CN214045079U - 电池包充放电保护电路、电路板以及电器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于电池包充放电保护技术领域，提供了一种电池包充放电保护电路、电路板以及电器装置。该保护电路包括：充电开关和放电开关，串联连接于电芯模块和充放电设备之间，电池包的BMS模块实时检测电芯模块充放电过程中的异常状态，充电开关和放电开关在电芯模块充放电状态异常时由BMS模块驱动关闭；第一信号转换模块，在BMS模块驱动充电开关的同时将电芯模块的充电异常信号发送给充放电设备；第二信号转换模块，在BMS模块驱动放电开关的同时将电芯模块的放电异常信号发送给充放电设备。在检测到电芯模块异常的时将异常信号发送给充放电设备，充放电设备能够根据异常信号切断与电池包的回路，从而能够保证电芯模块的使用安全，降低了安全隐患。

Description

电池包充放电保护电路、电路板以及电器装置

技术领域

本实用新型属于电池包充放电保护技术领域，尤其涉及电池包充放电保护电路、电路板以及电器装置。

背景技术

现有的电池包控制系统，在电芯模块的充放电过程中，为了能够保证安全，在电池包内部通过主控板监测电芯模块的情况，当电芯模块异常主控板关闭充电开关或者放电开关以切断电池包内的充放电回路，但是此种方案只能在一定程度上保证安全，降低安全隐患的程度有限。例如，当电池包内的充电开关或者放电开关出现异常(如短路)而不受主控板的驱动时，此时由于充放电设备无法接到电芯模块异常的反馈，仍然与电芯模块形成充放电回路，容易造成安全事故发生，安全隐患系数较高。

实用新型内容

本实用新型提供的电池包充放电保护电路，旨在解决现有技术中充放电设备无法获取到电芯模块的异常信号仍然与电芯模块形成充放电回路而造成安全隐患系数高的问题。

本实用新型是这样实现的，一种电池包充放电保护电路，电池包与充放电设备连接形成充放电回路，电池包包括电芯模块以及与电芯模块连接的BMS模块，保护电路包括：

充电开关和放电开关，串联连接于所述电芯模块和所述充放电设备之间，所述BMS模块实时检测电芯模块充放电过程中的异常状态，所述充电开关和放电开关均与所述BMS模块连接并在所述电芯模块充放电状态异常时由所述BMS模块驱动关闭；

第一信号转换模块，与所述BMS模块、所述充放电设备连接，所述第一信号转换模块在所述BMS模块驱动所述充电开关的同时将所述电芯模块的充电异常信号发送给所述充放电设备；

第二信号转换模块，与所述BMS模块、所述充放电设备连接，所述第二信号转换模块在所述BMS模块驱动所述放电开关的同时将所述电芯模块的放电异常信号发送给所述充放电设备。

进一步地，所述第一信号转换模块与所述充电开关连接于所述BMS模块的同一端；

所述第二信号转换模块与所述放电开关连接于所述BMS模块的同一端。

进一步地，所述第一信号转换模块包括：

第一信号转换单元，输入端连接所述电芯模块的正极端，输出端用于与所述充放电设备连接；

第一转换驱动单元，第一端与所述BMS模块连接，第二端与所述第一信号转换单元的输入端连接，第三端接地；

第一电阻，连接于所述第一转换驱动单元和所述第一信号转换单元之间。

进一步地，所述第一信号转换单元为光耦或者继电器。

进一步地，所述电池包充放电保护电路还包括第一保护单元，所述第一保护单元连接于所述电芯模块的正极端和所述第一信号转换单元的输入端之间。

进一步地，所述第二信号转换模块包括：

第二信号转换单元，输入端连接所述电芯模块的正极端，输出端用于与所述充放电设备连接；

第二转换驱动单元，第一端端与所述BMS模块连接，第二端与所述第二信号转换单元连接，第三端接地；

第二电阻，连接于所述第二转换驱动单元和所述第二信号转换单元之间。

进一步地，所述第二信号转换单元为光耦或者继电器。

进一步地，所述电池包充放电保护电路还包括第二保护单元，所述第二保护单元连接于所述电芯模块的正极端和所述第二信号转换单元的输入端之间。

本实用新型还提供了一种电路板，包括前电池包充放电保护电路。

本实用新型还提供了一种电器装置，包括前述的电路板。

本实用新型的有益效果在于，通过设置第一信号转换模块和第二信号转换模块，在电芯模块的充放电回路中出现异常后BMS模块驱动充电开关或者放电开关的同时还会将电芯模块状态异常信号通过第一信号转换模块或者第二信号转换模块发送出去给到充放电设备，充放电设备根据接收到的电芯模块状态异常信号切断充放电设备与电芯模块的回路，而充电开关和放电开关在正常的情况下也能够被控制驱动关闭，实现了电芯模块和充放电设备的双重回路切断，即使在充电开关和/或放电开关出现异常(如短路)的情况下无法被控制驱动关闭，通过第一信号转换模块和第二信号转换模块也能够使得充放电设备接收到电芯模块异常状态而在充放电设备中切断与电芯模块的回路，提高了使用安全系数。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种电池包充放电保护电路的结构框图；

