CN219204128U - 一种基于智能锂电池bms保护板的充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于智能锂电池BMS保护板的充电系统，属于锂电池技术领域。它解决了现有的采用直接绕过BMS保护电路的方式对过度欠压的锂电池进行充电以激活正常充电而带来的锂电池容易过充导致损坏锂电池的问题。本充电系统包括BMS主控开关回路和MCU，BMS主控开关回路包括充电控制开关和放电控制开关，还包括旁路充电回路，旁路充电回路包括旁路控制开关，当锂电池过度欠压充电时，旁路控制开关和放电控制开关导通，充电控制开关断开；当锂电池不再过度欠压时，充电控制开关自动导通，同时旁路控制开关自动断开。本充电系统具有既能对过度欠压的锂电池激活正常充电，同时还得到BMS保护电路保护的优点。

Description

一种基于智能锂电池BMS保护板的充电系统

技术领域

本实用新型属于锂电池技术领域，涉及一种基于智能锂电池BMS保护板的充电系统。

背景技术

锂电行业中，由于多颗电池的串联需要对每一节电池进行管理，所以都需要配套BMS锂电池管理系统保护板(以下简称BMS保护板)，BMS保护板是通过硬件的方案去实现过压、欠压、过流等保护功能。现有BMS保护板一般仅是采集每节锂电池的电压和主回路充放电的电流等参数，在实际应用中，存在着一些问题，比如当锂电池过度欠压，会造成BMS保护板无法正常工作，从而无法驱动充电开关打开充电端口，造成锂电池无法激活正常充电。为了解决这一问题，现有采用了增加旁路充电回路的方案，旁路充电回路跨过BMS保护板直接与锂电池两端连接，通过旁路充电回路直接对锂电池进行充电，但其仍存在着一些问题：主要是由于绕过BMS保护板，锂电池充电时失去了BMS保护板的过压、欠压、过流等保护和监控措施，容易造成锂电池的过充从而损坏锂电池。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提出了一种基于智能锂电池BMS保护板的充电系统。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种基于智能锂电池BMS保护板的充电系统，包括BMS主控开关回路和MCU，所述BMS主控开关回路包括充电控制开关和放电控制开关，所述放电控制开关一端与锂电池负极端BAT-连接，所述放电控制开关的另一端与上述充电控制开关一端连接，所述充电控制开关的另一端与充电器负极端PACK-连接，其特征在于：还包括旁路充电回路，所述旁路充电回路包括旁路控制开关，所述旁路充电回路与BMS主控开关回路电连接，且所述旁路充电回路接外接电源，当锂电池过度欠压充电时，上述旁路控制开关和放电控制开关导通，充电控制开关断开；当锂电池不再过度欠压时，所述充电控制开关自动导通，同时所述旁路控制开关自动断开。

在上述的一种基于智能锂电池BMS保护板的充电系统中，所述的BMS主控开关回路还包括电阻R11、电阻R17、稳压管D5、电阻R12、电阻R15和稳压管D6，上述放电控制开关为增强型N沟道MOS管Q10，所述充电控制开关为增强型N沟道MOS管Q11，所述MOS管Q10的S极接锂电池负极端BAT-、稳压二极管D5正极和电阻R17一端，所述MOS管Q10的G极接稳压二极管D5负极、电阻R17另一端和电阻R11一端，电阻R11另一端接MCU上的放电开关控制信号输出引脚，所述MOS管Q10的D极接MOS管Q11的D极；所述MOS管Q11的S极接充电器负极端PACK-、稳压管D6正极和电阻R15的一端，所述MOS管Q11的G极接稳压管D6负极、电阻R15的另一端和电阻R12的一端，所述电阻R12的另一端接MCU放电开关控制信号输出引脚。

