CN211265651U - 一种锂电替代铅酸电池的保护bms - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锂电替代铅酸电池的保护BMS，MCU检测与控制模块上电性连接有温度检测模块和电压检测模块，温度检测模块和电压检测模块与电芯模块电性连接，电芯模块与MCU检测与控制模块电性连接，电芯模块与MCU检测与控制模块之间电性连接有一级均衡模块和二级均衡模块，MCU检测与控制模块上还电性连接有供电模块、电池输出控制模块和PC通讯模块，供电模块与电芯模块、一级均衡模块和二级均衡模块电性连接，供电模块上电性连接有负载端口和充电端口，电池输出控制模块与电芯模块和一级均衡模块电性连接，电池输出控制模块与负载端口和充电端口电性连接。本实用新型的优点在于：能够满足铅酸电池和锂电池使用、使用灵活、自由度高。

Description

一种锂电替代铅酸电池的保护BMS

技术领域

本实用新型涉及锂电池保护板技术领域，具体是指一种锂电替代铅酸电池的保护BMS。

背景技术

目前，我国电动自行车的保有量约2亿辆，90％使用铅酸电池。目前的锂电池能量密度一般在200～260wh/g，铅酸一般在50～70wh/g，那么重量密度锂电池就是铅酸的3～5倍，这就意味着相同容量的情况下，铅酸电池的体积是锂电池的3～5倍，所以在储能装置轻量化上，锂电池占居绝对优势。锂电池的体积容量密度通常是铅酸电池的1.5倍左右，所以相同容量的情况下，锂电池比铅酸电池体积要小30％左右。目前较为流行的材料体系是三元和铁锂，三元动力型锂电池循环次数通常在1000次以上，磷酸铁锂电池的循环次数在2000次以上，铅酸电池的循环次数通常只有300～350次左右，所以锂电池的使用寿命是铅酸电池的3-6倍左右。同时，新国标对于车身限重在55kg以内的规定，让铅酸电池重量大的缺点更加凸显。与此同时新国标鼓励用锂电池替代铅酸电池的建议，迫切的需要用锂电池产品逐步替换铅酸电池的产品。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，针对上述问题，提供一种能够满足铅酸电池和锂电池使用、使用灵活、自由度高、不要定制化处理的一种锂电替代铅酸电池的保护BMS。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：一种锂电替代铅酸电池的保护BMS，包括MCU检测与控制模块和电芯模块，所述MCU检测与控制模块上电性连接有温度检测模块和电压检测模块，所述温度检测模块和电压检测模块与电芯模块电性连接，所述电芯模块与MCU检测与控制模块电性连接，所述电芯模块与MCU检测与控制模块之间电性连接有一级均衡模块和二级均衡模块，所述一级均衡模块与二级均衡模块电性连接，所述MCU检测与控制模块上还电性连接有供电模块、电池输出控制模块和PC通讯模块，所述供电模块与电芯模块、一级均衡模块和二级均衡模块电性连接，所述供电模块上电性连接有负载端口和充电端口，所述电池输出控制模块与电芯模块和一级均衡模块电性连接，所述电池输出控制模块与负载端口和充电端口电性连接。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：该锂电替代铅酸电池的保护BMS，可根据不同的产品不同的电压平台，配备与原铅酸电池相匹配的锂电池组，且因为本BMS可支持不同的电池组基本单元串联使用，所以在使用中可根据需求灵活处理，自由度较高，对铅酸电池的替代性适应性好。不管是结构性能上，还是性能上，都不需要做特殊的定制化处理，只需要用PC通讯进行相应设置即可。

作为改进，所述电芯模块至少有四块，所述电芯模块之间串联连接。

作为改进，所述一级均衡模块与电芯模块数量对应，所述一级均衡模块之间串联连接。

作为改进，所述电池输出控制模块与电芯模块和一级均衡模块之间电性连接有电流检测模块。

作为改进，所述负载端口和充电端口之间并联连接。

作为改进，所述温度检测模块采用NTC热敏电阻。

附图说明

图1是本实用新型一种锂电替代铅酸电池的保护BMS的模块结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。

结合附图，一种锂电替代铅酸电池的保护BMS，包括MCU检测与控制模块和电芯模块，所述MCU检测与控制模块上电性连接有温度检测模块和电压检测模块，所述温度检测模块和电压检测模块与电芯模块电性连接，所述电芯模块与MCU检测与控制模块电性连接，所述电芯模块与MCU检测与控制模块之间电性连接有一级均衡模块和二级均衡模块，所述一级均衡模块与二级均衡模块电性连接，所述MCU检测与控制模块上还电性连接有供电模块、电池输出控制模块和PC通讯模块，所述供电模块与电芯模块、一级均衡模块和二级均衡模块电性连接，所述供电模块上电性连接有负载端口和充电端口，所述电池输出控制模块与电芯模块和一级均衡模块电性连接，所述电池输出控制模块与负载端口和充电端口电性连接。