图2是本实用新型实施例提供的一种电池包充放电保护电路的电路图；

图3是本实用新型实施例提供的一种电池包充放电保护电路的第一信号转换模块的电路图；

图4是本实用新型实施例提供的一种电池包充放电保护电路的第二信号转换模块的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例一

参见图1-2，本实用新型实施例提供了一种电池包充放电保护电路，电池包与充放电设备连接形成充放电回路，电池包包括电芯模块10以及与电芯模块10连接的BMS模块20，即电芯模块10与充放电设备连接形成充放电回路，该保护电路包括充电开关30、放电开关40、第一信号转换模块50以及第二信号转换模块60。其中，充电开关30和放电开关40串联连接于电芯模块10和充放电设备之间，BMS模块20实时监测电芯模块10充放电过程中的异常状态，充电开关30和放电开关40均与BMS模块20连接并在电芯模块10充放电状态异常时由BMS模块20驱动关闭，第一信号转换模块50与BMS模块20和充放电设备连接，第一信号转换模块50在BMS模块20驱动充电开关30的同时将电芯模块10的充电异常信号发送给充放电设备，第二信号转换模块60与BMS模块20和充放电设备连接，第二信号转换模块60在BMS模块20驱动放电开关40的同时将电芯模块10的放电异常信号发送给充放电设备。

电芯模块10在充放电过程中的异常状态包括：在充电状态下电芯模块10的电量达到最大阈值、在放电状态下负载电流过大或者短路引起的电流电压异常、在充放电过程中电芯模块10的温度过高或者过低以及在放电状态下电芯模块10的电量达到最低阈值。

工作时，在电芯模块10的充放电状态下，BMS模块20检测到电芯模块10的异常状态后，BMS模块20驱动充电开关30关闭以切断电池包的内部电路，并同时将电芯模块10的异常信号发送给充放电设备，以使充放电设备接收到该异常信号后可以控制充放电设备切断与电芯模块10之间的回路。

本实用新型提供的电池包充放电保护电路，在电芯模块10的充放电回路中出现异常后，BMS模块20驱动充电开关30或者放电开关40的同时还会将电芯模块10状态异常信号通过第一信号转换模块50或者第二信号转换模块60发送出去给到充放电设备，充放电设备根据接收到的电芯模块10状态异常信号切断充放电设备与电芯模块10的回路，而充电开关30和放电开关40在正常的情况下也能够被控制驱动关闭，实现了电芯模块10和充放电设备的双重回路切断，此外，即使在充电开关30和/或放电开关40出现异常(如短路)的情况下无法被BMS模块20驱动关闭，通过第一信号转换模块50和第二信号转换模块60也能够使得充放电设备接收到电芯模块10异常状态而在充放电设备中切断与电芯模块10的回路。

本实用新型提供的电池包充放电保护电路，能够在检测到电芯模块10异常的情况下将异常信号发送出去给到充放电设备，充放电设备能够根据异常信号切断与电芯模块10的回路，从而能够保证电芯模块10的使用安全，降低了安全隐患。

在本实施例中，充电开关30和放电开关40均可以采用NMOS管，充电开关30和放电开关40的第一端均与BMS模块20连接，其中，第一端为栅极。

实施例二

参见图3，在实施例一的基础上，进一步地，第一信号转换模块50与充电开关30连接于BMS模块20的同一端，第二信号转换模块60与放电开关40连接于BMS模块20的同一端。

如此可以使第一信号转换模块50和第二信号转换模块60的电芯状态异常输出信号与BMS模块20对充电开关30和放电开关40的控制信号完全同步，提高信号传输的及时性，同时还减少了BMS模块20的引脚数量，降低了成本。

