CN217933937U - 一种多功能锂电池保护板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能锂电池保护板，包括：第一BMS保护模块、蓝牙控制模块、第一电芯开关控制模块、连接模块及电源模块；第一BMS保护模块内置过充保护单元、过放保护单元、过流保护单元及短路保护单元；第一BMS保护模块与蓝牙控制模块及第一电芯开关控制模块电连接，蓝牙控制模块与移动终端进行无线通讯连接；电源模块与电芯电连接，第一BMS保护模块与第一电芯开关控制模块电连接，第一电芯开关控制模块与连接模块电连接，连接模块与电芯电连接。本实用新型不仅能实现对锂电池电芯的过充、过放、过流及短路保护，还能实现在移动终端实时监控电池参数、预估里程、电芯参数配置以及电芯防盗等参数信息。

Description

一种多功能锂电池保护板

技术领域

本实用新型涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种多功能锂电池保护板。

背景技术

锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。随着科学技术的发展，锂电池已经成为了主流。

锂电池基于工作电压高、能量密度大、自放电率低、无记忆效应等显著优点，被广泛应用在电动车上。从耐用性来看，锂电池充放电次数可达到500～1000次左右，大大减少了电动车电池的更换频率，延长使用寿命的同时，节省了国家能源以及成本。然而，现有技术中，锂电池过充、过放或短路等不规范操作，都有可能使电池报废，严重时会发生漏液、懈压、爆炸或起火。此外，现有技术中无法对锂电池的使用状态进行远程实时查看，功能不完善。因此，发明一种可靠的多功能锂电池保护板是该领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种多功能锂电池保护板，本方案中，第一BMS保护模块内置过充保护单元、过放保护单元、过流保护单元及短路保护单元，通过第一电芯开关控制模块及连接座连接电芯串，实现对电芯串的充放电保护；第一BMS保护模块通过蓝牙控制模块实现与移动终端的双向通讯，在移动终端设置第一BMS保护模块工作参数，采集第一BMS保护模块数据，实现在移动终端实时监控电池参数、预估里程、电芯参数配置以及电芯防盗等参数信息。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种多功能锂电池保护板，包括第一BMS保护模块、蓝牙控制模块、第一电芯开关控制模块、连接模块及电源模块；所述第一BMS保护模块内置过充保护单元、过放保护单元、过流保护单元及短路保护单元；

所述电源模块分别与所述第一BMS保护模块、所述蓝牙控制模块及所述第一电芯开关控制模块电连接；

所述第一BMS保护模块分别与所述蓝牙控制模块及所述第一电芯开关控制模块电连接，所述蓝牙控制模块与移动终端进行无线通讯连接；

所述电源模块与电芯电连接，所述第一BMS保护模块与所述第一电芯开关控制模块电连接，所述第一电芯开关控制模块与所述连接模块电连接，所述连接模块与所述电芯电连接。

优选地，所述一种多功能锂电池保护板还包括第二电芯开关控制模块及第二BMS保护模块；

所述电源模块分别与所述第二BMS保护模块及所述第二电芯开关控制模块电连接；

所述第二电芯开关控制模块与所述第二BMS保护模块电连接，所述第二BMS保护模块与所述第一BMS保护模块电连接。

优选地，所述第一BMS保护模块包括第一BMS保护芯片及第一关断单元；

所述第一BMS保护芯片与所述过充保护单元电连接，所述第一关断单元与所述过充保护单元电连接。

优选地，所述第一BMS保护模块还包括第二关断单元；

所述第一BMS保护芯片与所述过放保护单元电连接，所述第二关断单元与所述过放保护单元电连接。

优选地，所述第一BMS保护模块还包括第三关断单元；

所述第一BMS保护芯片与所述过流保护单元电连接，所述第三关断单元与所述过流保护单元电连接。

优选地，所述第一BMS保护模块还包括第四关断单元；

所述第一BMS保护芯片与所述短路保护单元电连接，所述第四关断单元与所述短路保护单元电连接。

优选地，所述第一电芯开关控制模块包括第一电芯开关控制单元；所述第一电芯开关控制单元包括第一MOS管、第一LED灯、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻及第一电容；

所述第一电阻的第一端分别与所述第二电阻的第一端、所述第一电容的第一端及所述第一BMS保护模块的GPIO口电连接，所述第一电阻的第二端分别与所述连接模块及所述第一MOS管的源极电连接，所述第二电阻的第二端与所述第一MOS管的栅极电连接，所述第一MOS管的漏极分别与所述第一LED灯的第一端及所述第三电阻的第一端电连接，所述第一LED灯的第二端与所述第四电阻的第一端电连接，所述第一电容的第二端与分别与所述第一BMS保护模块的GPIO口、所述第三电阻的第二端、所述第四电阻的第二端及所述连接模块电连接。