所述电芯模块至少有四块，所述电芯模块之间串联连接，根据需要组成相应的电池组。

所述一级均衡模块与电芯模块数量对应，所述一级均衡模块之间串联连接，均衡单体电芯模块之间的电压差，保证充放电效果。

所述电池输出控制模块与电芯模块和一级均衡模块之间电性连接有电流检测模块，电流检测模块采集整个电芯的电流信息，并传递给MCU检测与控制模块，MCU检测与控制模块对采集的数据进行分析和处理。

所述负载端口和充电端口之间并联连接，使得负载端口和充电端口之间不相互影响。

所述温度检测模块采用NTC热敏电阻，当进入正常工作状态时，NTC热敏电阻器由于通过电流而引起阻体温度上升，电阻值下降至很小，不会影响电路的正常工作。

本实用新型的工作原理：该锂电替代铅酸电池的保护BMS，MCU检测与控制模块是整个BMS的核心，其负责整个BMS温度、电压、电流的数据采集，数据处理、分析、判断以及各种情况下的协调处理和控制。电芯模块是本电池组的能量储存单元，根据用户的设备或产品电压平台，通过不同的串联方式来得到和满足需求的电池组。由于本BMS支持不同数量的电芯模块进行串联，所以MCU检测与控制模块需要通过检测单体电芯的电压以及一级均衡模块的电压来判断电池组的电芯模块数量。当电芯模块数量发生变化的时候，BMS可以准确的识别，并做出相应调整。以免因数量不对应导致的过压，欠压等异常情况发生。当多个电芯模块的电池组电压差达到设定值的时候，MCU检测与控制模块启动二级主动均衡模块对各电芯模块进行均衡，以避免整个电池组因为电压差导致过早进入过压状态或过早进入过放状态。温度检测模块采集各个电芯模块的温度信息，将温度信息反馈给MCU检测与控制模块，电压检测模块采集各个电芯模块的电压信息将数据发送给MCU检测与控制模块，电流检测模块采集整个电芯模块的电流信息，由MCU检测与控制模块内部的数据处理单元对采集的数据进行分析和处理。电池输出控制主要控制电芯模块的充电和放电，当电芯模块充电充满时，BMS输出控制电芯模块切断电路，禁止长时间的充电对电芯模块造成的不安全影响。当电芯模块电量放空的时候，BMS输出控制切断电路，防止继续放电对电芯模块造成的损伤。当电池的温度处于设定的较高或较低的状态，BMS控制输出切断电路，以防止极端环境温度条件下对产品造成的损坏。PC通讯模块方便对MCU检测与控制模块进行相关参数设置、故障诊断、相关功能调试、程序烧写、BMS运行状态查看以及相关数据读取和记录。负载端口具有放电过流保护功能，短路保护功能以及低电压保护功能。充电端口具有充电过流保护功能、过充电保护功能、充电口短路保护功能。一级均衡模块用于均衡单体电芯模块之间的电压差，避免电芯因电压之间不一致，差异大所出现的不均衡现象，从而影响整体电芯模块组充电或放电的效果，同时也提高电芯模块组可用容量的最大化。二级均衡模块主动均衡电芯模块间的电压差。供电模块根据不同的平台电压，通过升压或降压的方式，来满足和适应MCU检测与控制模块供电以及其它电路供电系统的电压和功率需求。

本实用新型及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种锂电替代铅酸电池的保护BMS，包括MCU检测与控制模块和电芯模块，其特征在于：所述MCU检测与控制模块上电性连接有温度检测模块和电压检测模块，所述温度检测模块和电压检测模块与电芯模块电性连接，所述电芯模块与MCU检测与控制模块电性连接，所述电芯模块与MCU检测与控制模块之间电性连接有一级均衡模块和二级均衡模块，所述一级均衡模块与二级均衡模块电性连接，所述MCU检测与控制模块上还电性连接有供电模块、电池输出控制模块和PC通讯模块，所述供电模块与电芯模块、一级均衡模块和二级均衡模块电性连接，所述供电模块上电性连接有负载端口和充电端口，所述电池输出控制模块与电芯模块和一级均衡模块电性连接，所述电池输出控制模块与负载端口和充电端口电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种锂电替代铅酸电池的保护BMS，其特征在于：所述电芯模块至少有四块，所述电芯模块之间串联连接。

3.根据权利要求1所述的一种锂电替代铅酸电池的保护BMS，其特征在于：所述一级均衡模块与电芯模块数量对应，所述一级均衡模块之间串联连接。

4.根据权利要求1所述的一种锂电替代铅酸电池的保护BMS，其特征在于：所述电池输出控制模块与电芯模块和一级均衡模块之间电性连接有电流检测模块。

5.根据权利要求1所述的一种锂电替代铅酸电池的保护BMS，其特征在于：所述负载端口和充电端口之间并联连接。

6.根据权利要求1所述的一种锂电替代铅酸电池的保护BMS，其特征在于：所述温度检测模块采用NTC热敏电阻。

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