实施例三

在实施例一或实施例二的基础上，具体的，第一信号转换模块50包括第一信号转换单元501、第一转换驱动单元502以及第一电阻R1。其中，第一信号转换单元501的输入端连接电芯模块10的正极端，输出端用于与充放电设备连接，第一转换驱动单元502的第一端与BMS模块20连接，第二端与第一信号转换单元501的输入端连接，第三端接地，第一电阻R1连接于第一转换驱动单元502和第一信号转换单元501之间。第一信号转换单元501用于将BMS模块20发出的输出信号转换成可供充放电设备识别的信号后发送给充放电设备，第一转换驱动单元502用于电芯模块10正极端的高压电压流入BMS模块20时转换成低压电压，第一电阻R1用于限流以避免第一信号转换单元501、第一转换驱动单元502回路上的电流过大而被损坏。

需要说明的是，在本实施例中，第一电阻R1的位置不限于在第一转换驱动单元502和第一信号转换单元501之间，第一电阻R1还可以设置在第一信号转换单元501的输入端和电芯模块10的正极端之间。

进一步地，第一信号转换单元501可采用光耦或者继电器。在本实施例中第一信号转换单元501以第一光耦U1为例作为说明。第一光耦U1包括发光器和受光器，发光器的第一端连接电芯模块10的正极端，第二端连接第一转换驱动单元502，受光器的第一端用于与充放电设备连接，第二端接地。

具体的，第一转换驱动单元502包括第一MOS管Q1，第一MOS管Q1的第一端与BMS模块20的输出端连接，第二端与第一信号转换单元501连接，第三端接地，其中，第一端为栅极，第二端为漏极，第三端为源极。

进一步地，第一转换驱动单元502还包括第一稳压二极管Z1以及第三电阻R3，第一稳压二极管Z1的正向与第一MOS管Q1的第三端连接，负向与第一MOS管Q1的第一端连接，第三电阻R3的两端分别连接于第一MOS管Q1的第一端和第三端。第一稳压二极管Z1和第三电阻R3用于对第一MOS管Q1稳压、分压。

工作原理：正常充电状态下，BMS模块20持续输出高电平使充电开关30保持持续闭合状态，同时第一MOS管Q1和第一光耦U1也持续导通，此时第一光耦U1向充放电设备输出低电平信号，充放电设备则识别出电芯模块10处于正常的充放电状态；当电芯模块10出现异常时，BMS模块20输出低电平使得充电开关30、第一MOS管Q1闭合、第一光耦U1断开，此时充放电设备无法接收到第一光耦U1输出的低电平而检测到高电平信号，从而充放电设备则可识别到电芯模块10处于异常状态。

进一步地，电池包充放电保护电路还包括第一保护单元70，第一保护单元70连接于电芯模块10的正极端和第一信号转换单元501的输入端之间，以避免电芯模块10与充放电设备之间正负极接反时电流反向流动而烧毁第一信号转换单元501。在本实施例中，第一保护单元70为第一二极管D1。

实施例四

参见图4，在实施例一至实施例三任一实施例的基础上，进一步地，第二信号转换模块60包括第二信号转换单元601、第二转换驱动单元602以及第二电阻R2，第二信号转换单元601的输入端连接电芯模块10的正极端，输出端用于与充放电设备连接，第二转换驱动单元602的第一端与BMS模块20连接，第二端与第二信号转换单元601连接，第三端接地，第二电阻R2连接于第二转换驱动单元602和第二信号转换单元601之间。第二信号转换单元601用于将BMS模块20发出的输出信号转换成可供充放电设备识别的信号后发送给充放电设备，第二转换驱动单元602用于电芯模块10正极端的高压电压流入BMS模块20时转换成低压电压，第二电阻R2用于限流以避免第二信号转换单元601、第二转换驱动单元602回路上的电流过大而被损坏。

需要说明的是，在本实施例中，第二电阻R2的位置不限于在第二转换驱动单元602和第二信号转换单元601之间，第二电阻R2还可以设置在第二信号转换单元601的输入端和电芯模块10的正极端之间。

进一步地，第二信号转换单元601可以为光耦或者继电器。在本实施例中，第二信号转换单元601采用第二光耦U2为例作为说明。第二光耦U2包括发光器和受光器，发光器的第一端连接电芯模块10的正极端，第二端连接第二转换驱动单元602，受光器的第一端用于与充放电设备连接，第二端接地。

具体的第二转换驱动单元602包括第二MOS管Q2，第二MOS管Q2的第一端与BMS模块20的输出端连接，第二端与第二信号转换单元601连接，第三端接地，其中，第一端为栅极，第二端为漏极，第三端为源极。

进一步地，第二转换驱动单元602还包括第二稳压二极管Z2和第四电阻R4，第二稳压二极管Z2的正向与第二MOS管Q2的第三端连接，负向与第二MOS管Q2的第一端连接，第四电阻R4的两端分别连接于第二MOS管Q2的第一端和第三端。第二稳压二极管Z2和第四电阻R4用于对第二MOS管Q2稳压、分压。

