端子，并且电压源120的另一端可以是电压源120的负极端子。
[0086]
例如，在图2的实施例中，第三单元线可以是电压源120的一端与电容器110的一端c1之间的线。可以将与电压源120的一端和电容器110的一端c1串联连接的第三开关sw3布置在第三单元线上。另外，第四单元线可以是电压源120的另一端与电容器110的另一端c2之间的线。可以将与电压源120的另一端和电容器110的另一端c2串联连接的第四开关sw4布置在第四单元线上。
[0087]
另外，第三开关sw3和第四开关sw4的操作状态可以由控制单元140控制。
[0088]
例如，在图2的实施例中，控制单元140可以通过第二控制线cl2连接到第三开关sw3和第四开关sw4。另外，控制单元140可以通过向第二控制线cl2输出操作状态控制信号来控制第三开关sw3和第四开关sw4的操作状态。这里，操作状态控制信号可以包括用于将第三开关sw3和第四开关sw4的操作状态转换为接通状态的接通控制信号以及用于将它们转换为断开状态的断开控制信号。
[0089]
优选地，电容器110的一端c1可以被配置成连接在第一开关sw1与第三开关sw3之间。另外，电容器110的另一端c2可以被配置成连接在第二开关sw2与第四开关sw4之间。
[0090]
例如，如果第一开关sw1与第二开关sw2的操作状态是接通状态并且第三开关sw3和第四开关sw4的操作状态是断开状态，则可以对电容器110放电。也就是说，可以朝向fet 20输出存储在电容器110中的电流。更具体地，可以朝向fet 20的栅极端子g输出存储在电容器110中的电流。
[0091]
作为另一示例，如果第三开关sw3和第四开关sw4的操作状态是接通状态并且第一开关sw1和第二开关sw2的操作状态是断开状态，则电容器110可以由电压源120充电。也就是说，可以将从电压源120输出的电流施加到电容器110。
[0092]
控制单元140可以被配置成同时地控制第一开关sw1和第二开关sw2的操作状态并且同时地控制第三开关sw3和第四开关sw4的操作状态。
[0093]
也就是说，控制单元140在电连接充电线时可以阻断放电线与电容器110之间的连接，并且在电连接放电线时可以阻断充电线与电容器110之间的连接。
[0094]
将参考图3和图4描述控制单元140控制第一开关sw1、第二开关sw2、第三开关sw3
和第四开关sw4的操作状态的示例。
[0095]
图3是示出当电容器110在包括根据本公开的实施例的fet控制装置100的电池组1中被充电时的示例性配置的图。图4是示出当电容器110在包括根据本公开的实施例的fet控制装置100的电池组1中被放电时的示例性配置的图。
[0096]
参考图3，当对电容器110充电时，控制单元140可以将第三开关sw3和第四开关sw4的操作状态控制为接通状态。具体地，控制单元140可以向第二控制线cl2输出接通控制信号并且向第一控制线cl1输出断开控制信号。在这种情况下，第一开关sw1和第二开关sw2的操作状态可以是断开状态，而第三开关sw3和第四开关sw4的操作状态可以是接通状态。电压源120、第三开关sw3、电容器110和第四开关sw4形成闭合回路，使得电容器110可以由电压源120充电。
[0097]
参考图4，当对电容器110放电以将fet 20的操作状态切换为接通状态时，控制单元140可以将第一开关sw1和第二开关sw2的操作状态控制为接通状态。具体地，控制单元140可以向第一控制线cl1输出接通控制信号并且向第二控制线cl2输出断开控制信号。在这种情况下，第一开关sw1和第二开关sw2的操作状态可以是接通状态，并且第三开关sw3和第四开关sw4的操作状态可以是断开状态。电容器110、第一开关sw1、fet 20和第二开关sw2可以形成闭合回路，使得fet 20的操作状态被转换为接通状态。
[0098]
也就是说，根据本公开的实施例的fet控制装置100可以分别包括用于对电容器110充电的单元电路和用于对电容器110放电的单元电路。另外，fet控制装置100可以对电容器110充电直到电容器110的电压变得等于或高于目标电压(vt)为止。因此，由于电容器110的电压可以基于源极端子s的电压(vs)被充电为与目标电压(vt)相对应，所以优点在于可以根据源极端子s的电压(vs)自适应地控制fet 20的操作状态。
