CN218678498U - 一种充放电控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种充放电控制电路。它包括电池模组、MOS保护板、总正继电器、充放电接口，所述MOS保护板上集成有预充电路和控制检测模块，所述电池模组的正极连接所述总正继电器的一端和所述预充电路的一端，所述总正继电器的另一端和所述预充电路的另一端连接所述充放电接口的正极端，所述充放电接口的负极端连接所述电池模组的负极；所述控制检测模块的控制端连接所述总正继电器的控制端和所述预充电路的控制端，所述控制检测模块的信号传输端连接所述充放电接口的信号传输端。本实用新型需求的安装空间小，电池包内空间布置简单，成本低。

Description

一种充放电控制电路

技术领域

本实用新型属于电池管理技术领域，具体涉及一种充放电控制电路。

背景技术

近年来由于锂离子电池在成本控制和生产工艺提高各方面得到了快速的发展，市面上基于锂离子电池的应用变得丰富而成熟。比如手机电池、充电宝、电脑电池、手电电池、电动车、太阳能电池、汽车、玩具车、仓储及物流车、机器人、电动平衡车及滑板车、电池电源的无人机、无线电设备等。

锂离子电池不同于铅酸电池，它对过充过放有明确和严谨的要求，既不能过充电也不能过放电，同时充放电时也需要做好温度管理，既不能过热也不能温度过低。现有的电池充放电电路采用的是BMS一体机外加继电器控制的模式控制充放电及加热功能，如图1所示，其总正继电器、预充继电器、预充电阻等部件与BMS一体机是分离独立布置的。现有BMS一体机外加继电器器、预充电阻、高压回路熔断器等的充放电模式要求电池包必须有足够的空间布置电气件及电气连接件，而且电气间隙较小、存在安全风险。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种安装需求空间小、可靠性高的充放电控制电路。

本实用新型采用的技术方案是：一种充放电控制电路，包括电池模组、MOS保护板、总正继电器、充放电接口，所述MOS保护板上集成有预充电路，

所述电池模组的正极连接所述总正继电器的一端和所述预充电路的一端，所述总正继电器的另一端和所述预充电路的另一端连接所述充放电接口的正极端，所述充放电接口的负极端连接所述电池模组的负极；

所述MOS保护板内部的控制检测模块的控制端连接所述总正继电器的控制端和所述预充电路的控制端，所述控制检测模块的信号传输端连接所述充放电接口的信号传输端。

进一步地，所述充放电接口包括高压放电输出接口、高压充电输入接口和低压接口，所述高压放电输出接口的正极输入端连接所述总正继电器的另一端和所述预充电路的另一端，所述高压放电输出接口的负极输入端连接所述电池模组的负极，所述高压充电输入接口的正极输出端连接所述总正继电器的另一端、负极输出端连接所述电池模组的负极；所述低压接口的信号传输端连接所述控制检测模块的信号传输端。

进一步地，所述控制检测模块、高压放电输出接口、高压充电输入接口和低压接口上的高压互锁端口依次串联形成高压互锁检测回路。

进一步地，所述预充电路包括第一驱动电路、第一MOS管、第二MOS管和预充电阻，所述第一驱动电路的控制输入端连接所述控制检测模块的控制端，所述第一驱动电路的控制输出端连接所述第一MOS管、第二MOS管的栅极，所述第一MOS管、第二MOS管的漏极连接所述电池模组的正极，所述第一MOS管、第二MOS管的源极连接所述预充电阻一端，所述预充电阻另一端连接所述充放电接口的正极端。

进一步地，还包括加热电路，所述加热电路包括加热部件和驱动部件，所述加热部件安装于所述电池模组上，所述驱动部件集成于所述MOS保护板上，所述加热部件一端连接所述电池模组的负极、另一端连接所述驱动部件输出端，所述驱动部件输入端连接所述电池模组的正极，所述驱动部件的控制端连接所述控制检测模块的控制端，所述加热部件的输出端连接所述控制检测模块的输入端。

进一步地，所述加热部件包括分流器、加热PTC，所述分流器的一端连接所述电池模组的负极、另一端连接所述加热PTC的一端，所述加热PTC的另一端连接所述驱动部件输出端，所述分流器的输出端连接所述控制检测模块的输入端。

