CN104917253B - Bms的充放电控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种BMS的充放电控制电路，包括电流采样模块、充电控制模块、放电控制模块和充放电隔离模块，所述电流采样模块分别与所述电池组、充电控制模块和放电控制模块连接，用于分别采集充电电流信号和放电电流信号；所述电流采样模块还与所述控制器连接并将所述充电电流信号和放电电流信号传至所述控制器；这种BMS的充放电控制电路采用磁保持直流接触器这种稳态耗电低的开关元件作为放电回路的开关，解决了大功率半导体器件价格高，易损坏等缺点，同时也降低系统功耗，而充电回路采用IGBT既可以做充电开关，也可以限流，解决了多组电池组并联环流，以及充电器不能限流正常充电故障的难题，以及新老系统，新旧电池，以及系统维护的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电池管理系统技术领域，尤其涉及一种BMS的充放电控制电路。
背景技术
电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)电池管理系统(BMS)是电池与用户之间的纽带，主要对象是二次电池。二次电池存在下面的一些缺点，如存储能量少、寿命短、串并联使用问题、使用安全性、电池电量估算困难等。电池的性能是很复杂的，不同类型的电池特性亦相差很大。电池管理系统(BMS)主要就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。随着电池管理系统的发展，也会增添其它的功能。BMS其中一个主要的功能是对串联动力锂电池组的充放电过电流保护和放电时短路电流保护，充放电循环次数记录，单节锂电池电压监测，BMS中现有的充放电控制电路大多是利用大功率的高压mos管，不但成本高，而且功率不易做的很大，可靠性很低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中BMS的充放电控制电路成本高、可靠性低的问题，本发明提供了一种BMS的充放电控制电路来解决上述问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种BMS的充放电控制电路，所述BMS包括电池组和控制器，包括电流采样模块、充电控制模块、放电控制模块和充放电隔离模块，所述电流采样模块分别与所述电池组、充电控制模块和放电控制模块连接，用于分别采集充电电流信号和放电电流信号；所述电流采样模块还与所述控制器连接并将所述充电电流信号和放电电流信号传至所述控制器；所述充电控制模块包括第一IGBT、第二IGBT、第三IGBT、第四IGBT、第一充电电感和第二充电电感，所述第一充电电感的一端与所述电流采样模块连接，另外一端与所述第一IGBT的发射极连接，所述第二IGBT的集电极接入所述第一充电电感和第一IGBT的发射极之间，所述第二IGBT的栅极和发射极与所述电池组的负极连接，所述第二充电电感的一端与所述电流采样模块连接，另外一端与所述第三IGBT的集电极连接，所述第四IGBT的发射极和栅极接入所述第二充电电感和第三IGBT的集电极之间，所述第四IGBT的集电极与所述电池组的正极连接；所述放电控制模块包括与所述电流采样模块连接的第一磁保持直流接触器和第二磁保持直流接触器；所述第一IGBT的栅极和第三IGBT的栅极均与所述控制器连接，所述控制器用于根据所述充电电流信号控制所述第一IGBT和第二IGBT的开关；所述第一磁保持直流接触器和第二磁保持直流接触器均与所述控制器连接，所述控制器用于根据所述放电电流信号控制所述第一磁保持直流接触器和第二磁保持直流接触器的通断。
作为优选，所述充电控制模块还包括用于充电短路保护的第一充电快速熔断器和第二充电快速熔断器，所述第一充电快速熔断器连接在所述电流采样模块和第一充电电感之间，所述第二充电快速熔断器连接在所述电流采样模块和第二充电电感之间。
作为优选，所述放电控制模块还包括用于放电短路保护的第一放电快速熔断器和第二放电快速熔断器，所述第一放电快速熔断器连接在所述第一磁保持直流接触器与电流采样模块之间，所述第二放电快速熔断器连接在所述第二磁保持直流接触器与电流采样模块之间。