优选地，所述第二电芯开关控制模块还包括第二电芯开关控制单元；所述第二电芯开关控制单元包括第二MOS管、第二LED灯、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻及第二电容；

所述第五电阻的第一端分别与所述第六电阻的第一端、所述第二电容的第一端及所述第一BMS保护模块的GPIO口电连接，所述第五电阻的第二端分别与所述连接模块及所述第二MOS管的源极电连接，所述第六电阻的第二端与所述第二MOS管的栅极电连接，所述第二MOS管的漏极分别与所述第二LED灯的第一端及所述第七电阻的第一端电连接，所述第二LED灯的第二端与所述第八电阻的第一端电连接，所述第二电容的第二端与分别与所述第一BMS保护模块的GPIO口、所述第七电阻的第二端、所述第八电阻的第二端及所述连接模块电连接。

优选地，所述第一BMS保护模块的芯片型号为KA49522，所述第一BMS保护模块通过所述第一电芯开关控制模块与十串电芯电连接。

优选地，所述第二BMS保护模块的芯片型号为KA49522，所述第二BMS保护模块通过所述第二电芯开关控制模块与十串电芯电连接。

本实用新型的一种多功能锂电池保护板具有如下有益效果，本实用新型公开的一种多功能锂电池保护板包括：第一BMS保护模块、蓝牙控制模块、第一电芯开关控制模块、连接模块及电源模块；第一BMS保护模块内置过充保护单元、过放保护单元、过流保护单元及短路保护单元；第一BMS保护模块与蓝牙控制模块及第一电芯开关控制模块电连接，蓝牙控制模块与移动终端进行无线通讯连接；电源模块与电芯电连接，第一BMS保护模块与第一电芯开关控制模块电连接，第一电芯开关控制模块与连接模块电连接，连接模块与电芯电连接。因此，本实用新型不仅能实现对锂电池电芯的过充、过放、过流及短路保护，还能实现在移动终端实时监控电池参数、预估里程、电芯参数配置以及电芯防盗等参数信息。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：

图1是本实用新型较佳实施例的一种多功能锂电池保护板的结构示意图；

图2是本实用新型较佳实施例的一种多功能锂电池保护板的结构示意图；

图3是本实用新型较佳实施例的一种多功能锂电池保护板的第一电芯开关控制模块的电路原理图；

图4是本实用新型较佳实施例的一种多功能锂电池保护板的第一BMS保护模块的电路原理图；

图5是本实用新型较佳实施例的一种多功能锂电池保护板的连接模块的电路原理图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种多功能锂电池保护板，本方案中，第一BMS保护模块内置过充保护单元、过放保护单元、过流保护单元及短路保护单元，通过第一电芯开关控制模块及连接座连接电芯串，实现对电芯串的充放电保护；第一BMS保护模块通过蓝牙控制模块实现与移动终端的双向通讯，在移动终端设置第一BMS保护模块工作参数，采集第一BMS保护模块数据，实现在移动终端实时监控电池参数、预估里程、电芯参数配置以及电芯防盗等参数信息。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请提供的一种多功能锂电池保护板的结构示意图，包括第一BMS保护模块1、蓝牙控制模块2、第一电芯开关控制模块3、连接模块4及电源模块5；第一BMS保护模块1内置过充保护单元、过放保护单元、过流保护单元及短路保护单元；

电源模块5分别与第一BMS保护模块1、蓝牙控制模块2及第一电芯开关控制模块3电连接；

第一BMS保护模块1分别与蓝牙控制模块2及第一电芯开关控制模块3电连接，蓝牙控制模块2与移动终端进行无线通讯连接；

电源模块5与电芯电连接，第一BMS保护模块1与第一电芯开关控制模块3电连接，第一电芯开关控制模块3与连接模块4电连接，连接模块4与电芯电连接。

现有技术中，锂电池过充、过放或短路等不规范操作，都有可能使电池报废，严重时会发生漏液、懈压、爆炸或起火。此外，现有技术中无法对锂电池的使用状态进行远程实时查看，功能不完善，用户体验低。

针对上述缺点，本申请中通过第一BMS保护模块1、蓝牙控制模块2、第一电芯开关控制模块3、连接模块4及电源模块5的配合实现了实现对电芯串的充放电保护；第一BMS保护模块通过蓝牙控制模块实现与移动终端的双向通讯，在移动终端设置第一BMS保护模块工作参数，采集第一BMS保护模块数据，实现在移动终端实时监控电池参数、预估里程、电芯参数配置以及电芯防盗等参数信息。

