CN109524946A - 一种bms电池保护系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种BMS电池保护系统，所述BMS电池保护系统至少包括锂电池模组、放电电路、监测控制电路和负载端，其中所述锂电池模组经放电电路与负载端相连，并由监测控制电路完成放电电路及负载端的电路导通控制。本发明BMS电池保护系统的电路结构设置，使得锂电池模组的充电放电都是经过继电器来完成，从而降低了保护系统的故障率，降低了电池的维护成本。并且，本系统电源放电过程是以关闭负载来实现，从而减少了放电电路中继电器的实用频率，降低了继电器的故障发生率，并且避免了传统电瓶保护装置中若放电电路上电压及电流传感器检测到电路短路或过载时即控制放电电路中MOS功率管的损坏，避免了断开继电器时电流过大从而产生开关拉弧导致开关触点老化失效的问题。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种BMS电池保护系统。
背景技术
随着国家对新能源汽车的大力推动，新能源电动车得到了快速的发展。动力电池的电池包越做越大，电芯的数量也越来越多。由于在设计过程中，所有电芯是相互串联形成高压的，然后将各个模组串联或并联加上外壳结构设计成Pack电池包。由于锂电池本身的电压特性必须配合锂电池保护板或者锂电池保护系统才能安全使用。锂电池保护系统主要功能：当电池放电电压降低到一定值时切断电池回路，避免电池电压低于规定的值而损坏电池特性，降低电池使用寿命。充电时单串或者电池包电压高于规定值切断充电电压，防止过充电损坏电池和发生安全事故。
传统充电电池放电过程中，在电路上电压及电流监测器检测到电路短路或过载时，即控制放电电路中的开关断开，但是在断路过程中容易因电流过大从而产生拉弧，而拉弧现象极易导致开关触点老化失效，从而使得电池保护系统不能正常工作。因此，亟需一种具有高寿命和高稳定性的电池保护系统。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种BMS电池保护系统，所述电池保护系统至少包括锂电池模组、放电电路、监测控制电路和负载端，其中所述锂电池模组经放电电路与负载端相连，并由监测控制电路完成放电电路及负载端的电路导通控制；其中，所述监测控制电路至少包括电流传感器、电压监测器、电池智能管理器和第三继电器，所述电流传感器设置于所述锂电池模组负极端线路上，并经数据线与所述电池智能管理器相连，完成锂电池模组输出电流及输入电流检测；所述电压监测器经导线分别与锂电池模组正极端口与负极端口相连，并经数据线与所述电池智能管理器相连，完成锂电池模组电压信息检测；所述第三继电器设置于负载端点火电路上并经数据线与所述电池智能管理器相连，由所述电池智能管理器完成控制。
根据一个优选的实施方式，所述第三继电器为常开式继电器。
根据一个优选的实施方式，所述放电电路上还设有第二继电器，所述第二继电器经数据线与所述电池智能管理器相连，由所述电池智能管理器完成控制。
根据一个优选的实施方式，所述第二继电器为常闭式大功率继电器。蓄电池正常使用时第二继电器为备战状态不工作。
根据一个优选的实施方式，所述监测控制电路还设有GPS定位模块，所述GPS定位模块经数据线与所述电池智能管理器相连。
根据一个优选的实施方式，所述监测控制电路还设有扬声器，所述扬声器经数据线与所述电池智能管理器相连。
根据一个优选的实施方式，所述电池保护系统还包括充电电路，所述充电电路包括第一充电端和第二充电端，所述第一充电端经导线与所述锂电池模组正极端相连，所述第二充电端经导线与所述锂电池模组的负极端相连。
根据一个优选的实施方式，所述第一充电端与所述锂电池模组的负极端之间的导线上设有第一继电器，所述第一继电器经数据线与所述电池智能管理器相连，由所述电池智能管理器完成控制。
根据一个优选的实施方式，所述第一继电器为常开式继电器。
根据一个优选的实施方式，所述第一充电端与所述锂电池模组的负极端之间的导线上还设有电流传感器。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明BMS电池保护系统的电路结构设置，使得锂电池模组的充电都是经过继电器102来完成，放电是经过继电器109或继电器106来完成从而降低了保护系统的故障率，降低了电池的维护成本。并且，本系统电源放电过程是以继电器109关闭负载来实现，只有非正常情况放电电路中继电器106才工作，从而降低了继电器106的故障发生率，并且避免了传统电瓶保护装置中若放电电路上电压及电流传感器检测到电路短路或过载时即控制放电电路中的开关断开，避免了断开开关时电流过大从而产生开关拉弧导致开关触点老化失效的问题。