[0099]
在电容器110被完全充电之后，控制单元140可以被配置成每预定控制周期电连接充电线和放电线中的任何一个并且电断连其另一个。
[0100]
例如，在电容器110被充电为使得电容器110的电压等于或高于目标电压(vt)之后，如果充电线被电连接以将fet 20的操作状态维持在接通状态下，则电容器110的电压将逐渐地减小。也就是说，由于连续地输出存储在电容器110中的电流，所以电容器110的电压逐渐地减小，使得电容器110的电压可能变得低于目标电压(vt)。在这种情况下，由于作为fet 20的栅极端子g的电压(vg)与源极端子s的电压(vs)之差的栅极电压(vgs)低于预设阈值电压(vth)，所以可以将fet 20的操作状态转换为断开状态。
[0101]
因此，控制单元140可以通过每预定控制周期交替地电连接充电线和放电线来将施加到fet 20的栅极端子g的电压维持在特定范围内。
[0102]
例如，如果控制单元140将第一开关sw1和第二开关sw2的操作状态控制为接通状态，则第三开关sw3和第四开关sw4的操作状态可以被控制为断开状态。另外，如果控制单元140将第一开关sw1与第二开关sw2的操作状态控制为断开状态，则第三开关sw3和第四开关sw4的操作状态可以被控制为接通状态。也就是说，如图3和图4所示，可以根据预定控制周期来转换第一开关sw1、第二开关sw2、第三开关sw3和第四开关sw4的操作状态。
[0103]
优选地，可以将预定控制周期设定为0.3ms(例如，3khz频率)至10ms(例如，100hz频率)中的任何一个。更优选地，可以将预定控制周期设定为0.5ms(例如，2khz频率)。
[0104]
图5是示出在根据本公开的实施例的fet控制装置100中电容器110的电压改变的
示例的图。
[0105]
在下文中，在图5中，假定了第一开关sw1、第二开关sw2、第三开关sw3和第四开关sw4的操作状态在t0之前的时间都是接通状态。另外，假定了基于fet 20的源极端子s的电压(vs)和预设阈值电压(vth)将目标电压(vt)设定为vt。
[0106]
参考图5，电容器110的充电可以在t0开始。例如，在t0，控制单元140可以向第二控制线cl2输出接通控制信号以将第三开关sw3和第四开关sw4的操作状态转换为接通状态。
[0107]
在t0至t2期间，可以对电容器110充电。这里，控制单元140可以电连接充电线，直到电容器110的电压变得等于目标电压(vt)或者比目标电压(vt)高特定电压(δv)。也就是说，在t1，电容器110的电压可以达到目标电压(vt)，但是控制单元140可以电连接充电线直到t2为止，使得电容器110的电压变得等于目标电压(vt)或者比目标电压(vt)高特定电压(δv)。
[0108]
这里，特定电压(δv)可以是由控制单元140预先设定的电压值。例如，特定电压(δv)可以是0[v]或更高。优选地，特定电压(δv)可以是0.1[v]。也就是说，控制单元140可以电连接充电线，使得电容器110的电压变得等于目标电压(vt)或者比目标电压(vt)高0.1[v]。
[0109]
如果放电线被电连接以对电容器110放电，则电容器110的电压减小。因此，为了防止fet 20的操作状态被意外地转换成断开状态，控制单元140可以电连接充电线直到电容器110的电压变得等于目标电压(vt)或者比目标电压(vt)高特定电压(δv)为止。
[0110]
另外，在t2至t3期间，可以对电容器110放电。在t2，控制单元140可以向第二控制线cl2输出断开控制信号以将第三开关sw3和第四开关sw4的操作状态转换为断开状态，并且向第一控制线cl1输出接通控制信号以将第一开关sw1和第二开关sw2的操作状态转换为接通状态。
[0111]
如图5所示，当电容器110被充电时(t0至t2)，电容器110的电压可以按指数方式增加，而当电容器110被放电时(t2至t3)，电容器110的电压可以按指数方式减小。因此，控制单元140可以交替地电连接充电线和放电线，使得电容器110的电压在t1至t3期间被维持为等于目标电压(vt)或在特定电压范围(δv)内高于目标电压(vt)。
[0112]
