一種具有二次保護功能的模擬非均衡bms保護板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電池保護電路領(lǐng)域，具體涉及用于電動自行車的電池管理系統(tǒng)(BMS)保護板。
【背景技術(shù)】
[0002]電池管理系統(tǒng)用于實時監(jiān)測單體電池電壓、電流大小和溫度的變化，防止電池出現(xiàn)過充電和過放電以及充放電大電流的產(chǎn)生，能夠提高電池的利用率，延長電池的使用壽命O
[0003]模擬非均衡BMS保護板為其中一種保護板，由硬件電路實現(xiàn)，采用集成鋰電管理IC及擴展功率MOS管的管理方式。集成鋰電管理IC檢測對應(yīng)的單體鋰電池的電壓、溫度、及電池組電流，依據(jù)既定參數(shù)實時判別電池組狀態(tài)，給出正?；蛘弑Ｗo(過充、過放、過溫、過流)信號，功率MOS管根據(jù)集成鋰電管理IC給出的信號執(zhí)行導(dǎo)通或者關(guān)斷主充、放電回路，從而實現(xiàn)對鋰電池的保護。
[0004]傳統(tǒng)BMS保護板在出現(xiàn)充放電電流過大時，容易對鋰電池性能造成不良影響。針對這一問題，目前常用的一種方式是在保護板外充放電回路線上串接保險，防止異常大電流出現(xiàn)時，可及時切斷回路，保護鋰電池的安全，這種保護板如圖1。
[0005]但是，目前采用的保護板存在如下缺陷:
[0006]1、方式比較單一，當(dāng)保護板主芯片或MOS管等器件失效時，無法起保護作用，會引起鋰電池起火爆炸等安全事故；
[0007]2、鋰電池出現(xiàn)異常充放電(電流異常、保護板在鋰電保護IC設(shè)定單體電壓保護范圍內(nèi)未保護)時保護板無法起到切斷回路作用。
[0008]因此，目前所采用的用于電動自行車的電池管理系統(tǒng)的保護板存在很嚴(yán)重的安全隱患，不能在異常充放電或者保護板主芯片或MOS管等器件失效時有效地保護電池及周邊環(huán)境的安全。
【實用新型內(nèi)容】
[0009]針對目前電池管理系統(tǒng)保護板所存在的問題，本發(fā)明的目的是提供新的保護板，其能夠:
[0010]1、當(dāng)電池發(fā)生異常放電(低于鋰電保護IC設(shè)定的單體過放保護電壓值)時，通過二次保護電路實現(xiàn)切斷回路并保護
[0011]2、當(dāng)電池發(fā)生異常充電(高于鋰電保護IC設(shè)定的單體過充保護電壓值)時通過二次保護電路實現(xiàn)切斷回路并保護；
[0012]3、當(dāng)保護板主芯片或MOS管等器件失效時，仍然能夠及時切斷電路，實現(xiàn)對電池的保護。
[0013]具體而言，本實用新型提供一種具有二次保護功能的模擬非均衡BMS保護板，其特征在于，所述模擬非均衡BMS保護板包括:鋰電保護主芯片IC1、鋰電保護冗余芯片IC2、充電開關(guān)、放電開關(guān)、檢流電阻、熔斷式保護電路，所述模擬非均衡BMS保護板用于對電動自行車的電池組進行過充放保護，
[0014]所述充電開關(guān)用于控制所述充電器與所述電池組之間的導(dǎo)通與關(guān)斷；
[0015]所述放電開關(guān)用于控制所述負(fù)載與所述電池組之間的導(dǎo)通與關(guān)斷；
[0016]所述檢流電阻與所述電池組串聯(lián)連接，用于將所述電池組的充放電流反饋至所述鋰電保護主芯片ICl ；
[0017]所述熔斷式保護電路串聯(lián)連接在所述電池組的充放電回路中；
[0018]所述鋰電保護主芯片ICl和所述鋰電保護冗余芯片IC2分別接收來自所述電池組的每個節(jié)點的電壓信號，并獲取每節(jié)電池的電壓值，所述鋰電保護主芯片ICI分別與所述充電開關(guān)和所述放電開關(guān)相連，并用于控制其開關(guān)，所述鋰電保護冗余芯片IC2與所述熔斷式保護電路相連，用于控制所述熔斷式保護電路的熔斷。
[0019]優(yōu)選地，所述模擬非均衡BMS保護板還包括RC濾波電路，所述鋰電保護主芯片ICl和所述鋰電保護冗余芯片IC2通過所述RC濾波電路監(jiān)測所述電池組中每個單體電池的電壓。
[0020]優(yōu)選地，所述模擬非均衡BMS保護板還包括溫度開關(guān)，所述溫度開關(guān)用于監(jiān)測保護板以及周圍環(huán)境的溫度，當(dāng)所述溫度開關(guān)測得的溫度超過溫度閾值時，所述溫度開關(guān)導(dǎo)通并向所述鋰電保護主芯片ICI提供反饋。
[0021]優(yōu)選地，所述鋰電保護主芯片ICl基于所述溫度開關(guān)提供的反饋信號、所述電池組中每個單體電池的電壓、所述檢流電阻反饋的所述電池組的充放電流控制所述充電開關(guān)和所述放電開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷。