具体地，本申请的一种多功能锂电池保护板用于对充电型电池的电芯进行保护，维持电池充放电过程中的安全稳定，对整个电池电路系统性能起着重要的作用。第一BMS保护模块1内置过充保护单元、过放保护单元、过流保护单元及短路保护单元；过充保护单元用于实现过充保护功能，在达到预设的过充电检测电压时，禁止由充电器继续充电；过放保护单元用于实现过放保护功能，在锂电池的电压变低时，停止对负载放电；过流保护单元用于实现过流保护功能，在消耗大电流时停止对负载的放电，保护电池，确保锂电池在工作状态下的安全性；过电流检测之后，电池与负载脱离后将恢复到常态，可以再充电或放电；短路保护单元用于实现短路保护功能，当电芯串短路时，第一BMS保护模块1预设时间段内自动关闭，停止通电。

具体地，本申请的一种多功能锂电池保护板实现对串联锂电池组的充放电保护。在充满电时能保证各单体电池之间的电压差异小于设定值(一般±20mV)，实现电池组各单体电池的均充，有效地改善了串联充电下的充电效果；同时在充电过程中检测电池组中各个单体电池的过压、欠压、过流、短路、过温状态，延长电池使用寿命。

综上，本申请提供了一种多功能锂电池保护板，在本方案中，包括第一BMS保护模块1、蓝牙控制模块2、第一电芯开关控制模块3、连接模块4及电源模块5；第一BMS保护模块1内置过充保护单元、过放保护单元、过流保护单元及短路保护单元；第一BMS保护模块1内置过充保护单元、过放保护单元、过流保护单元及短路保护单元，通过第一电芯开关控制模块3及连接座连接电芯串，实现对电芯串的充放电保护；第一BMS保护模块1通过蓝牙控制模块2实现与移动终端的双向通讯，在移动终端设置第一BMS保护模块1工作参数，采集第一BMS保护模块1数据，实现在移动终端实时监控电池参数、预估里程、电芯参数配置以及电芯防盗等参数信息。

在上述实施例的基础上：

请参照图2，图2为本申请提供的一种多功能锂电池保护板的结构示意图。

优选地，一种多功能锂电池保护板还包括第二电芯开关控制模块6及第二BMS保护模块7；

电源模块5分别与第二BMS保护模块7及第二电芯开关控制模块6电连接；

第二电芯开关控制模块6与第二BMS保护模块7电连接，第二BMS保护模块7与第一BMS保护模块1电连接。

具体地，本申请中第一BMS保护模块1通过第一电芯开关控制模块及连接座连接电芯串，实现对电芯串的充放电保护；第二BMS保护模块7通过第二电芯开关控制模块6及连接座连接电芯串，实现对电芯串的充放电保护；电芯串的数量与BMS保护模块及电芯开关控制模块的数量相匹配，电芯串的数量可根据需要设置，在此不做具体限定。

请参照图3，图3为本申请提供的一种多功能锂电池保护板的结构示意图。

优选地，第一BMS保护模块1包括第一BMS保护芯片11及第一关断单元；

第一BMS保护芯片11与过充保护单元电连接，第一关断单元与过充保护单元电连接。

优选地，第一BMS保护模块1还包括第二关断单元；

第一BMS保护芯片11与过放保护单元电连接，第二关断单元与过放保护单元电连接。

优选地，第一BMS保护模块1还包括第三关断单元；

第一BMS保护芯片11与过流保护单元电连接，第三关断单元与过流保护单元电连接。

优选地，第一BMS保护模块1还包括第四关断单元；

第一BMS保护芯片与短路保护单元电连接，第四关断单元与短路保护单元电连接。

具体地，本申请中的第一关断单元、第二关断单元、第三关断单元及第四关断单元均通过MOSFET管实现。MOSFET管并联使用，成对出现，根据电池容量大小成对增加或减少。

具体地，过充保护单元在达到预设的过充电检测电压时，禁止由充电器继续充电，将控制过充的MOS管进入关断状态，停止充电；过放保护单元在锂电池的电压变低时，停止对负载放电，将控制过放的MOS管进入关断状态，禁止放电，与过充电检测时的动作相反；过流保护单元在消耗大电流时停止对负载的放电，保护电池及MOS管，确保锂电池在工作状态下的安全性；过电流检测之后，电池与负载脱离后将恢复到常态，可以再充电或放电；短路保护单元所对应的MOSFET直接串接在电池与外部负载之间，MOSFET导通阻抗很小，电池包的内阻小，带载能力强，在放电时消耗的电能少；当电池短路时，保护板会在预设时间内自动关闭。