在t3之后，控制单元140可以彼此交替地电连接充电线和放电线。控制单元140可以在t3至t4期间电连接充电线，在t4至t5期间电连接放电线，在t5至t6期间电连接充电线，以及在t6至t7期间电连接放电线。这里，当充电线被电连接时，可以阻断放电线的连接，并且当放电线被电连接时，可以阻断充电线的连接。
[0113]
例如，假定预定控制周期被设定为0.5ms，控制单元140可以每0.5ms电连接充电线或放电线。也就是说，在图5的实施例中，t1、t3、t5和t7可以彼此相差0.5ms。另外，在图5的实施例中，t2、t4和t6可以彼此相差0.5ms。
[0114]
因此，根据本公开的实施例的fet控制装置100可以通过交替地电连接充电线和放电线来将电容器110的电压维持为等于或高于目标电压(vt)。另外，fet控制装置100可以将电容器110的电压恒定地维持在特定范围内，使得施加到fet 20的栅极端子g的电压被恒定地维持。因此，可以防止由过电压的施加引起的fet 20的故障。
[0115]
优选地，预定控制周期可以是被设定为使得电容器110的电压被维持为等于或高于目标电压(vt)的周期。
[0116]
具体地，可以将预定控制周期设定为对应于电容器110的电压在经充电的电容器110被放电时达到目标电压(vt)所需要的时间。
[0117]
例如，参考图5，在t0至t2，电容器110可以被充电直到电压变得等于目标电压(vt)或者比目标电压(vt)高特定电压(δv)为止。另外，控制单元140可以预先计算电容器110的电压在电容器110被放电时达到目标电压(vt)所需要的时间(t2至t3)，并且将所计算的时间设定为控制周期。这里，控制单元140可以基于电容器110的时间常数和特定电压(δv)的幅值来计算控制周期。这里，电容器110的时间常数是用于计算电容器110的充电时间和放电时间的一般术语，并且将省略其详细描述。
[0118]
另外，控制单元140可以通过每预定周期交替地电连接充电线和放电线来将电容器110的电压维持为等于或高于目标电压(vt)。
[0119]
例如，在图5的实施例中，控制单元140可以在t0、t3、t5和t7电连接充电线并且阻断放电线的连接。另外，控制单元140可以在t2、t4和t6电连接放电线并且阻断充电线的连接。
[0120]
因此，根据本公开的实施例的fet控制装置100具有对fet 20的栅极端子g施加特定范围内的电压的优点。也就是说，fet控制装置100可以将栅极电压(vgs)维持为等于或高于阈值电压(vth)，从而防止fet 20的操作状态被意外地转换为断开状态。
[0121]
如果源极端子s的电压(vs)发生改变，则控制单元140可以被配置成将目标电压(vt)重设成对应于源极端子s的改变后的电压(vs)。
[0122]
图6是示出在根据本公开的实施例的fet控制装置100中电容器110的电压改变的另一示例的图。
[0123]
图6是示出当源极端子s的电压(vs)在t3发生改变时电容器110的电压的变化的图。具体地，图6是示出与在t0的源极端子s的电压(vs)相比在t3的源极端子s的电压(vs)增加的情况的图。
[0124]
源极端子s的电压(vs)增加的情况可以对应于连接到电池组1的负载的电压增加的情况，或连接到fet 20的源极端子s的电阻器的大小减小使得施加到fet 20的源极端子s的电压增加的情况。例如，当fet 20的操作状态是断开状态时，通过电池组1的正极端子p 施加到fet 20的源极端子s的电压可以增加。在下文中，将描述源极端子s的电压(vs)增加的情况，但是也可以将根据本公开的实施例的fet控制装置100应用于源极端子s的电压(vs)减小的情况。
[0125]
参考图6的实施例，控制单元140可以设定与在t0的源极端子s的电压(vs)相对应的第一目标电压(vt1)。另外，如果源极端子s的电压(vs)在t3增加，则控制单元140可以设置与增加的源极端子s的电压(vs)相对应的第二目标电压(vt2)。在t3之后，控制单元140可以增加用于电连接充电线的时间，使得电容器110的电压变得等于所设定的第二目标电压(vt2)或者比所设定的第二目标电压(vt2)高特定电压(δv)。
[0126]