[0022]優(yōu)選地，所述鋰電保護主芯片ICl和所述鋰電保護冗余芯片IC2針對所述電池組中每個單體電池的電壓設(shè)定閾值，并且所述鋰電保護冗余芯片IC2的單體過充過放保護電壓閾值范圍寬于所述鋰電保護主芯片IC1。
[0023]優(yōu)選地，所述熔斷式保護電路還包括熔斷開關(guān)、第一熔斷保險F1、第二熔斷保險F2、邏輯電路，所述第一熔斷保險F1、第二熔斷保險F2與所述電池組串聯(lián)連接，所述熔斷開關(guān)一端連接在所述第一熔斷保險Fl和第二熔斷保險F2的連接點，另一端接地，所述邏輯電路用于控制所述熔斷開關(guān)，當(dāng)所述電池組中每個單體電池的電壓超過所述鋰電保護主芯片ICl設(shè)定的相應(yīng)閾值并達到所述鋰電保護冗余芯片IC2設(shè)定的相應(yīng)閾值時，所述鋰電保護冗余芯片IC2控制所述熔斷開關(guān)導(dǎo)通，以使得所述熔斷式保護電路熔斷，且當(dāng)出現(xiàn)充電器異常出現(xiàn)大電流，超過F2設(shè)定的允許最大電流時，所述第二熔斷保險F2熔斷，保護電池組與充電器。
[0024]優(yōu)選地，所述放電開關(guān)為放電MOS管，所述充電開關(guān)為充電MOS管。
[0025]優(yōu)選地，所述鋰電保護主芯片ICl采用ML5235-004和所述鋰電保護冗余芯片IC2采用 ML5235-005。
[0026]有益效果
[0027]1、本實用新型使用單體保護電壓等級不同的冗余鋰電保護IC2和熔斷式電路實現(xiàn)二次保護功能；
[0028]2、熔斷式電路采用T型雙保險電路，出現(xiàn)異常大電流(超過保護板設(shè)定的最大電流值)保護鋰電池的同時，也可保護充電器；
[0029]3、當(dāng)鋰電保護IC和MOS管失效時，異常充放電(超出保護板設(shè)定的單體保護電壓值范圍)時，可及時切斷回路，充分保護鋰電池包的安全性和可靠性。
【附圖說明】
[0030]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中所采用的保護板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2示出了本實用新型的保護板的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3示出了本實用新型的保護板的工作流程示意圖。
【具體實施方式】
[0033]本發(fā)明一個實施例的原理示意圖如圖2所示。保護板(或稱保護電路)包括鋰電保護主芯片ICl、冗余芯片IC2、放電MOS管G2、充電MOS管G3、檢流電阻、熔斷式保護電路等。
[0034]如圖中所示，本實施例在原有硬件保護電路的基礎(chǔ)上，加了一重熔斷式保護電路，采用兩套單體充放電電壓保護值等級不同的鋰電保護ICl (ML5235-004)實時監(jiān)測單體電池電壓，IC2 (ML5235-005)實時監(jiān)測單體電池電壓并控制熔斷式保護電路。
[0035]如圖所示，電池組(或稱電池包)、檢流電阻、放電MOS管G2、充電MOS管G3依次串聯(lián)連接。充電MOS管G3連接充電器的一個輸入，充電器的另一輸入經(jīng)熔斷式保護電路連接電池組的正極。放電MOS管的漏極連接負(fù)載的一端，負(fù)載的另一端經(jīng)熔斷式保護電路連接電池組的正極。
[0036]ICl和IC2均接收來自電池各個節(jié)點的電壓信號，這里所提到的電池節(jié)點指的是任意兩節(jié)電池之間的節(jié)點，以及電池組兩端的節(jié)點，通過這些節(jié)點可以確定每節(jié)電池的電壓。
[0037]ICl輸出兩路驅(qū)動信號放電驅(qū)動信號DOl和充電驅(qū)動信號C01，二者分別控制放電MOS管G2、充電MOS管G3，電池組正常工作時，放電MOS管G2與充電MOS常通。
[0038]IC2 (ML5235-005)與ICl (ML5235-004)采用不同型號的芯片，IC2比ICl設(shè)置更寬的單體過充過放保護電壓閾值范圍。在本實施例中，ICi中設(shè)定的具體閾值為單體過充電壓4.25V、過放2.8V、充電過流12±4厶、放電過流45±5厶、溫度保護75±5°C。而IC2中設(shè)定的各種閾值分別為:單體過充電壓4.3V、單體過放電壓2.7V。
[0039]IC2也輸出兩路驅(qū)動信號放電驅(qū)動信號D02和充電驅(qū)動信號C02，兩路驅(qū)動型經(jīng)邏輯電路用于控制熔斷開關(guān)G1，邏輯電路的工作方式為:當(dāng)放電驅(qū)動信號D02和充電驅(qū)動信號C02均為高電平時，輸出低電平，當(dāng)兩路信號中的一路為低電平時，輸出高電平。一旦邏輯電路輸出高電平，則Gl導(dǎo)通，使得電池組暫時短路并熔斷保險絲F1。
[0040]所述檢流電阻用于將電池組的充放電流反饋至所述鋰電保護主芯片IC1。此外，保護板還可以包括RC濾波電路，鋰電保護主芯片ICl通過所述RC濾波電路監(jiān)測所述電池組中每個單體電