作为优选，所述电流采样模块包括第一电流传感器和第二电流传感器，所述第一电流传感器分别与所述第一充电快速熔断器、第一放电快速熔断器和电池组的正极连接，所述第二电流传感器分别与所述第二充电快速熔断器、第二放电快速熔断器和电池组的负极连接。
作为优选，还包括充放电分离模块，所述充放电分离模块包括第一充电二极管、第二充电二极管、第一放电二极管和第二放电二极管，所述第一充电二极管连接在所述第一IGBT与电池组之间，并且所述第一充电二极管的负极与所述第一IGBT的集电极连接，所述第二充电二极管连接在所述第三IGBT与电池组之间，并且所述第二充电二极管的正极与所述第三IGBT的发射极连接；所述第一放电二极管连接在所述第一磁保持直流接触器与电池组之间，并且所述第一放电二极管的负极与所述第一磁保持直流接触器的一端连接，所述第二放电二极管连接在所述第二磁保持直流接触器与电池组之间，并且所述第二放电二极管的正极与所述第二磁保持直流接触器的一端连接。
本发明的有益效果是，这种BMS的充放电控制电路采用磁保持直流接触器这种稳态耗电低的开关元件作为放电回路的开关，解决了大功率半导体器件价格高，易损坏等缺点，同时也降低系统功耗，而充电回路采用IGBT既可以做充电开关，也可以限流，解决了多组电池组并联环流，以及充电器不能限流正常充电故障的难题，以及新老系统，新旧电池，以及系统维护的问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的BMS的充放电控制电路的最优实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
如图1所示，本发明提供了一种BMS的充放电控制电路，(BMS包括电池组和控制器，)包括电流采样模块、充电控制模块、放电控制模块和充放电隔离模块，电流采样模块分别与电池组、充电控制模块和放电控制模块连接，用于分别采集充电电流信号和放电电流信号；电流采样模块还与控制器连接并将充电电流信号和放电电流信号传至控制器；充电控制模块包括第一IGBTQ1、第二IGBTQ2、第三IGBTQ3、第四IGBTQ4、第一充电电感L1和第二充电电感L2，第一充电电感L1的一端与电流采样模块连接，另外一端与第一IGBTQ1的发射极连接，第二IGBTQ2的集电极接入第一充电电感L1和第一IGBTQ1的发射极之间，第二IGBTQ2的栅极和发射极与电池组的负极连接，第二充电电感L2的一端与电流采样模块连接，另外一端与第三IGBTQ3的集电极连接，第四IGBTQ4的发射极和栅极接入第二充电电感L2和第三IGBTQ3的集电极之间，第四IGBTQ4的集电极与电池组的正极连接；放电控制模块包括与电流采样模块连接的第一磁保持直流接触器S1和第二磁保持直流接触器S2；第一IGBTQ1的栅极和第三IGBTQ3的栅极均与控制器连接，控制器用于根据充电电流信号控制第一IGBTQ1和第二IGBTQ2的开关；第一磁保持直流接触器S1和第二磁保持直流接触器S2均与控制器连接，控制器用于根据放电电流信号控制第一磁保持直流接触器S1和第二磁保持直流接触器S2的通断，充电控制模块还包括用于充电短路保护的第一充电快速熔断器F1和第二充电快速熔断器F2，第一充电快速熔断器F1连接在电流采样模块和第一充电电感L1之间，第二充电快速熔断器F2连接在电流采样模块和第二充电电感L2之间，放电控制模块还包括用于放电短路保护的第一放电快速熔断器F3和第二放电快速熔断器F4，第一放电快速熔断器F3连接在第一磁保持直流接触器S1与电流采样模块之间，第二放电快速熔断器F4连接在第二磁保持直流接触器S2与电流采样模块之间，电流采样模块包括第一电流传感器U1和第二电流传感器U2，第一电流传感器U1分别与第一充电快速熔断器F1、第一放电快速熔断器F3和电池组的正极连接，第二电流传感器U2分别与第二充电快速熔断器F2、第二放电快速熔断器F4和电池组的负极连接；还包括充放电分离模块，充放电分离模块包括第一充电二极管D1、第二充电二极管D2、第一放电二极管D3和第二放电二极管D4，第一充电二极管D1连接在第一IGBTQ1与电池组之间，并且第一充电二极管D1的负极与第一IGBTQ1的集电极连接，第二充电二极管D2连接在第三IGBTQ3与电池组之间，并且第二充电二极管D2的正极与第三IGBTQ3的发射极连接；第一放电二极管D3连接在第一磁保持直流接触器S1与电池组之间，并且第一放电二极管D3的负极与第一磁保持直流接触器S1的一端连接，第二放电二极管D4连接在第二磁保持直流接触器S2与电池组之间，并且第二放电二极管D4的正极与第二磁保持直流接触器S2的一端连接。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (4)