请参照图3，图3为本申请提供的一种多功能锂电池保护板的第一电芯开关控制模块的结构示意图。

优选地，第一电芯开关控制模块3包括第一电芯开关控制单元31；第一电芯开关控制单元31包括第一MOS管MCB1、第一LED灯RLED1、第一电阻RC0、第二电阻RG1、第三电阻RCB1、第四电阻RLED1及第一电容CC1；

第一电阻RC0的第一端分别与第二电阻RG1的第一端、第一电容CC1的第一端及第一BMS保护模块1的GPIO口电连接，第一电阻RC0的第二端分别与连接模块4及第一MOS管MCB1的源极电连接，第二电阻RG1的第二端与第一MOS管MCB1的栅极电连接，第一MOS管MCB1的漏极分别与第一LED灯RLED1的第一端及第三电阻RCB1的第一端电连接，第一LED灯RLED1的第二端与第四电阻RLED1的第一端电连接，第一电容CC1的第二端与分别与第一BMS保护模块1的GPIO口、第三电阻RCB1的第二端、第四电阻RLED1的第二端及连接模块4电连接。

具体地，第一电芯开关控制模块3用于实现第一BMS保护模块1对电芯的导通关断控制。如当用户在移动终端上发送控制导通关断指令时，第一BMS保护模块1通过蓝牙控制模块2接收导通关断指令，并控制第一电芯开关控制模块3控制相应的电芯停止/开始充电。

具体地，第一LED指示灯用于指示第一电芯开关控制单元31所连接的电芯的工作状态；第一电阻RCO为第一BMS保护模块的GPIO口保护电阻；第一二电阻RG1为第一MOS管的栅极电阻；第三电阻RCB1为第一MOS管的漏极电阻；第四电阻为第一LED灯的分压电阻；第一电容CC1为滤波电容。

优选地，第二电芯开关控制模块3还包括第二电芯开关控制单元32；第二电芯开关控制单元32包括第二MOS管MCB2、第二LED灯RLED2、第五电阻RC1、第六电阻RG2、第七电阻RCB2、第八电阻RLED2及第二电容CC2；

第五电阻RC1的第一端分别与第六电阻RG2的第一端、第二电容CC2的第一端及第一BMS保护模块1的GPIO口电连接，第五电阻RC1的第二端分别与连接模块4及第二MOS管MCB2的源极电连接，第六电阻RG2的第二端与第二MOS管MCB2的栅极电连接，第二MOS管MCB2的漏极分别与第二LED灯RLED2的第一端及第七电阻RCB2的第一端电连接，第二LED灯RLED2的第二端与第八电阻RLED2的第一端电连接，第二电容CC2的第二端与分别与第一BMS保护模块1的GPIO口、第七电阻RCB2的第二端、第八电阻RLED2的第二端及连接模块4电连接。

具体地，第二电芯开关控制单元32的工作原理与第一电芯开关控制单元31的原理相同，在此不再赘述。可以理解的是，本申请中电芯开关控制单元的数量与电芯串的数量匹配，一个电芯开关控制单元对应一个电芯串，电芯开关控制单元的数量及电芯串的数量根据需要设置，在此不作具体限定。

请参照图4，图4为本申请提供的一种多功能锂电池保护板的第一BMS保护模块的结构示意图。

优选地，第一BMS保护模块1的芯片型号为KA49522，第一BMS保护模块1通过第一电芯开关控制模块3与十串电芯电连接。

优选地，第二BMS保护模块的芯片型号为KA49522，第二BMS保护模块通过第二电芯开关控制模块与十串电芯电连接。

具体地，KA49522为可以检测各电芯电压、电流、循环容量、预估里程、soc、状态的保护芯片，单芯片可以实现10串电芯的保护功能，带有BMS管理功能。本申请中电芯串设置为20串，则需要两颗芯片配合工作；

具体地，KA49522搭载高性能低功耗32位处理器，具有256KB SPI NOR系统闪存，支持通用多协议SoC，BluetoothLE 2Mbps协议；具有11个可编程GPIO管脚、内置64KB SRAM，支持通PWM/PDM/DMA/I2C/SPI/UART等接口，满足物联网产品功能需求。

