CN209822823U - 一种bms电路板 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种BMS电路板，用于与锂电池组电性连接，所述BMS电路板包括：第一电路板；第二电路板，与所述第一电路板电性连接，所述第二电路板的第一表面与所述第一电路板相对设置；前端模拟模块，所述前端模拟模块用于采集所述锂电池组的电压数据、电流数据以及温度数据；单片机，设置在所述第一电路板上，与所述前端模拟模块通讯连接；开关控制单元，设置在所述第二电路板的第二表面上，所述开关控制单元与所述前端模拟模块电性连接，且可以与所述锂电池组电性连接，所述开关控制单元可以控制所述锂电池组的打开或者关闭；导热层，设置在所述第二电路板的第二表面上，且覆盖所述开关控制单元；散热器，设置在所述导热层上。

Description

一种BMS电路板

技术领域

本实用新型涉及锂电池组的BMS电路板，尤其涉及具有散热器的BMS电路板。

背景技术

低碳经济时代，我国在新能源及节能减排方面取得了快速发展，锂电池由于具有较高的能量及更具有环保性，已经开始全面取代传统的铅酸、镍氢和镍镉电池，成为 21世纪最重要的储能元件。随着HEV混合动力汽车、纯电动汽车，IT行业，3G手机和其它电动工具的快速发展，国内锂电池市场份额快速增长，其行业拥有巨大的发展潜力。2001年以来，我国锂电池产业随着深圳比亚迪、邦凯电池等锂离子电池企业的迅速崛起开始而步入快速发展期。2006年至2009年，我国锂电池产业每年都在以20%-30%的速度快速发展。目前我国已成为世界上最大的锂电池生产制造基地、第二大锂电池生产国和出口国。

尽管锂电池比其他种类的电池有更多的优点，但锂离子电池在串联成组使用时存在过充、过放、过流、温度过高过低等问题，会造出锂离子电池的迅速损坏，处于严重过充电状态下还存在爆炸的危险，造成锂电池组损坏的同时还对使用者的人生安全造成威胁。因此，必须为锂电池组配备一套具有针对性的锂电池管理系统（BATTERY MANAGEMENTSYSTEM，简称BMS）从而对电池组进行有效的监控、保护、能量均衡和故障警报，进而提高整个锂电池工作效率和使用寿命。

由于电动工业的快速发展，对锂电池组的充电时间和功率要求也越来越高，现有的锂电池组的BMS一体板已经无法满足需要，现有的BMS一体板散热速度慢，散热功率低，结构复杂，接线困难，存在热量集中无法释放而烧毁电路板上的元器件的风险，一旦元器件损坏容易造成锂电池组BMS一体板的失效，进而损坏锂电池组。

实用新型内容

本实用新型提供了一种散热效果好，结构简单的BMS电路板，解决大功率BMS一体板在大功率使用过程中热量集中无法释放而烧毁电路板上的元器件的问题，防止造成锂电池组的BMS一体板失效而损坏锂电池组。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种BMS电路板，用于与锂电池组电性连接，所述BMS电路板包括：第一电路板；第二电路板，与所述第一电路板电性连接，所述第二电路板的第一表面与所述第一电路板相对设置；前端模拟模块，所述前端模拟模块用于采集所述锂电池组的电压数据、电流数据以及温度数据；单片机，设置在所述第一电路板上，与所述前端模拟模块通讯连接，所述前端模拟模块将检测到的电压数据、电流数据以及温度数据传送给所述单片机，所述单片机根据接收到的电压数据、电流数据以及温度数据估算出SOC；开关控制单元，设置在所述第二电路板的第二表面上，所述开关控制单元与所述前端模拟模块电性连接，且可以与所述锂电池组电性连接，所述开关控制单元可以控制所述锂电池组的打开或者关闭；导热层，设置在所述第二电路板的第二表面上，且覆盖所述开关控制单元；散热器，设置在所述导热层上。