附图说明
图1为本发明保护系统原理示意图；
图中，101-锂电池模组，101a-第一锂电池，101b-第二锂电池，101n-第n锂电池，102-第一继电器，103a-第一充电端，103b-第二充电端，104-电流传感器，105-电压监测器，106-第二继电器，107-电池智能管理器，108-GPS定位模块，109-第三继电器，110-扬声器，111-控制器，112-调速器，113-电机，114-点火开关。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，但本发明的保护范围不局限于以下所述，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例：
一种BMS电池保护系统，如图1所示。所述BMS电池保护系统至少包括锂电池模组101、充电电路、放电电路、监测控制电路和负载端，所述锂电池模组101用于为负载端提供电能。所述充电电路用于实现充电端与所述锂电池模组101的连接，从而为锂电池模组101提供充电所需电能。所述放电电路用于实现由锂电池模组101向负载端输出电能。所述监测控制电路用于完成对充电电路和放电电路的电流检测以及对锂电池模组101的电压监测，并根据监测结果，控制充电电路、放电电路以及负载点火电路的导通或断开。
优选地，所述锂电池模组101由若干锂电池串联构成，如图1所示，所述锂电池模组101的至少包括第一锂电池101a、第二锂电池101b和第n锂电池101n串联构成。
优选地，充电电路包括第一充电端103a和第二充电端103b。所述第一充电端103a经导线与所述锂电池模组101负极端相连，所述第二充电端103b经导线与所述锂电池模组101的正极端相连。通过第一充电端103a和第二充电端103b经继电器102外接的充电器或或充电单元完成对锂电池模组101的充电。
优选地，所述第一充电端103a与所述锂电池模组101的负极端之间的导线上还设有电流传感器104，用于完成在充电过程中锂电池模组充电电流信息的监控。
进一步地，所述第一充电端103a与所述锂电池模组101的负极端之间的导线上设有第一继电器102。所述第一继电器102经数据线与电池智能管理器107相连。由所述电池智能管理器107完成第一继电器102的导通或断开控制。例如，在对锂电池模组101进行充电过程中，电池智能管理器107检测到电流传感器104监测到的线路电流大于预设电流值或电压值时，控制第一继电器102断开充电电路，从而实现对锂电池模组101内各电池的保护。
优选地，第一继电器102为常开式继电器。在充电电路对锂电池模组101进行充电时由所述电池智能管理107控制第一继电器102闭合实现充电电路导通。由于所述第一继电器102为常开式继电器，使得在充电电流过载,电压过高时或电池智能管理器107因为损坏不能工作时，都能使得第一继电器102断开充电电路。从而避免了在电池智能管理器107损坏时给锂电池模组101各电池造成的损坏。
优选地，锂电池模组101经放电电路与负载端相连，实现由锂电池模组101为所述负载端供电。同时，由监测控制电路完成放电电路及负载端的电路导通或短路控制。
优选地，所述监测控制电路至少包括电流传感器104、电压监测器105、电池智能管理器107和第三继电器109。所述电流监测器104用于实现对放电时锂电池模组101放电电流的监测以及在对锂电池模组101进行放电时电流的监测。电压监测器105用于实现对锂电池模组101或锂电池模组101内各个锂电池进行电压信息监测。
优选地，电流传感器104设置于所述锂电池模组101负极端线路上，并经数据线与所述电池智能管理器107相连。完成锂电池模组101输出电流及输入电流检测。
优选地，电压监测器105经导线分别与锂电池模组正极端口与负极端口相连，并经数据线与所述电池智能管理器107相连。完成锂电池模组101电压信息检测。
优选地，第三继电器109设置于负载端点火电路上，用于控制负载端点火电路的导通与断路控制。所述第三继电器109经数据线与所述电池智能管理器107相连，由所述电池智能管理器107完成第三继电器109导通与断路控制。
优选地，所述第三继电器109为常开式继电器。负载端点火时，第三继电器109闭合完成点火电路导通。在负载端通电运行时，若电池智能管理器107经电流传感器104和电压监测器105监测到放电电路电流值和锂电池模组101的电压值处于预设的正常值区间内，所述第三继电器109保持闭合，维持负载端点火电路的导通。
