CN218940723U - Bms防二次过充保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种BMS防二次过充保护电路，包括：主控制单元,所述主控制单元与电流检测控制电路连接,所述电流检测控制电路包括二次保护电路,所述二次保护电路一端与电流检测电阻连接,所述二次保护电路另一端与充放电控制单元连接,所述二次保护电路的控制端与控制开关IO口连接；该电路可以在MOS管发生粘连、短路、击穿等故障，致使一次保护电路无法工作时，将主电路断开，从而避免电池过充、过电流，发生爆炸。

Description

BMS防二次过充保护电路

技术领域

本实用新型涉及电池保护技术领域，具体涉及BMS防二次过充保护电路。

背景技术

当电动车的电芯过度充电的时候，正极过度的锂便会放出来，然后使正极的结构发生变化。同时因为放出的锂太多无法插入负极中，容易造成负极表面析锂。还有就是当电压达到4.5V以上的时候，电解液会分解产生大量的气体。在充电的时候，水份会和锂发生反应，生成氧化锂，使电芯的容量损失，容易使电芯过度充电而生成气体，这些气体会使电芯的内部压力增大，当电芯的外壳无法承受时，电芯就会爆炸。

长时间充电状态下，过充、过电流也会导致高温高压，存在安全隐患。锂电池在特殊温度、湿度及接触不良等状况下可能瞬间放电而产生大量的电流，发生自燃或爆炸情况。两轮电动车现有锂电池过充保护方案主要为软件AFE保护，在检测到过充电压时，软件控制关断回路主MOS，切断充电回路来保护电池过充，防止爆炸。现有技术主要通过软件控制主MOS栅极电平来实现关闭，在主MOS发生粘连、短路、击穿等故障时，此方式无法关断主回路，过充不保护，容易引发爆炸起火。

如中国专利CN209994127U，公开日2020年01月24日，本实用新型涉及电池保护板领域，公开一种适用于电瓶车上的BMS保护板，包括电池组、电流检测控制电路和主控制单元，主控制单元包括相互连接的前端AFE电路(31)、主控MCU，电流检测控制电路包括充电限流单元、充电MOS管、放电MOS管和放电MOS管驱动单元，电流检测控制电路还包括检测电阻和运算电路单元，主控MCU的输出端连接有GPS定位模块、LED显示模块、扬声器、网络通讯模块。保护板使锂电池受到电网波动影响不大，提高使用安全，设有GPS定位模块，提高了本设置有本电路的电池防盗能力，随时了解电池的剩余电量情况，实现电池或电瓶车车的按时间信息出租，大大提高了使用体验。该方案采用控制MOS管栅极电平来实现关闭，在主MOS管发生粘连、短路、击穿等故障时，此方式无法关断主回路，不能充分保护电池。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：通过控制MOS管栅极电平来实现关闭主回路的保护方法无法在MOS管发生故障时继续保护电池的技术问题。提出了BMS防二次过充保护电路，能在MOS管发生故障时任然保护电池。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案为：BMS防二次过充保护电路，包括：主控制单元,所述主控制单元与电流检测控制电路连接,所述电流检测控制电路包括二次保护电路,所述二次保护电路一端与电流检测单元连接,所述二次保护电路另一端与充放电控制单元连接,所述二次保护电路的控制端与控制开关IO口连接。

BMS防二次过充保护电路，在电路中连入二次保护电路，当MOS管发生故障，即一次保护失败时，主控制单元检测到单节电池电压超标且还有充电电流存在时，控制开关打开，为三端保险丝的加热丝提供电压，触发熔断，保护BMS。

作为优选，所述二次保护电路包括三端保险丝MF2,所述三端保险丝MF2的控制端与PNP型三极管Q34的C极连接,所述PNP型三极管Q34的E极与电池包正极连接, 所述PNP型三极管Q34的E极与电阻R131的一端连接,所述电阻R131的另一端与所述PNP型三极管Q34的B极连接,所述三端保险丝MF2的一端与MOS-B+端连接,所述三端保险丝MF2的另一端与MOS-B-端连接,所述三端保险丝MF2的一端与开关P2的一端连接, 所述三端保险丝MF2的另一端与所述开关P2的另一端连接。PNP型三极管Q34和PNP型三极管Q34共同组成了二次保护电路中的加热电路，当二次保护电路的控制开关打开时，电池包正极接入，为三端保险丝内部的加热丝加热，导致熔断，断开主电路，从而保护电池，二次保护电路通过开关P2与MOS管的两端连接，从而将二次保护电路接入主电路之中。