优选的，所述开关控制单元是MOS管。

优选的，所述第一电路板与所述第二电路板之间具有间隙，所述第一电路板与所述第二电路板通过排针电性连接。

优选的，所述导热层是导热硅胶片或者导热胶片。

优选的，所述散热器包括多个散热片。

优选的，所述BMS电路板还包括散热风扇，设置在所述BMS电路板的侧边。

优选的，所述前端模拟模块包括：处理器，设置在所述第一电路板上；与所述处理器电性连接的电压采集单元，所述电压采集单元可以与所述锂电池组电性连接，用于采集锂电池组的电压数据，将采集到的电压数据传送给所述处理器，所述电压采集单元具有电压采集端口，所述电压采集端口设置在所述第一电路板上；与所述处理器电性连接的温度采集单元，可以采集所述锂电池组的温度数据，将采集到的温度数据传送给所述处理器；与所述处理器电性连接的电流采集单元，可以与所述锂电池组电性连接，用于采集电池组的电流数据，将采集到的电流数据传送给所述处理器，所述电流采集单元具有检测电流电阻，所述检测电流电阻设置在所述第二电路板上；与所述处理器电性连接的通讯单元，设置在所述第一电路板上，所述通讯单元与所述单片机通讯连接，可以将检测到的锂电池组的电压数据、电流数据以及温度数据传送给所述单片机。

优选的，所述前端模拟模块还包括均衡控制单元，设置在所述第一电路板上，与所述处理器电性连接，用于均衡所述锂电池组的充电电压。

优选的，所述BMS电路板还包括降压模块，设置在所述第一电路板上，所述降压模块用于与所述锂电池组电性连接，且与所述单片机电性连接，给所述单片机提供电源。

优选的，所述BMS电路板还包括与所述单片机电性连接的RS485通讯单元，设置在所述第一电路板上，所述RS485通讯单元与用户界面电性连接，可以与用户界面进行通讯。

本实用新型的有益效果是：通过双层电路板的设计，将大功率器件与其他元器件分离，避免大功率器件过热而损坏其他元器件，同时将散热器集中对大功率器件进行散热，散热效果好，结构简单。

附图说明

图1为本实用新型优选实施例的BMS电路板的结构示意图；

图2为本实用新型优选实施例的锂电池组的BMS系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

请参考图1以及图2，一种BMS电路板100，集成设置有锂电池BMS系统1，BMS电路板100与锂电池组3电性连接，BMS电路板100包括第一电路板101以及第二电路板102，电路板102与第一电路板101电性连接，第二电路板102的第一表面与第一电路板101相对设置。

锂电池BMS系统1包括前端模拟模块，前端模拟模块可以与锂电池组3电性连接，前端模拟模块至少采集锂电池组3的电压数据、电流数据以及温度数据。

单片机20，设置在第一电路板101上，与前端模拟模块通讯连接，前端模拟模块可以将检测到的锂电池组3的电压数据、电流数据以及温度数据传送给单片机20，单片机20根据接收到的电压数据、电流数据以及温度数据估算出锂电池组3的SOC。

开关控制单元30，设置在第二电路板102的第二表面上，开关控制单元30与前端模拟模块电性连接，具体结构中，开关控制单元30与处理器11电性连接，且可以与锂电池组3电性连接，开关控制单元30可以控制锂电池组3的打开或者关闭。

