CN209119842U - 一种四轮电动车锂电池控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种四轮电动车锂电池控制电路，属于锂电池充放电控制技术领域，特别涉及一种具有充放电保护功能的电动车的控制电路，包括与电机控制器连接的放电接口、与充电器连接的充电接口以及电池包，还包括DC‑DC模块、继电器KM1和开关SB；其中，放电接口的正极和负极分别与电池包的端子B+和B‑连接，充电接口与电池包连接，DC‑DC模块输入端与电池包连接，DC‑DC模块的一个输出回路中同时串有继电器KM1的线圈和开关SB，继电器KM1的常开接点串入连接放电端口与电池包之间的放电回路中。本实用新型提供了一种四轮电动车锂电池控制电路，使保证车载锂电池安全运行的情况下，降低生产成本，提高锂电池充放电控制电路的稳定性，延长锂电池保护板的使用寿命。

Description

一种四轮电动车锂电池控制电路

技术领域

本实用新型属于锂电池充放电控制技术领域，特别涉及一种具有充放电保护功能的电动车的控制电路。

背景技术

现有技术中为使锂电池达到一定的充放电电压、电流指标或者续航指标，一般将多个锂电池电芯串并联的方式组成整块锂电池，锂电池电芯在使用中需要严格控制其充放电工况。对锂电池中各个锂电池电芯充放电过程的管理或保护是通过电池管理系统，即BMS，或者锂电池保护板的形式提供的。电池管理系统包含可编程处理器和相应的传感器电路，其对车载锂电池的管理和控制比较全面，但其结构复杂、成本较高；保护板不包括可编程处理器，仅利用锂电池充放电过程中的电压、电流等电学特性对锂电池的充电和放电进行保护。

锂电池保护板和锂电池一同组成电池包，电池包向外部提供统一的接口端子。锂电池内部包括多个由锂电池电芯并联成的子串，各个子串具有公共正极和公共负极，各个子串串联成整块锂电池，首部的子串正极为锂电池的正极，尾部的子串负极为锂电池的负极。锂电池保护板包括与锂电池中各个子串对应的多个保护电路，每个保护电路分别与其对应子串的正极或负极连接，锂电池保护板还包括一个充放电公共端子，电池包的接口端子包括与锂电池正极连接的端子B+和与锂电池保护板的充放电公共端子连接的P-，充电器或者电机控制器通过端子P-和B+对电池包内的锂电池充电或者放电，充电电流和放电电流均经过端子P-从而达到保护锂电池的目的。电池包一般作为整体生产和安装，充电器或者电机控制器通过连接电池包的端子B+和端子P-对锂电池进行充电或者放电，锂电池的放电电流和充电电流均经过锂电池保护板从而实现锂电池保护板对锂电池的充放电保护。锂电池保护板按照按照锂电池的子串数量和充放电电流的大小进行匹配选取。如额定工况1A的锂电池，应选用1.2A以上的锂电池保护板。

四轮电动车功率要求较两轮或其他轻型电动车高，因此车载锂电池的充放电电流一般较大，同时四轮电动车的制动时也会产生较大的冲击电流，这些电流都必然经过锂电池保护板，容易影响锂电池保护板的实际使用寿命，进一步影响电池包的整体寿命。

实用新型内容

本实用新型的发明目的是提供一种四轮电动车锂电池控制电路，使保证车载锂电池安全运行的情况下，降低生产成本，提高锂电池充放电控制电路的稳定性，延长锂电池保护板的使用寿命。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种四轮电动车锂电池控制电路，包括与电机控制器连接的放电接口、与充电器连接的充电接口以及电池包，还包括DC-DC模块、继电器KM1和开关SB；其中，电池包的端子B+、B-和P-分别引出自电池包内锂电池的正极、锂电池的负极和与锂电池保护板的端子P-，放电接口的正极和负极分别与电池包的端子B+和B-连接，充电接口的正极和负极分别与电池包的端子B+和P-连接，DC-DC模块输入端的正极和负极分别与电池包的端子B+和P-连接，DC-DC模块的一个输出回路中同时串有继电器KM1的线圈和开关SB，继电器KM1的常开接点串入连接放电端口与电池包之间的回路中。

进一步的，DC-DC模块为车载DC-DC模块，继电器KM1为车载继电器，开关SB为钥匙开关，钥匙开关的ON档接点与继电器KM1的线圈串入在DC-DC模块的同一个输出回路中。

进一步的，继电器KM1的常开接点串在放电端口的正极和电池包的端子B+之间。

对上述技术方案进一步的改进在于，电路中还包括继电器KM2，继电器KM2的常闭接点串在DC-DC模块的输入端和电池包的端子B+和P-的连接回路中，继电器KM2的线圈两端分别与充电器的DC12V输出端的正极和负极连接。