更进一步地，所述驱动部件包括第二驱动电路、第三MOS管、第四MOS管，所述第二驱动电路的控制输入端连接所述控制检测模块的控制端，所述第二驱动电路的控制输出端连接所述第三MOS管、第四MOS管的栅极，所述第三MOS管、第四MOS管的漏极连接所述电池模组的正极；所述第三MOS管、第四MOS管的源极连接所述加热部件另一端。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型将预充电路集成安装于MOS保护板上，与总正继电器分离开，总正继电器独立布置在MOS保护板外，需求的安装空间小，电池包内空间布置简单，成本低；且电池包充放电时，总正继电器端的电压较高，流过的放电电流也比较大，将总正继电器与预充电路分离开，独立于MOS保护板外，既增加了电气安全间隙，也能避免较大的冲击电流烧坏MOS保护板，影响产品性能，提高了产品可靠性。

本实用新型充放电接口设计三个接口，其中的低压接口不仅能实现车辆与控制检测模块之间的充放电信号、唤醒信号传输，还能通过其中的高压互锁引脚实现充放电接口的连接检测功能，提高了充放电连接的可靠性。

本实用新型预充电路采用第一驱动电路驱动两个MOS管通断实现预充功能，两个MOS管并联，能对驱动电流进行分流，避免驱动电流过大烧坏MOS管，进一步提高了产品可靠性。

本实用新型设置加热电路实时检测电池模组的温度，并对温度进行控制，能保证电池始终处于合适的充放电温度范围，提高的电池的使用寿命及可靠性；且加热的驱动部件集成安装到MOS保护板上，不占用电池包内额外的空间，能够进一步降低安装需求空间。

附图说明

图1为现有技术的电路原理图。

图2为本实用新型的电路原理图。

图中，1-电池模组；2-MOS保护板；3-主保险；4-总正继电器；5-控制检测模块；6-高压放电输出接口；7-高压充电输入接口；8-低压接口；9-第一驱动电路；10-第二驱动电路；11-分流器；12-加热PTC；预充电阻13。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。

如图2所示，本实用新型提供一种充放电控制电路，包括电池模组1、MOS保护板2、总正继电器4、充放电接口，所述MOS保护板2上集成有预充电路，所述电池模组1的正极连接所述总正继电器4的一端和所述预充电路的一端，为提高电路安全性，在电池模组1的正极还设置主保险3，此时所述电池模组1的正极(即电池总正)连接主保险3一端，主保险3另一端连接所述总正继电器4的一端和所述预充电路的一端，所述总正继电器4的另一端和所述预充电路的另一端连接所述充放电接口的正极端，所述充放电接口的负极端连接所述电池模组1的负极；所述MOS保护板2内部的控制检测模块5的控制端连接所述总正继电器4的控制端和所述预充电路的控制端，所述控制检测模块5的信号传输端连接所述充放电接口的信号传输端。

本实用新型将预充电路集成安装于MOS保护板2上，与总正继电器4分离开，总正继电器4独立布置在MOS保护板2外，需求的安装空间小，电池包内空间布置简单，成本低；且电池包充放电时，总正继电器4两端的电压较高(图中较粗的连线即为高压连接线束)，流过的放电电流也比较大，将总正继电器4与预充电路分离开，独立于MOS保护板2外，既增加了电气安全间隙，也能避免较大的冲击电流烧坏MOS保护板2，影响产品性能，提高了产品可靠性。本实用新型MOS保护板2型号为WHCNMOS-1。

上述方案中，所述充放电接口包括高压放电输出接口6、高压充电输入接口7和低压接口8，所述高压放电输出接口6的正极输入端(即图中M+引脚)连接所述总正继电器4的另一端和所述预充电路的另一端，所述高压放电输出接口6的负极输入端(即图中M-引脚)连接所述电池模组1的负极(即电池总负)，所述高压充电输入接口7的正极输出端(即图中C+引脚)连接所述总正继电器4的另一端、负极输出端(即图中C-引脚)连接所述电池模组1的负极；所述低压接口8的信号传输端连接所述控制检测模块5的信号传输端，所述信号传输端包括低压电源引脚(DC12V+和DC12V-)、CAN总线引脚(CANH和CANL)、唤醒信号引脚(唤醒引脚)、充电连接确认信号引脚(CC)、充电控制确认信号引脚(CP)。