请参照图5，图5为本申请提供的一种多功能锂电池保护板的连接模块的结构示意图。

具体地，连接模块4用于实现第一BMS保护模块与第二BMS保护模块和电芯串之间的连接。

具体地，蓝牙控制模块2的芯片型号设置为WT2605；在另一个优选地实施例中，蓝牙控制模块2的芯片型号可以设置为NRF52832-QFAA-R，在此不作具体限定。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种多功能锂电池保护板，其特征在于，包括：第一BMS保护模块、蓝牙控制模块、第一电芯开关控制模块、连接模块及电源模块；所述第一BMS保护模块内置过充保护单元、过放保护单元、过流保护单元及短路保护单元；

所述电源模块分别与所述第一BMS保护模块、所述蓝牙控制模块及所述第一电芯开关控制模块电连接；

所述第一BMS保护模块分别与所述蓝牙控制模块及所述第一电芯开关控制模块电连接，所述蓝牙控制模块与移动终端进行无线通讯连接；

所述电源模块与电芯电连接，所述第一BMS保护模块与所述第一电芯开关控制模块电连接，所述第一电芯开关控制模块与所述连接模块电连接，所述连接模块与所述电芯电连接。

2.根据权利要求1所述的一种多功能锂电池保护板，其特征在于，所述一种多功能锂电池保护板还包括第二电芯开关控制模块及第二BMS保护模块；

所述电源模块分别与所述第二BMS保护模块及所述第二电芯开关控制模块电连接；

所述第二电芯开关控制模块与所述第二BMS保护模块电连接，所述第二BMS保护模块与所述第一BMS保护模块电连接。

3.根据权利要求1所述的一种多功能锂电池保护板，其特征在于，所述第一BMS保护模块包括第一BMS保护芯片及第一关断单元；

所述第一BMS保护芯片与所述过充保护单元电连接，所述第一关断单元与所述过充保护单元电连接。

4.根据权利要求3所述的一种多功能锂电池保护板，其特征在于，所述第一BMS保护模块还包括第二关断单元；

所述第一BMS保护芯片与所述过放保护单元电连接，所述第二关断单元与所述过放保护单元电连接。

5.根据权利要求4所述的一种多功能锂电池保护板，其特征在于，所述第一BMS保护模块还包括第三关断单元；

所述第一BMS保护芯片与所述过流保护单元电连接，所述第三关断单元与所述过流保护单元电连接。

6.根据权利要求5所述的一种多功能锂电池保护板，其特征在于，所述第一BMS保护模块还包括第四关断单元；

所述第一BMS保护芯片与所述短路保护单元电连接，所述第四关断单元与所述短路保护单元电连接。

7.根据权利要求5所述的一种多功能锂电池保护板，其特征在于，所述第一电芯开关控制模块包括第一电芯开关控制单元；所述第一电芯开关控制单元包括第一MOS管、第一LED灯、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻及第一电容；

所述第一电阻的第一端分别与所述第二电阻的第一端、所述第一电容的第一端及所述第一BMS保护模块的GPIO口电连接，所述第一电阻的第二端分别与所述连接模块及所述第一MOS管的源极电连接，所述第二电阻的第二端与所述第一MOS管的栅极电连接，所述第一MOS管的漏极分别与所述第一LED灯的第一端及所述第三电阻的第一端电连接，所述第一LED灯的第二端与所述第四电阻的第一端电连接，所述第一电容的第二端与分别与所述第一BMS保护模块的GPIO口、所述第三电阻的第二端、所述第四电阻的第二端及所述连接模块电连接。

8.根据权利要求2所述的一种多功能锂电池保护板，其特征在于，所述第二电芯开关控制模块还包括第二电芯开关控制单元；所述第二电芯开关控制单元包括第二MOS管、第二LED灯、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻及第二电容；

所述第五电阻的第一端分别与所述第六电阻的第一端、所述第二电容的第一端及所述第一BMS保护模块的GPIO口电连接，所述第五电阻的第二端分别与所述连接模块及所述第二MOS管的源极电连接，所述第六电阻的第二端与所述第二MOS管的栅极电连接，所述第二MOS管的漏极分别与所述第二LED灯的第一端及所述第七电阻的第一端电连接，所述第二LED灯的第二端与所述第八电阻的第一端电连接，所述第二电容的第二端与分别与所述第一BMS保护模块的GPIO口、所述第七电阻的第二端、所述第八电阻的第二端及所述连接模块电连接。

9.根据权利要求5所述的一种多功能锂电池保护板，其特征在于，所述第一BMS保护模块的芯片型号为KA49522，所述第一BMS保护模块通过所述第一电芯开关控制模块与十串电芯电连接。

10.根据权利要求2所述的一种多功能锂电池保护板，其特征在于，所述第二BMS保护模块的芯片型号为KA49522，所述第二BMS保护模块通过所述第二电芯开关控制模块与十串电芯电连接。

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