若电池智能管理器107经电流传感器104和电压监测器105监测到放电电路电流值或锂电池模组101的电压值偏离于预设的正常值区间内，由电池智能管理器107控制第三继电器109进行断开，断开负载端点火电路完成负载端的熄火，若电池智能管理器107故障，则常开继电器109断开从而起到保护负锂电池的目的。同时，通过关闭负载，从而负载端不再消耗电能，也即是保护了锂电子模组101以及放电电路。
从而避免了传统电瓶保护装置中若放电电路上电压及电流传感器检测到电路短路或过载时即控制放电电路中的开关断开，避免了断开开关时电流过大从而产生开关拉弧导致开关触点老化失效的问题。
同时，第三继电器109的关闭后设置延时1秒关闭第二继电器106，使得电池放电过程中，若在电路上电压及电流传感器检测到电路短路或过载时即使第三继电器109不工作，第二继电器106也能对放电电路进行断开。
进一步地，放电电路上还设有第二继电器106，所述第二继电器106经数据线与所述电池智能管理器107相连，由所述电池智能管理器107完成第二继电器106的导通或断开控制。
优选地，电池智能管理器107在电流监测器104和电压监测器105监测到放电电路电流值或锂电池模组101的电压值偏离于预设的正常值区间内时，控制第三继电器109进行断开关闭负载后1s再控制第二继电器106断开放电电路
即是，在负载端关闭后，负载端不再消耗电能，从而通过电池智能管理器107控制第二继电器106断开放电电路，从而不会发生放电电路中仍存在电流造成第二继电器106关闭时产生拉弧的现象，也即完成了对放电电路的保护。
优选地，所述第二继电器106为常闭式继电器。即是，第二继电器106在不需耗电的情况下为常闭式结构，维持电路导通。直至需要进行断路操作时，由电池智能管理器107提供电信号进行断路操作。即是，第二继电器106在导通时不需进行工作从而不耗电，仅在需要断路时才开始工作并耗电，从而大大降低了本电池保护系统的功耗，并且由于第二继电器106的工作时间短，从而增加了本电池保护系统的实用寿命。
优选地，所述监测控制电路还设有GPS定位模块108，所述GPS定位模块108经数据线与所述电池智能管理器107相连。从而用户通过GPS定位模块108可以完成本电池的定位，以避免电池发生丢失而无法寻回的问题，从而大大提高了本设置有本监测电路的电池防盗能力。
优选地，所述监测控制电路还设有扬声器110，所述扬声器110经数据线与所述电池智能管理器107相连。所述扬声器110能够完成对电池智能管理器107采集的电流信息、电压信息甚至锂电池模组101的电量信息进行播报，从而让用户能够随时了解电池的剩余电量情况，提高用户使用电池的友好度。
优选地，所述电池智能管理器107内置有时钟模块，用户可以自行设置第二继电器106或第三继电器109的导通时间，从而可以实现电池或电动车的按时间信息出租。例如，设置5小时后断开第二继电器106或第三继电器109，从而导致在电池在放电5小时后，放电电路或点火电路的断路，从而实现负载端的关闭。
同时，用户还可以通过对电池智能管理器107内存储的日志数据进行下载，完成数据分析。
优选地，本系统涉及的负载端至少包括控制器111、调速器112、电机113和点火开关114。控制器111用于完成电机113线路导通及调速控制。调速器112用于完成对电极113进行调速。点火开关114用于完成对负载的点火控制。
优选地，控制器111上至少设有5个连接端口，分别为负极连接端口、正极连接端口、点火端口、电机连接端口和调速端口。
优选地，控制器111经正极连接端口经放电电路与锂电池模组101正极相连。控制器经负极连接端口和放电电路与锂电池模组101负极相连。
优选地，控制器111经点火端口与点火电路相连，所述点火电路经放电电路与锂电池模组101负极相连。所述点火电路上设有点火开关114，用户通过点火开关114完成负载端的点火和熄火控制。所述点火电路上还设有第三继电器109，在负载处于工作情况下，电池智能管理器107可以通过控制第三继电器109完成点火电路的断路控制，使得负载端熄火。
优选地，控制器111经电机连接端与电极113相连，作为电机113的正极输入。所述电机113还经放电电路与锂电池模组101负极相连，作为电机113的负极输入。
优选地，控制器111经调速端口与调速器112相连，通过调速器112完成对电机113的速度控制。