上述方案中，所述控制检测模块5、高压放电输出接口6、高压充电输入接口7和低压接口8上的高压互锁端口依次串联形成高压互锁检测回路，即控制检测模块5上的高压互锁检测高电平输出引脚(D01H)与高压放电输出接口6上的高压互锁1引脚连接，高压放电输出接口6上的高压互锁2引脚与高压充电输入接口7上的高压互锁3引脚连接，高压充电输入接口7上的高压互锁3引脚与低压接口8上的高压互锁5引脚连接，低压接口8上的高压互锁6引脚与控制检测模块5上的高压互锁检测低电平输出引脚(DI1H)连接。通过高压互锁回路实现充放电接口的连接检测功能，提高了充放电连接的可靠性。

上述方案中，所述预充电路包括第一驱动电路9、第一MOS管Q1、第二MOS管Q2和预充电阻13，所述第一驱动电路9的控制输入端连接所述控制检测模块5的控制端，所述第一驱动电路9的控制输出端连接所述第一MOS管Q1、第二MOS管Q2的栅极，所述第一MOS管Q1、第二MOS管Q2的漏极连接所述主保险3的另一端，所述第一MOS管Q1、第二MOS管Q2的源极连接所述预充电阻13一端，所述预充电阻13另一端连接所述充放电接口的正极端(即高压放电输出接口的M+引脚)。

本实用新型预充电路采用第一驱动电路9驱动两个MOS管通断实现预充功能，两个MOS管并联，能对驱动电流进行分流，避免驱动电流过大烧坏MOS管，进一步提高了产品可靠性。

上述方案中，还包括加热电路，所述加热电路包括加热部件和驱动部件，所述加热部件安装于所述电池模组1上(图中加热部件仅显示连接原理图)，所述驱动部件集成安装于所述MOS保护板2上，所述加热部件一端连接所述电池模组1的负极、另一端连接所述驱动部件输出端，所述驱动部件输入端连接所述主保险3的另一端，所述驱动部件的控制端连接所述控制检测模块5的控制端，所述加热部件的输出端连接所述控制检测模块5的输入端。所述加热部件包括分流器11、加热PTC 12，分流器11、加热PTC 12均为常规的电气元件，所述分流器11的一端连接所述电池模组的负极、另一端连接所述加热PTC 12的一端，所述加热PTC 12的另一端连接所述驱动部件输出端，所述分流器11的输出端连接所述控制检测模块5的输入端。所述驱动部件包括第二驱动电路10、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4，所述第二驱动电路10的控制输入端连接所述控制检测模块5的控制端，所述第二驱动电路10的控制输出端连接所述第三MOS管Q3、第四MOS管Q4的栅极，所述第三MOS管Q3、第四MOS管Q4的漏极连接主保险3的正极；所述第三MOS管Q3、第四MOS管Q4的源极连接所述加热部件另一端(即加热PTC)。所述第一驱动电路9和第二驱动电路10型号为SPC5606。

整个高压回路过程中，通过分流器将采集的充电电流或放电电流信号传输到MOS保护板。MOS保护板根据接收的信息实时调整整个充放电电流及加热状态。

本实用新型工作时包含四个工作模式，分别为放电模式、放电+加热模式、充电模式以及充电+加热模式，四个模式原理分别如下：

放电模式：放电回路为电池总正-主保险3-总正继电器4-高压放电输出接口6-放电负载(电机或其他用电设备)-分流器11-电池总负。当电池处于放电模式时，控制检测模块5通过低压接口8接收到唤醒信号后，先发送高电平驱动信号给第一驱动电路9，由第一驱动电路9控制第一MOS管Q1、第二MOS管Q2导通，连通预充电阻13，实现回路预充功能后(即检测到放电负载后端电压为电池模组两端电压的95％以上)，控制检测模块5控制断开第一MOS管Q1、第二MOS管Q2，同时控制闭合总正继电器4连通上述放电回路，整个高压放电回路上电完成。

放电+加热模式：当电池处于上述的放电模式时，若控制检测模块5通过分流器11检测到电池模组1温度在0至10摄氏度时，输出高电平驱动信号给第二驱动电路10，第二驱动电路10控制第三MOS管Q3、第四MOS管Q4导通，加热PTC 12开始工作，此时电池包处于边放电边加热模式；当电池模组1温度的上升至10摄氏度时，控制检测模块5停止输出高电平驱动信号，第三MOS管Q3、第四MOS管Q4断开，加热PTC 12停止工作，此时处于完全放电模式。

充电模式：充电回路为充电正极-高压充电输入接口7-总正继电器4-主保险3-电池总正-电池总负-分流器11-充电负极。当电池处于充电模式时，控制检测模块5输出高电平信号控制闭合总正继电器4，充电回路连通，电池处于充电模式。