因此，本实用新型具有如下有益效果：（1）电路安全，可靠性高；（2）容易对现有产品进行技术改造；（3）降低四轮电动车生产成本和使用中维护成本；（3）延长了锂电池保护板的使用寿命。

附图说明

图1是现有技术中四轮电动车锂电池控制电路；

图2是本实用新型一个实施例的电路原理图；

图3是本实用新型一个实施例的电路原理图；

图4是本实用新型一个实施例中锂电池保护板的电路原理图；

图5是本实用新型一个实施例中锂电池保护板的电路原理图。

具体实施方式

由于本文所公开的各种示例的部件可被定位成多种不同的取向，方向术语仅用于说明目的，而并非旨在进行限制。还应当理解，附图中所示示例以及本文中用来描述其的特定语言并非旨在限制本公开的范围。本文所示特征的变型和进一步修改以及本文所示原理的附加应用应视为落入本公开的范围内。

现有技术的四轮电动车中，由于电池包一般只引出锂电池的正极B+和保护板的负极充放电公共端子P-，充电器和电机控制器都通过连接电池包的B+和P-对电池包中的锂电池充电或者放电，并通过钥匙开关控制电机控制器和电池包之间回路的通断。这种控制电路连接简单，但是对电池包中锂电池保护板的过电流能力有一定要求，否则将不能正常对电池包中的锂电池进行充电放电。

本实用新型首先改动了电池包的接口端子结构，从电池包内引出了锂电池的负极B-，使电池包的接口端子具有端子B+、P-和B-，并采用新的锂电池控制电路，实现了原有电路的功能。如图1所示，现有技术中锂电池控制电路采用只具有端子B+和P-的电池包，模块U1为电池包内的锂电池保护板，锂电池的负极只与锂电池保护板连接并不引出至电池包外，充电接口的接点1和接点2分别连接充电器的输出正极和输出负极，放点接口的接点3和接点4分别连接电机控制器的输入正极和输入负极，开关SB为电动车的钥匙开关，当开关SB拨至ON档时接通放电回路。从图中可以看出，充电器和电机控制器同时与电池包的端子B+和P-连接，充电电流和放电电流都要全部通过锂电池保护板，而对于四轮电动车制动时的大电流也会经过电机控制器回馈给电池包，相当于向电池包充电，因此，电池包中必须选用功率较大的锂电池保护板。如图4、图5所示的两种常见型号锂电池保护板的电路原理图，现有技术中，锂电池保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器件FUSE、PTC、NTC、ID、存储器等。其中控制IC，在一切正常的情况下控制MOS开关导通，使电芯与外电路导通，而当电芯电压或回路电流超过规定值时，它立刻控制MOS开关关断，保护电芯的安全；图中可以看出锂电池保护板都具有分别与锂电池正负极连接的端子B+和B-，以及作为电池包输入输出接口的端子P+和P-，其中端子P+与端子B+短接并连接到电池包的接口端子上，而端子B-与P-之间连接有控制回路导通性能的MOS开关，从锂电池保护板端子P+引出的电池包端子在本申请中标记为电池包接口端子的端子B+，在一些情况下也可以从锂电池的正极B+直接引出电池包的端子B+，在电路原理上不作区分，本领域技术人员可以根据锂电池保护板的原理及接口标准结合本申请实施例选用各种通用型号的锂电池保护板以实施本申请的技术方案。

下面通过具体实施例说明如何配合改进后的电池包通过新的锂电池控制电路。

实施例一

如图2所示，一种四轮电动车锂电池控制电路，用于与四轮电动车的充电器和电机控制器连接，在充电器向电池包充电期间或者电池包向电机控制器放电期间控制和保护电池包正常工作。

本实施例的锂电池控制电路包括与电机控制器连接的放电接口、与充电器连接的充电接口、电池包、DC-DC模块、继电器KM1和开关SB。其中，电池包从内部引出了端子B+、B-和P-，端子B+为电池包内锂电池的正极，端子B-为电池包内锂电池的负极，端子P-为电池包内锂电池保护板的端子P-。

充电接口的正极接点1和负极接点2分别与电池包的端子B+和P-连接，当充电接口的充电器工作时，通过电池包的端子B+端子P-向锂电池充电，充电电流经过锂电池保护板U1.