例如，假定了fet 20的阈值电压(vth)是3[v]，在t0的源极端子s的电压(vs)是1[v]，并且在t3之后的源极端子s的电压(vs)是2[v]。控制单元140可以将在t0的第一目标电压(vt1)设定为4[v]，其是阈值电压(vth)与源极端子s的电压(vs)之和。另外，控制单元140可以将在t3的第二目标电压(vt2)设定为5[v]，其是阈值电压(vth)与增加的源极端子s的电压(vs)之和。如果目标电压(vt)在t3之后未发生改变，则fet 20的栅极电压(vgs)可能低
于阈值电压(vth)。在这种情况下，fet 20的操作状态被意外地切换到断开状态，所以控制单元140可以将目标电压(vt)重设成对应于源极端子s的改变后的电压(vs)。
[0127]
另外，控制单元140可以被配置成基于经重设的目标电压(vt)改变预定控制周期。
[0128]
在图6的实施例中，在t3之后，控制单元140可以通过电连接充电线来对电容器110充电，直到电容器110的电压变得等于第二目标电压(vt2)或者比第二目标电压(vt2)高特定电压(δv)为止。另外，控制单元140可以考虑到电容器110的时间常数来计算直到完全充电的电容器110达到第二目标电压(vt2)为止花费的时间。控制单元140可以将预定控制周期改变为所计算的时间。也就是说，时间t1至t3可以是改变之前的控制周期，而时间t4至t6和t6至t8可以是改变之后的控制周期。例如，改变之前的控制周期可以是0.5ms，并且改变之后的控制周期可以是0.7ms。
[0129]
在t3之后，控制单元140可以通过基于经重设的第二目标电压(vt2)和改变后的控制周期交替地电连接充电线和放电线来控制fet20的操作状态。
[0130]
因此，根据本公开的实施例的fet控制装置100具有即使施加到fet 20的源极端子s的电压发生改变也通过自适应地改变施加到fet20的栅极端子g的电压来控制fet 20的操作状态的优点。
[0131]
测量单元130可以被配置成进一步测量漏极端子d的电压(vd)。
[0132]
例如，参考图2，测量单元130可以通过第一感测线sl1电连接到fet 20的漏极端子d。另外，测量单元130可以通过第一感测线sl1来测量漏极端子d的电压(vd)。
[0133]
控制单元140可以被配置成从测量单元130接收漏极端子d的电压(vd)。
[0134]
测量单元130可以将漏极端子d的测量电压(vd)转换成数字信号。另外，测量单元130可以将转换后的数字信号输出到连接到控制单元140的线。控制单元140可以从测量单元130接收数字信号并且通过读取所接收到的数字信号来获得由测量单元130测量的漏极端d的电压(vd)。
[0135]
另外，控制单元140可以被配置成通过基于fet 20的操作状态比较漏极端子d的电压(vd)和源极端子s的电压(vs)来诊断fet 20是否具有故障。
[0136]
具体地，控制单元140可以在电连接充电线之后比较漏极端子d的电压(vd)和源极端子s的电压(vs)。此时，如果漏极端d的电压(vd)和源极端子s的电压(vs)相同，则控制单元140可以确定fet 20的操作状态被正常地转换为接通状态。也就是说，在这种情况下，控制单元140可以诊断fet 20的状态是正常状态。如果漏极端子d的电压(vd)和源极端子s的电压(vs)不相同，则控制单元140可以诊断fet 20的状态是故障状态。特别地，控制单元140可以诊断fet 20的状态是操作状态未被转换为接通状态的接通故障状态。
[0137]
因此，根据本公开的实施例的fet控制装置100具有通过比较fet20的漏极端子d的电压(vd)和源极端子s的电压(vs)来诊断fet20是否具有故障的优点。
[0138]
另外，可以将根据本公开的fet控制装置100设置到电池组1。也就是说，根据本公开的电池组1可以包括上述fet控制装置100和至少一个电池单体10。另外，电池组1还可以包括电气设备(继电器、保险丝等)、壳体等。
[0139]
例如，参考图2，电池组1可以包括电池单体10、fet 20和fet控制装置100。这里，fet 20的漏极端子d可以连接到电池单体10的正极端子，fet 20的源极端子s可以连接到电池组1的正极端子p ，并且电容器110可以连接在fet 20的栅极端子g和源极端子s之间。
[0140]
图7是示意性地示出根据本公开的另一实施例的fet控制方法的图。