作为优选，所述PNP型三极管Q34的B极与电阻R132的一端连接,所述电阻R132的另一端与NPN型三极管Q35的C极连接,所述NPN型三极管Q35的E极与地连接,所述NPN型三极管Q35的E极与电阻R150的一端连接,所述电阻R150的另一端与所述NPN型三极管Q35的B极连接, 所述NPN型三极管Q35的B极与电阻R149的一端连接,所述电阻R149的另一端与所述控制开关IO口连接。PNP型三极管Q34、电阻R132、NPN型三极管Q35、电阻R150和电阻R149共同组成二次保护电路中的控制电路，这条控制电路连接控制开关，控制开关与微控器MCU连接，接收到微控器MCU的信号后，就会控制二次保护电路打开，开始工作。

作为优选，所述主控制单元包括AFE前端采集芯片和微控器MCU,所述AFE前端采集芯片与驱动保护电路连接,所述驱动保护电路与充放电控制单元连接，所述AFE前端采集芯片和所述微控器MCU连接。AFE前端采集芯片和微控器MCU之间通过两条数据线SDA和SCL连接，AFE前端采集芯片将采集到的数据传输到微控器MCU中，微控器MCU再根据得到的数据进行相应的操作，AFE前端采集芯片与驱动保护电路连接，根据采集到的信息控制驱动保护电路，驱动保护电路再控制充放电控制单元中MOS管的状态。

作为优选，所述AFE前端采集芯片与所述电流检测电阻串联,所述电流检测电组一端与电池包的B-电极连接,所述电流检测电组的另一端与所述二次保护电路连接。通过电流检测电阻，AFE前端采集芯片可以采集到电池包的输入和输出电流，从而判断是否需要启动二次保护电路。

作为优选，所述AFE前端采集芯片包括温度采集接口和电池包单节采集接口,所述温度采集接口与MTC温度采样电路连接,所述MTC温度采样电路与所述微控器MCU连接,所述电池包单节采集接口通过电压采集电路与所述电池包连接,所述电池包的B+电极与DC-DC转化电路连接, 所述电池包的B+电极与P+电极连接。AFE前端采集芯片通过电池包单节采集接口采集电池包的电压、温度等数据变化，AFE前端采集芯片共有三个AD口进行电池包温度变化的采集，再将采集到的温度数据通过温度采集接口传输到微控器MCU中，微控器MCU将这些数据与存储模块Data存储的单节电压、温度以及一些故障的标志位等数据进行对比，从而判断电池包的状态和一次保护电路是否正常工作，DC-DC转化电路将电池包输出的48V电压转换成3.3V和5V的电压，3.3V的电压用于微控器MCU的工作，5V的电压用于RS485的工作。

作为优选，所述微控器MCU包括状态监测端口,所述状态监测端口连接有负载移除检测DETD和充电器移除检测DETC,所述微控器MCU的输出端连接有一线通和RS485,所述微控器MCU与LED显示模块连接。状态监测端口用于检测负载和充电器是否移除，RS485为通讯接口，一线通为通信网络接口。

作为优选，所述微控器MCU设有存储模块Data,所述微控器MCU设有预放电开关控制端,所述微控器MCU通过所述预放电开关控制端与充放电控制单元连接,所述充放电控制单元与P-电极连接。存储模块Data中存储了单节电压、温度以及一些故障的标志位，可以用于同检测到的信息做对比，判断电池和一次保护电路的工作状态，预放电开关控制端控制充放电控制单元中的预放电MOS的状态。

本实用新型的实质性效果是：本实用新型在MOS管发生粘连、短路、击穿等故障，致使一次保护电路无法工作，保护电池时，利用二次保护电路中的三端保险丝的熔断，将主电路断开，从而避免电池过充、过电流，发生爆炸。