导热层103，设置在第二电路板102的第二表面上，且覆盖开关控制单元30；散热器104，设置在导热层103上。

于本实施例中，开关控制单元是MOS管。开关控制单元属于大功率器件，BMS电路板的主要热量集中在MOS管上。

于本实施例中，第一电路板101与第二电路板102之间具有间隙，两者通过层板隔离柱105使得两板之间形成间隔，在隔离柱的两端通过连接螺柱106使得两板固定连接。

第一电路板101与第二电路板102通过排针电性连接。

导热层103是导热硅胶片或者导热胶片。

散热器104包括多个散热片，散热器的材质为金属，可以是铜合金或者铝合金，但是不限定为铜合金或者铝合金。

锂电池BMS系统1的正极输出以及负极输出设置在第二电路板102上，于本实施例中，第一电路板101上设置开口，露出设置在第二电路板102上的正极输出以及负极输出。

于另外的实施例中， BMS电路板100还可以设置散热风扇，将散热风扇设置在BMS电路板100的侧边，使得散热风扇的吹风方向对着散热器104进行吹风，加速散热器104的散热。

前端模拟模块包括设置在第一电路板101上的处理器11，与处理器11电性连接的电压采集单元12，电压采集单元12设置在第一电路板101上，用于与锂电池组3电性连接，可以采集锂电池组3的电压数据，电压采集单元12将采集到的电压数据传送给处理器11；与处理器11电性连接的温度采集单元13，温度采集单元13设置在第一电路板101上，可以采集锂电池组3的温度数据，将采集到的温度数据传送给处理器11；与处理器11电性连接的电流采集单元14，电流采集单元14与锂电池组3电性连接，可以采集电池组的电流数据，将采集到的电流数据传送给处理器11，电流采集单元14具有检测电流电阻，检测电流电阻设置在第二电路板102上；与处理器11电性连接的通讯单元15，通讯单元15设置在第一电路板101上，与单片机20通讯连接，通讯单元15可以将前端模拟模块检测到的锂电池组3的电压数据、电流数据以及温度数据传送给单片机20。

于本实施例中，通讯单元15通过I2C通讯方式与单片机20进行通讯连接。单片机20可以通过通讯单元15修改处理器11中预设的电压值、电流值以及温度值。

前端模拟模块还包括均衡控制单元16，控制单元16设置在第一电路板101上，与处理器11电性连接，用于均衡锂电池组3的充电电压，可以提高锂电池组3的使用寿命，使锂电池组内的单个电池达到充分的利用。

由于锂电池组成组后电芯之间存在差异每串电芯的电压都有差异，在充电和放电时必须加以控制，否则锂电池组3的电池有可能有一串或多串会出现过充或过放使电池彻底损坏。于本实施例中，均衡控制单元为通断分流电阻，在锂电池组3充电过程中，单串电压如果高于预设的电压值，处理器11会发指令给均衡控制单元16，打开这一串分流电阻的开关，来减少这一串的充电电流，达到均衡的目的。

于本实施例中，温度采集单元13通过热敏电阻来采集锂电池组3的温度数据。处理器11通过采集到的温度数据与预设的温度值比较并判断是否要发指令给开关控制单元30关闭充放电回路来保护电池。

电流采集单元14采集锂电池组3在充电或者放电时的电流数据，充放电电流过大或者短路会导致锂电池组3损坏，严重时甚至会使锂电池组3着火发生火灾，所以必须严格控制锂电池组3的充放电电流，当电流采集单元14采集到的电流数据大于预设的电流值时，由控制器11控制开关控制单元30关断，保护锂电池组3不被损坏。

处理器11将采集到的电流数据、电压数据以及温度数据与预设的电流值、电压值以及温度值进行比对。

锂电池BMS系统1还包括降压模块21，降压模块21设置在第一电路板101上，与锂电池组3电性连接，且与单片机20电性连接，降压模块21通过降压电路降低锂电池组3的输出电压给单片机20提供合适的电源电压。

锂电池BMS系统1还包括与单片机20电性连接的RS485通讯单元22， RS485通讯单元22设置在第一电路板101上，与用户界面电性连接，可以与用户界面进行通讯和互动。RS485通讯单元22主要是供用户读取SOC值和前端模拟模块采集到的电压数据、电流数据、温度数据，以及锂电池组3的工作状态及故障状态。也可以通过RS485通讯单元22与用户界面互动来修改锂电池组3的保护参数。保护参数至少包括预设的电压值、电流值以及温度值。