[0141]
fet控制方法可以由根据本公开的实施例的fet控制装置100执行。
[0142]
参考图7，fet控制方法可以包括电压测量步骤(s100)、目标电压设定步骤(s200)、电容器充电步骤(s300)和fet操作状态控制步骤(s400)。
[0143]
电压测量步骤(s100)是测量源极端子s的电压(vs)和并联连接到fet 20的电容器110的电压的步骤，并且可以由测量单元130执行。
[0144]
例如，在图2的实施例中，测量单元130可以通过第二感测线sl2来测量fet 20的源极端子s的电压(vs)。另外，测量单元130可以通过第三感测线sl3和第四感测线sl4来测量电容器110的电压。
[0145]
目标电压设定步骤(s200)是基于在电压测量步骤(s100)中测量的源极端子s的电压(vs)来设定目标电压(vt)的步骤，并且可以由控制单元140执行。
[0146]
控制单元140可以通过对由测量单元130测量的源极端子s的电压(vs)和fet 20的预设阈值电压(vth)进行求和来设定目标电压(vt)。
[0147]
电容器充电步骤(s300)是对电容器110充电使得电容器110的电压变得等于或高于目标电压(vt)的步骤，并且可以由控制单元140执行。
[0148]
具体地，在设定目标电压(vt)之后，控制单元140可以通过将布置在充电线上的第三开关sw3和第四开关sw4的操作状态控制为接通状态来对电容器110充电。
[0149]
另外，控制单元140可以从测量单元130接收电容器110的电压，并且将第三开关sw3和第四开关sw4的操作状态维持为接通状态，直到电容器110的电压变得等于目标电压(vt)或者比目标电压(vt)高特定电压(δv)为止。
[0150]
fet操作状态控制步骤(s400)是使用在电容器充电步骤(s300)中完全充电的电容器110来控制fet 20的操作状态的步骤，并且可以由控制单元140执行。
[0151]
控制单元140可以通过交替地电连接充电线和放电线来控制fet20的操作状态。此时，控制单元140可以通过根据预定控制周期交替地电连接充电线和放电线来将电容器110的电压维持为等于或高于目标电压(vt)。
[0152]
另外，如果在控制单元140正在控制fet 20的操作状态的同时施加到源极端子s的电压发生改变，则控制单元140可以将目标电压(vt)重设以对应于源极端子s的改变后的电压(vs)，并且基于将重设的目标电压(vt)改变预定控制周期。然后，控制单元140可以通过基于改变后的控制周期交替地电连接充电线和放电线来将电容器110的电压维持为等于或高于经重设的目标电压(vt)。
[0153]
可以将根据本公开的fet控制装置100应用于bms(电池管理系统)。也就是说，根据本公开的bms可以包括上述fet控制装置100。在此配置中，可以通过补充或添加常规bms中包括的组件的功能来实现fet控制装置100的组件中的至少一些。例如，可以将fet控制装置100的电容器110、电压源120、测量单元130和控制单元140实现为bms的组件。
[0154]
上述本公开的实施例不一定由装置和方法实现，而是也可以通过用于实现与本公开的配置相对应的功能的程序或其上记录有该程序的记录介质来实现。根据实施例的上述描述，本领域的技术人员可以容易地执行这种实现方式。
[0155]
已详细地描述了本公开。然而，应该理解，详细描述和具体示例虽然指示本公开的优选实施例，但是仅通过图示来给出，因为根据此详细描述，在本公开的范围内的各种变化
和修改对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。
[0156]
附加地，在不脱离本公开的技术方面的情况下，本领域的技术人员可以对在上文描述的本公开做出许多替换、修改和变化，并且本公开不限于上述实施例和附图，而且可以部分地或整体地选择性地组合每个实施例以允许各种修改。
[0157]
(附图标记)
[0158]
1：电池组
[0159]
10：电池单体
[0160]
20：fet
[0161]
100：fet控制装置
[0162]
110：电容器
[0163]
120：电压源
[0164]
130：测量单元
[0165]
140：控制单元