工作原理：正常放电状态下，BMS模块20持续输出高电平使放电开关40保持持续闭合状态，同时第二MOS管Q2和第二光耦U2也持续导通，此时第二光耦U2向充放电设备输出低电平信号，充放电设备则识别出电芯模块10处于正常的放放电状态；当电芯模块10出现异常时，BMS模块20输出低电平使得充电开关30、第一MOS管Q1闭合、第二光耦U2断开，此时充放电设备无法接收到第二光耦U2输出的低电平而检测到高电平信号，从而充放电设备可以识别到电芯模块10处于异常状态。

进一步地，电池包充放电保护电路还包括第二保护单元80，第二保护单元80连接于电芯模块10的正极端和第二信号转换单元601的输入端之间，以避免电芯模块10与充放电设备之间正负极接反时电流反向流动而烧毁第二信号转换单元601。在本实施例中，第二保护单元80为第二二极管D2。

实施例六

本实用新型实施例还提供了一种电路板，包括前述的电池包充放电保护电路。该电路板能够在检测到电芯模块10异常的情况下将异常信号发送出去给到充放电设备，充放电设备能够根据异常信号切断与电芯模块10的回路，从而能够保证电芯模块10的使用安全，降低了安全隐患。

实施例七

本实用新型实施例还提供了一种电器装置，包括前述的电路板。该电器装置能够在检测到电芯模块10异常的情况下将异常信号发送出去给到充放电设备，充放电设备能够根据异常信号切断与电芯模块10的回路，从而能够保证电芯模块10的使用安全，降低了安全隐患。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池包充放电保护电路，电池包与充放电设备连接形成充放电回路，电池包包括电芯模块以及与电芯模块连接的BMS模块，其特征在于，所述保护电路包括：

充电开关和放电开关，串联连接于所述电芯模块和所述充放电设备之间，所述BMS模块实时监测所述电芯模块充放电过程中的异常状态，所述充电开关和放电开关均与所述BMS模块连接并在所述电芯模块充放电状态异常时由所述BMS模块驱动关闭；

第一信号转换模块，与所述BMS模块连接、所述充放电设备连接，所述第一信号转换模块在所述BMS模块驱动所述充电开关的同时将所述电芯模块的充电异常信号发送给所述充放电设备；

第二信号转换模块，与所述BMS模块、所述充放电设备连接，所述第二信号转换模块在所述BMS模块驱动所述放电开关的同时将所述电芯模块的放电异常信号发送给所述充放电设备。

2.如权利要求1所述的电池包充放电保护电路，其特征在于：

所述第一信号转换模块与所述充电开关连接于所述BMS模块的同一端；

所述第二信号转换模块与所述放电开关连接于所述BMS模块的同一端。

3.如权利要求1或2所述的电池包充放电保护电路，其特征在于，所述第一信号转换模块包括：

第一信号转换单元，输入端连接所述电芯模块的正极端，输出端用于与所述充放电设备连接；

第一转换驱动单元，第一端与所述BMS模块连接，第二端与所述第一信号转换单元的输入端连接，第三端接地；

第一电阻，连接于所述第一转换驱动单元和所述第一信号转换单元之间。

4.如权利要求3所述的电池包充放电保护电路，其特征在于，所述第一信号转换单元为光耦或者继电器。

5.如权利要求3所述的电池包充放电保护电路，其特征在于，所述电池包充放电保护电路还包括第一保护单元，所述第一保护单元连接于所述电芯模块的正极端和所述第一信号转换单元的输入端之间。

6.如权利要求1或2所述的电池包充放电保护电路，其特征在于，所述第二信号转换模块包括：

第二信号转换单元，输入端连接所述电芯模块的正极端，输出端用于与所述充放电设备连接；

第二转换驱动单元，第一端端与所述BMS模块连接，第二端与所述第二信号转换单元连接，第三端接地；

第二电阻，连接于所述第二转换驱动单元和所述第二信号转换单元之间。

7.如权利要求6所述的电池包充放电保护电路，其特征在于，所述第二信号转换单元为光耦或者继电器。

8.如权利要求6所述的电池包充放电保护电路，其特征在于，所述电池包充放电保护电路还包括第二保护单元，所述第二保护单元连接于所述电芯模块的正极端和所述第二信号转换单元的输入端之间。

9.一种电路板，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述电池包充放电保护电路。

10.一种电器装置，其特征在于，包括权利要求9所述的电路板。

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