锂电池BMS系统还包括隔离电源单元23，隔离电源单元232设置在第一电路板101上，与RS485通讯单元22电性连接，用于给RS485通讯单元22供电。使得RS485通讯单元22与用户界面的通讯更加稳定。

通过双层电路板的设计，将大功率器件MOS管与其他元器件分离，避免大功率器件过热而损坏其他元器件，同时将散热器集中对大功率器件进行散热，散热效果好，结构简单。

Claims (10)

1.一种BMS电路板，用于与锂电池组电性连接，其特征在于，所述BMS电路板包括：

第一电路板；

第二电路板，与所述第一电路板电性连接，所述第二电路板的第一表面与所述第一电路板相对设置；

前端模拟模块，所述前端模拟模块用于采集所述锂电池组的电压数据、电流数据以及温度数据；

单片机，设置在所述第一电路板上，与所述前端模拟模块通讯连接，所述前端模拟模块将检测到的电压数据、电流数据以及温度数据传送给所述单片机，所述单片机根据接收到的电压数据、电流数据以及温度数据估算出SOC；

开关控制单元，设置在所述第二电路板的第二表面上，所述开关控制单元与所述前端模拟模块电性连接，且可以与所述锂电池组电性连接，所述开关控制单元可以控制所述锂电池组的打开或者关闭；

导热层，设置在所述第二电路板的第二表面上，且覆盖所述开关控制单元；

散热器，设置在所述导热层上。

2.如权利要求1所述的BMS电路板，其特征在于，所述开关控制单元是MOS管。

3.如权利要求1所述的BMS电路板，其特征在于，所述第一电路板与所述第二电路板之间具有间隙，所述第一电路板与所述第二电路板通过排针电性连接。

4.如权利要求1所述的BMS电路板，其特征在于，所述导热层是导热硅胶片或者导热胶片。

5.如权利要求1所述的BMS电路板，其特征在于，所述散热器包括多个散热片。

6.如权利要求1所述的BMS电路板，其特征在于，所述BMS电路板还包括散热风扇，设置在所述BMS电路板的侧边。

7.如权利要求1所述的BMS电路板，其特征在于，所述前端模拟模块包括：

处理器，设置在所述第一电路板上；

与所述处理器电性连接的电压采集单元，所述电压采集单元可以与所述锂电池组电性连接，用于采集锂电池组的电压数据，将采集到的电压数据传送给所述处理器，所述电压采集单元具有电压采集端口，所述电压采集端口设置在所述第一电路板上；

与所述处理器电性连接的温度采集单元，可以采集所述锂电池组的温度数据，将采集到的温度数据传送给所述处理器；

与所述处理器电性连接的电流采集单元，可以与所述锂电池组电性连接，用于采集电池组的电流数据，将采集到的电流数据传送给所述处理器，所述电流采集单元具有检测电流电阻，所述检测电流电阻设置在所述第二电路板上；

与所述处理器电性连接的通讯单元，设置在所述第一电路板上，所述通讯单元与所述单片机通讯连接，可以将检测到的锂电池组的电压数据、电流数据以及温度数据传送给所述单片机。

8.如权利要求7所述的BMS电路板，其特征在于，所述前端模拟模块还包括均衡控制单元，设置在所述第一电路板上，与所述处理器电性连接，用于均衡所述锂电池组的充电电压。

9.如权利要求1所述的BMS电路板，其特征在于，所述BMS电路板还包括降压模块，设置在所述第一电路板上，所述降压模块用于与所述锂电池组电性连接，且与所述单片机电性连接，给所述单片机提供电源。

10.如权利要求1所述的BMS电路板，其特征在于，所述BMS电路板还包括与所述单片机电性连接的RS485通讯单元，设置在所述第一电路板上，所述RS485通讯单元与用户界面电性连接，可以与用户界面进行通讯。