放电接口的正极接点3和负极接点4分别与电池包的端子B+和B-连接，接点3和电池包的端子B+之间还串有继电器KM1的常开接点，该常开接点用于控制电池包的放电回路，当KM1吸合时，放电回路建立。本实用新型的另一实施例中，继电器KM1的常开接点也可以串在接点4和电池包的端子B-之间。

DC-DC模块U2为车载DC-DC模块，该模块一般用于四轮电动车上报警器、显示器、点烟器等直流设备的供电，DC-DC模块U2输入端的正极和负极分别与电池包的端子B+和P-连接，DC-DC模块U2的一个输出回路中同时串有继电器KM1的线圈和开关SB，DC-DC模块U2的其他输出回路仍可以接其他车载用电设备，继电器KM1的常开接点串入连接放电端口与电池包之间的回路中。继电器KM1为车载继电器，一般位于电动车统一位置的继电器板上，以方便检修更换各个继电器。开关SB为钥匙开关，钥匙开关的ON档接点与继电器KM1的线圈串入在DC-DC模块U2上述同一个输出回路中。

本实施例的电路可以实现以下功能：1、电池包状态正常时，电池包的端子B+和P-始终有直流输出，DC-DC模块U2的输出端也始终有直流电压，此时如果需要电动车启动时，将钥匙开关SB拨至ON档继电器KM1线圈通电，继电器KM1常开接点吸合，导通放电回路，电机控制器可以正常工作；需要电动车停止运行时，将钥匙开关SB拨至OFF档切断继电器KM1线圈即可；2、在任意时刻，如果因充电造成电池包异常，锂电池保护板工作，充电接口无法通过电池包的端子B+和P-向锂电池充电，如果因放电造成电池包异常，锂电池保护板工作，B+与P-之间无输出电压，DC-DC模块U2无输出电压，继电器KM1的常开接点断开，放电回路也会断开，电机控制器无法继续使用电池包供电。

实施例二

如图3所示，本实施例与实施例一的区别在于，还包括继电器KM2，继电器KM2的常闭接点串在DC-DC模块的输入端和电池包的端子B+和P-的连接回路中，继电器KM2的线圈两端分别与充电器通讯口的DC12V输出端的正极接点5和负极结点6连接。

本实施例特别适用于具有大功率车载DC-DC模块的四轮电动车，在可以实现实施例一的功能的基础上，本实施例还具有以下功能：当四轮电动车的充电器工作时，其通讯口将输出12V直流信号，与通讯口连接的继电器KM2的线圈将工作，继电器KM2的常闭接点断开，即断开了DC-DC模块的输入回路，DC-DC模块停止输出，继电器KM1的常开接点复位切断放电回路。该功能的意义在于：1、避免了充电和放电同时工作；2、当采用实施例一中的电路时，如果DC-DC模块U2额定功率较小，当出现放电保护时，锂电池保护板会动作，减小输出，此时DC-DC模块也会减小输出并使KM1动作，但DC-DC模块功率较大，内部漏电流较大，会使锂电池保护板始终处于保护状态，从而阻止从外部向电池包充电；当DCDC模块U2功率较大时，出现放电保护时，锂电池保护板会动作，立即断开输出，但DC-DC模块功率较大，保护板会一直处于带负载状态，会使锂电池保护板始终处于分断保护状态，从而也阻止从外部向电池包充电，采用实施例二的电路后，一旦充电器工作，将强制切断DC-DC模块的输入即切断负载，使锂电池保护板处于空载状态，保护板可以自恢复导通或充电激活导通，从而实现正常充电。

Claims (4)

1.一种四轮电动车锂电池控制电路，包括与电机控制器连接的放电接口、与充电器连接的充电接口以及电池包，其特征在于：还包括DC-DC模块、继电器KM1和开关SB；其中，电池包的端子B+、B-和P-分别引出自电池包内锂电池的正极、锂电池的负极和与锂电池保护板的端子P-，放电接口的正极和负极分别与电池包的端子B+和B-连接，充电接口的正极和负极分别与电池包的端子B+和P-连接，DC-DC模块输入端的正极和负极分别与电池包的端子B+和P-连接，DC-DC模块的一个输出回路中同时串有继电器KM1的线圈和开关SB，继电器KM1的常开接点串入连接放电端口与电池包之间的放电回路中。

2.根据权利要求1所述的一种四轮电动车锂电池控制电路，其特征在于：所述DC-DC模块为车载DC-DC模块，所述继电器KM1为车载继电器，所述开关SB为钥匙开关，钥匙开关的ON档接点与继电器KM1的线圈串入在DC-DC模块的同一个输出回路中。

3.根据权利要求1所述的一种四轮电动车锂电池控制电路，其特征在于：继电器KM1的常开接点串在放电端口的正极和电池包的端子B+之间。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种四轮电动车锂电池控制电路，其特征在于：包括继电器KM2，继电器KM2的常闭接点串在DC-DC模块的输入端和电池包的端子B+和P-的连接回路中，继电器KM2的线圈两端分别与充电器的DC12V输出端的正极和负极连接。