优选地，负载端工作流程为：通过点火电路的导通，实现控制器111内正极连接端口与负极连接端口的导通从而进入工作状态。在控制器111进入工作状态后，实现了电机113与锂电池模组101正极的导通，从而使得电机113可以开始工作，并且通过调速器112可以完成对电机113的调速。同时，负载端的熄火或断电可以通过断开点火开关114和/或第三继电器109实现。
本发明电池保护系统的电路结构设置，使得锂电池模组的充电放电都是经过继电器来完成，从而降低了保护系统的故障率，降低了电池的维护成本。并且，本系统电源放电过程是以关闭负载来实现，从而减少了放电电路中继电器的实用频率，降低了继电器的故障发生率，并且避免了传统电瓶保护装置中若放电电路上电压及电流传感器检测到电路短路或过载时即控制放电电路中的开关断开，避免了断开开关时电流过大从而产生开关拉弧导致开关触点老化失效的问题。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种BMS电池保护系统，其特征在于，所述电池保护系统至少包括锂电池模组(101)、放电电路、监测控制电路和负载端，其中所述锂电池模组(101)经放电电路与负载端相连，并由监测控制电路完成放电电路及负载端的电路导通控制；
其中，所述监测控制电路至少包括电流传感器(104)、电压监测器(105)、电池智能管理器(107)和第三继电器(109)，
所述电流传感器(104)设置于所述锂电池模组(101)负极端线路上，并经数据线与所述电池智能管理器(107)相连，完成锂电池模组(101)输出电流及输入电流检测；
所述电压监测器(105)经导线分别与锂电池模组(101)正极端口与负极端口相连，并经数据线与所述电池智能管理器(107)相连，完成锂电池模组(101)电压信息检测；
所述第三继电器(109)设置于负载端点火电路上并经数据线与所述电池智能管理器(107)相连，由所述电池智能管理器(107)完成控制。
2.如权利要求1所述的一种BMS电池保护系统，其特征在于，所述第三继电器(109)为常开式继电器。
3.如权利要求1所述的一种BMS电池保护系统，其特征在于，所述放电电路上还设有第二继电器(106)，所述第二继电器(106)经数据线与所述电池智能管理器(107)相连，由所述电池智能管理器(107)完成控制。
4.如权利要求3所述的一种BMS电池保护系统，其特征在于，所述第二继电器(106)为常闭式大功率继电器。
5.如权利要求1所述的一种BMS电池保护系统，其特征在于，所述监测控制电路还设有GPS定位模块(108)，所述GPS定位模块(108)经数据线与所述电池智能管理器(107)相连。
6.如权利要求1所述的一种BMS电池保护系统，其特征在于，所述监测控制电路还设有扬声器(110)，所述扬声器(110)经数据线与所述电池智能管理器(107)相连。
7.如权利要求1所述的一种BMS电池保护系统，其特征在于，所述BMS电池保护系统还包括充电电路，所述充电电路包括第一充电端(103a)和第二充电端(103b)，所述第一充电端(103a)经导线与所述锂电池模组(101)负极端相连，所述第二充电端(103b)经导线与所述锂电池模组(101)的正极端相连。
8.如权利要求7所述的一种BMS电池保护系统，其特征在于，所述第一充电端(103a)与所述锂电池模组(101)的负极端之间的导线上设有第一继电器(102)，所述第一继电器(102)经数据线与所述电池智能管理器(107)相连，由所述电池智能管理器(107)完成控制。
9.如权利要求8所述的一种BMS电池保护系统，其特征在于，所述第一继电器(102)为常开式继电器。
10.如权利要求8所述的一种BMS电池保护系统，其特征在于，所述第一充电端(103a)与所述锂电池模组(101)的负极端之间的导线上还设有电流传感器(104)。
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|---|---|---|---|---|
| CN111755763A (zh) * | 2020-07-13 | 2020-10-09 | 上海金脉电子科技有限公司 | Bms功能安全控制系统及控制方法 |
| CN111755763B (zh) * | 2020-07-13 | 2024-01-16 | 上海金脉电子科技有限公司 | Bms功能安全控制系统及控制方法 |
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