1.一种BMS的充放电控制电路，所述BMS包括第一电池组、第二电池组和控制器，所述第一电池组的负极与第二电池组的正极连接，其特征在于：包括电流采样模块、充电控制模块和放电控制模块；所述电流采样模块包括第一电流传感器和第二电流传感器；所述充电控制模块包括第一IGBT、第二IGBT、第三IGBT、第四IGBT、第一充电电感和第二充电电感；所述放电控制模块包括第一磁保持直流接触器和第二磁保持直流接触器；
所述第一电流传感器的一端与所述第一电池组的正极连接，用于采集第一电池组的充电电流信号和放电电流信号；所述第一电流传感器的另一端分别与所述第一充电电感的一端和第一磁保持直流接触器的一端连接，所述第一电流传感器与所述控制器连接并将所述第一电池组的充电电流信号和放电电流信号传至所述控制器；所述第一充电电感的另外一端分别与所述第一IGBT的发射极和第二IGBT的集电极连接，所述第一磁保持直流接触器的另外一端连接在第一电池组和第二电池组之间，所述第一IGBT的集电极连接在第一电池组和第二电池组之间，所述第二IGBT的栅极和发射极连接在所述第一电池组和第二电池组之间；
所述第二电流传感器的一端与所述第二电池组的负极连接，用于采集第二电池组的充电电流信号和放电电流信号；所述第二电流传感器的另一端分别与所述第二充电电感的一端和第二磁保持直流接触器的一端连接，所述第二电流传感器与所述控制器连接并将所述第二电池组的充电电流信号和放电电流信号传至所述控制器；所述第二充电电感的另外一端分别与所述第四IGBT的发射极、第四IGBT的栅极和第三IGBT的集电极连接，所述第一磁保持直流接触器的另外一端连接在第一电池组和第二电池组之间，所述第四IGBT的集电极连接在第一电池组和第二电池组之间，所述第三IGBT的发射极连接在所述第一电池组和第二电池组之间；
所述第一IGBT的栅极和第三IGBT的栅极均与所述控制器连接，所述控制器用于根据充电电流信号控制所述第一IGBT和第三IGBT的开关；所述第一磁保持直流接触器S1和第二磁保持直流接触器S2均与所述控制器连接，所述控制器用于根据所述放电电流信号控制所述第一磁保持直流接触器S1和第二磁保持直流接触器S2的通断；
所述第一IGBT并联有一个二极管，此二极管的正极与所述第一IGBT的发射极连接，负极与所述第一IGBT的集电极连接，所述第二IGBT并联有一个二极管，此二极管的正极与所述第二IGBT的发射极连接，负极与所述第二IGBT的集电极连接，所述第三IGBT并联有一个二极管，此二极管的正极与所述第三IGBT的发射极连接，负极与所述第三IGBT的集电极连接，所述第四IGBT并联有一个二极管，此二极管的正极与所述第四IGBT的发射极连接，负极与所述第四IGBT的集电极连接。
2.如权利要求1所述的BMS的充放电控制电路，其特征在于：所述充电控制模块还包括用于充电短路保护的第一充电快速熔断器和第二充电快速熔断器，所述第一充电快速熔断器连接在所述第一电流传感器和第一充电电感之间，所述第二充电快速熔断器连接在所述第二电流传感器和第二充电电感之间。
3.如权利要求2所述的BMS的充放电控制电路，其特征在于：所述放电控制模块还包括用于放电短路保护的第一放电快速熔断器和第二放电快速熔断器，所述第一放电快速熔断器连接在所述第一磁保持直流接触器与第一电流传感器之间，所述第二放电快速熔断器连接在所述第二磁保持直流接触器与第二电流传感器之间。
4.如权利要求3所述的BMS的充放电控制电路，其特征在于：还包括充放电分离模块，充放电分离模块包括第一充电二极管、第二充电二极管、第一放电二极管和第二放电二极管，所述第一充电二极管的负极与所述第一IGBT的集电极连接，正极连接在第一电池组和第二电池组之间；所述第二充电二极管的正极与所述第三IGBT的发射极连接，负极连接在第一电池组和第二电池组之间；所述第一放电二极管的负极与所述第一磁保持直流接触器连接，正极连接在第一电池组和第二电池组之间；所述第二放电二极管的正极与所述第二磁保持直流接触器连接，负极连接在第一电池组和第二电池组之间。
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