附图说明

图1为实施例的结构示意图；

图2为实施例的二次保护电路的电路图。

其中：1、AFE前端采集芯片，2、微控器MC，3、电池包，4、充放电控制单元，5、LED显示模块，6、一线通，7、RS485，8、负载移除检测DETD，9、电器移除检测DETC。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步具体说明。

BMS防二次过充保护电路，如图1所示，主控制单元与电流检测控制电路连接,电流检测控制电路包括了二次保护电路、电流检测电阻和驱动保护电路,二次保护电路的一端与电流检测电阻连接,二次保护电路的另一端与充放电控制单元4连接,二次保护电路的控制端与控制开关IO口连接，控制开关IO口控制二次保护电路的状态。

主控制单元包括了AFE前端采集芯片1和微控器MCU2, AFE前端采集芯片与驱动保护电路连接,驱动保护电路与充放电控制单元连接。AFE前端采集芯片和微控器MCU连接，AFE前端采集芯片和微控器MCU之间通过两条数据线SDA和SCL连接，AFE前端采集芯片将采集到的数据传输到微控器MCU中，微控器MCU再根据得到的数据进行相应的操作。AFE前端采集芯片与驱动保护电路连接，根据采集到的信息控制驱动保护电路，驱动保护电路再控制充放电控制单元中MOS管的状态。

AFE前端采集芯片与电流检测电阻串联, 通过电流检测电阻，AFE前端采集芯片可以采集到电池包的输入和输出电流，从而判断是否需要启动二次保护电路。电流检测电组一端与电池包3的B-电极连接,电流检测电组的另一端与二次保护电路连接。

AFE前端采集芯片包括温度采集接口和电池包单节采集接口,温度采集接口与MTC温度采样电路连接, MTC温度采样电路与微控器MCU连接,电池包单节采集接口通过电压采集电路与所电池包连接,电池包的B+电极与DC-DC转化电路连接,电池包的B+电极与P+电极连接。AFE前端采集芯片通过电池包单节采集接口采集电池包的电压、温度等数据变化，AFE前端采集芯片共有三个AD口进行电池包温度变化的采集，再将采集到的温度数据通过温度采集接口传输到微控器MCU中，微控器MCU将这些数据与存储模块Data存储的单节电压、温度以及一些故障的标志位等数据进行对比，从而判断电池包的状态和一次保护电路是否正常工作，DC-DC转化电路将电池包输出的48V电压转换成3.3V和5V的电压，3.3V的电压用于微控器MCU的工作，5V的电压用于RS485的工作。

微控器MCU包括状态监测端口,状态监测端口连接有负载移除检测DETD8和充电器移除检测DETC9,微控器MCU的输出端连接有一线通6和RS4857,微控器MCU与LED显示模块5连接。状态监测端口用于检测负载和充电器是否移除，RS485为通讯接口，一线通为通信网络接口，用于接入通信网络，微控器MCU将各种信息显示在LED显示模块上。微控器MCU设有存储模块Data,微控器MCU设有预放电开关控制端,微控器MCU通过预放电开关控制端与充放电控制单元连接,充放电控制单元与P-电极连接。存储模块Data中存储了单节电压、温度以及一些故障的标志位，可以用于同检测到的信息做对比，判断电池和一次保护电路的工作状态，预放电开关控制端控制充放电控制单元中的预放电MOS的状态。

充放电控制单元共有三种状态，分别为充电模式、放电模式和预放电模式，充电模式下充放电控制单元只接入充电MOS管，放电模式下充放电控制单元只接入放电MOS管，预放电模式下充电MOS管和放电MOS管串联，并且放电MOS管上并联有一个预放电MOS管和一个功率电阻，这个预放电MOS管和功率电阻串联。

二次保护电路包括三端保险丝MF2,三端保险丝MF2的控制端与PNP型三极管Q34的C极连接, PNP型三极管Q34和PNP型三极管Q34共同组成了二次保护电路中的加热电路，PNP型三极管Q34的E极与电池包正极连接, PNP型三极管Q34的E极与电阻R131的一端连接,电阻R131的另一端与PNP型三极管Q34的B极连接,三端保险丝MF2的一端与MOS-B+端连接,三端保险丝MF2的另一端与MOS-B-端连接,三端保险丝MF2的一端与开关P2的一端连接,三端保险丝MF2的另一端与开关P2的另一端连接。当二次保护电路的控制开关打开时，电池包正极接入，为三端保险丝内部的加热丝加热，导致熔断，断开主电路，从而保护电池，二次保护电路通过开关P2与MOS管的两端连接，从而将二次保护电路接入主电路之中。