充电+加热模式：当电池处于上述的充电模式时，若控制检测模块5通过分流器11检测到电池模组1温度在0至5摄氏度时，先控制总正继电器4断开，然后输出高电平驱动信号给第二驱动电路10，第二驱动电路10控制第三MOS管Q3、第四MOS管Q4导通，加热PTC12开始工作，充电回路处于断开状态，伴随着电池模组1温度上升，当电池模组1温度达到5摄氏度时，控制总正继电器4闭合，充电回路开启，此时处于边充电边加热模式；当电池模组1温度高于10摄氏度时，控制检测模块5停止输出高电平信号，第三MOS管Q3、第四MOS管Q4断开，加热PTC 12停止工作，此时完全处于充电模式。

以上仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种充放电控制电路，其特征在于：包括电池模组(1)、MOS保护板(2)、总正继电器(4)、充放电接口，所述MOS保护板(2)上集成有预充电路，

所述电池模组(1)的正极连接所述总正继电器(4)的一端和所述预充电路的一端，所述总正继电器(4)的另一端和所述预充电路的另一端连接所述充放电接口的正极端，所述充放电接口的负极端连接所述电池模组(1)的负极；

所述MOS保护板(2)内部的控制检测模块(5)的控制端连接所述总正继电器(4)的控制端和所述预充电路的控制端，所述控制检测模块(5)的信号传输端连接所述充放电接口的信号传输端。

2.根据权利要求1所述的充放电控制电路，其特征在于：所述充放电接口包括高压放电输出接口(6)、高压充电输入接口(7)和低压接口(8)，所述高压放电输出接口(6)的正极输入端连接所述总正继电器(4)的另一端和所述预充电路的另一端，所述高压放电输出接口(6)的负极输入端连接所述电池模组(1)的负极，所述高压充电输入接口(7)的正极输出端连接所述总正继电器的另一端、负极输出端连接所述电池模组(1)的负极；所述低压接口(8)的信号传输端连接所述控制检测模块(5)的信号传输端。

3.根据权利要求2所述的充放电控制电路，其特征在于：所述控制检测模块(5)、高压放电输出接口(6)、高压充电输入接口(7)和低压接口(8)上的高压互锁端口依次串联形成高压互锁检测回路。

4.根据权利要求1所述的充放电控制电路，其特征在于：所述预充电路包括第一驱动电路(9)、第一MOS管、第二MOS管和预充电阻(13)，所述第一驱动电路(9)的控制输入端连接所述控制检测模块(5)的控制端，所述第一驱动电路(9)的控制输出端连接所述第一MOS管、第二MOS管的栅极，所述第一MOS管、第二MOS管的漏极连接所述电池模组(1)的正极，所述第一MOS管、第二MOS管的源极连接所述预充电阻(13)一端，所述预充电阻(13)另一端连接所述充放电接口的正极端。

5.根据权利要求1所述的充放电控制电路，其特征在于：还包括加热电路，所述加热电路包括加热部件和驱动部件，所述加热部件安装于所述电池模组(1)上，所述驱动部件集成于所述MOS保护板(2)上，所述加热部件一端连接所述电池模组(1)的负极、另一端连接所述驱动部件输出端，所述驱动部件输入端连接所述电池模组(1)的正极，所述驱动部件的控制端连接所述控制检测模块(5)的控制端，所述加热部件的输出端连接所述控制检测模块(5)的输入端。

6.根据权利要求5所述的充放电控制电路，其特征在于：所述加热部件包括分流器(11)、加热PTC(12)，所述分流器(11)的一端连接所述电池模组(1)的负极、另一端连接所述加热PTC(12)的一端，所述加热PTC(12)的另一端连接所述驱动部件输出端，所述分流器(11)的输出端连接所述控制检测模块(5)的输入端。

7.根据权利要求5所述的充放电控制电路，其特征在于：所述驱动部件包括第二驱动电路(10)、第三MOS管、第四MOS管，所述第二驱动电路(10)的控制输入端连接所述控制检测模块(5)的控制端，所述第二驱动电路(10)的控制输出端连接所述第三MOS管、第四MOS管的栅极，所述第三MOS管、第四MOS管的漏极连接所述电池模组(1)的正极；所述第三MOS管、第四MOS管的源极连接所述加热部件另一端。

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