PNP型三极管Q34、电阻R132、NPN型三极管Q35、电阻R150和电阻R149共同组成二次保护电路中的控制电路，PNP型三极管Q34的B极与电阻R132的一端连接,电阻R132的另一端与NPN型三极管Q35的C极连接, NPN型三极管Q35的E极与地连接, NPN型三极管Q35的E极与电阻R150的一端连接,电阻R150的另一端与NPN型三极管Q35的B极连接, NPN型三极管Q35的B极与电阻R149的一端连接,电阻R149的另一端与控制开关IO口连接。这条控制电路连接控制开关，控制开关与微控器MCU连接，接收到微控器MCU的信号后，就会控制二次保护电路打开，开始工作。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种BMS防二次过充保护电路，其特征在于，包括：主控制单元,所述主控制单元与电流检测控制电路连接,所述电流检测控制电路包括二次保护电路,所述二次保护电路一端与电流检测电阻连接,所述二次保护电路另一端与充放电控制单元连接,所述二次保护电路的控制端与控制开关IO口连接 。

2.根据权利要求1所述的BMS防二次过充保护电路，其特征在于，所述二次保护电路包括三端保险丝MF2,所述三端保险丝MF2的控制端与PNP型三极管Q34的C极连接,所述PNP型三极管Q34的E极与电池包正极连接, 所述PNP型三极管Q34的E极与电阻R131的一端连接,所述电阻R131的另一端与所述PNP型三极管Q34的B极连接,所述三端保险丝MF2的一端与MOS-B+端连接,所述三端保险丝MF2的另一端与MOS-B-端连接,所述三端保险丝MF2的一端与开关P2的一端连接, 所述三端保险丝MF2的另一端与所述开关P2的另一端连接。

3.根据权利要求2所述的BMS防二次过充保护电路，其特征在于，所述PNP型三极管Q34的B极与电阻R132的一端连接,所述电阻R132的另一端与NPN型三极管Q35的C极连接,所述NPN型三极管Q35的E极与地连接,所述NPN型三极管Q35的E极与电阻R150的一端连接,所述电阻R150的另一端与所述NPN型三极管Q35的B极连接, 所述NPN型三极管Q35的B极与电阻R149的一端连接,所述电阻R149的另一端与所述控制开关IO口连接。

4.根据权利要求1所述的BMS防二次过充保护电路，其特征在于，所述主控制单元包括AFE前端采集芯片和微控器MCU,所述AFE前端采集芯片与驱动保护电路连接,所述驱动保护电路与充放电控制单元连接，所述AFE前端采集芯片和所述微控器MCU连接。

5.根据权利要求4所述的BMS防二次过充保护电路，其特征在于，所述AFE前端采集芯片与所述电流检测电阻串联,所述电流检测电阻一端与电池包的B-电极连接,所述电流检测电阻的另一端与所述二次保护电路连接。

6.根据权利要求4或5所述的BMS防二次过充保护电路，其特征在于，所述AFE前端采集芯片包括温度采集接口和电池包单节采集接口,所述温度采集接口与MTC温度采样电路连接,所述MTC温度采样电路与所述微控器MCU连接,所述电池包单节采集接口通过电压采集电路与所述电池包连接,所述电池包的B+电极与DC-DC转化电路连接, 所述电池包的B+电极与P+电极连接。

7.根据权利要求4所述的BMS防二次过充保护电路，其特征在于，所述微控器MCU包括状态监测端口,所述状态监测端口连接有负载移除检测DETD和充电器移除检测DETC,所述微控器MCU的输出端连接有一线通和RS485,所述微控器MCU与LED显示模块连接。

8.根据权利要求4或7所述的BMS防二次过充保护电路，其特征在于，所述微控器MCU设有存储模块Data,所述微控器MCU设有预放电开关控制端,所述微控器MCU通过所述预放电开关控制端与充放电控制单元连接,所述充放电控制单元与P-电极连接。

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