在上述的一种基于智能锂电池BMS保护板的充电系统中，所述的旁路充电回路还包括电阻R136、电阻R141和稳压管D31，上述旁路控制开关为增强型N沟道MOS管Q79，所述MOS管Q79的D极接MOS管Q10的D极，所述MOS管Q79的S极接稳压管D31的正极、电阻R141的一端和充电器负极端PACK-，所述MOS管Q79的G极接稳压管D31的负极、电阻R141的另一端和电阻R136的一端，电阻R136的另一端接外接电源。

在上述的一种基于智能锂电池BMS保护板的充电系统中，所述的外接电源为限流充电电源，且为独立电源并与上述MCU连接。

与现有技术相比，本充电系统在原有BMS主控开关回路中增加了旁路充电回路，在锂电池过度欠压充电时，先通过旁路充电回路对锂电池进行限流充电激活BMS主控开关回路，当充电控制开关由断开变为导通激活BMS主控开关回路后同时自动切断旁路控制开关，这种充电控制开关和旁路控制开关互锁控制方式，使得激活后自动将锂电池充电切换到正常状态，从而实现锂电池充电得到BMS的有效电池保护管理，同时，由于前期旁路充电回路对锂电池是进行的限流充电，不会对锂电池充电过压、过流而损坏锂电池。

附图说明

图1是本充电系统的电路原理图。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1所示，本基于智能锂电池BMS保护板的充电系统包括BMS主控开关回路和MCU，BMS主控开关回路包括充电控制开关和放电控制开关，具体到本实施例，充电控制开关具体为增强型N沟道MOS管Q10，充电控制开关为增强型N沟道MOS管Q11。BMS主控开关回路还包括电阻R11、电阻R17、稳压管D5、电阻R12、电阻R15和稳压管D6；MOS管Q10的S极接锂电池负极端BAT-、稳压二极管D5正极和电阻R17一端，MOS管Q10的G极接稳压二极管D5负极、电阻R17另一端和电阻R11一端，电阻R11另一端接MCU上的放电开关控制信号输出引脚，MOS管Q10的D极接MOS管Q11的D极；MOS管Q11的S极接充电器负极端PACK-、稳压管D6正极和电阻R15的一端，MOS管Q11的G极接稳压管D6负极、电阻R15的另一端和电阻R12的一端，电阻R12的另一端接MCU放电开关控制信号输出引脚；锂电池的正极可与充电器的正极连接。其结构和工作原理为现有技术，在此不在赘述。

进一步的，旁路充电回路包括电阻R136、电阻R141、稳压管D31和旁路控制开关，具体的，旁路控制开关为增强型N沟道MOS管Q79，MOS管Q79的D极接MOS管Q10的D极，MOS管Q79的S极接稳压管D31的正极、电阻R141的一端和充电器负极端PACK-，MOS管Q79的G极接稳压管D31的负极、电阻R141的另一端和电阻R136的一端，电阻R136的另一端接外接电源。外接电源为限流充电电源，且为独立电源并与MCU连接。

其工作原理具体如下：

当锂电池不存在过度欠压状况时，此时电池接上充电器进行充电时，初始状态是控制放电控制开关MOS管Q10和充电控制开关MOS管Q11均处于导通状态，即此时MCU的放电开关控制信号输出引脚和充电开关控制信号输出引脚分别均输出高电平，同时MCU控制外接电源不输出限流充电电压，那么旁路控制开关MOS管Q79断开，旁路充电回路不会对锂电池进行启动充电，锂电池负极端BAT-通过放电控制开关MOS管Q10和充电控制开关导通MOS管与充电器负极端PACK-连通形成闭合回路，启动正常的BMS保护下的充电模式，这是正常充电状态。当锂电池存在过度欠压状况时，此时BMS主控开关回路无法正常工作，即放电控制开关MOS管Q10导通但充电控制开关MOS管Q11处于断开状态，不能形成闭合回路，无法正常工作，不能打开充电端口；此时电池接上充电器进行充电，MCU控制外接电源输出限流充电电压，控制旁路控制开关MOS管Q79导通，外接电源输出的限流电流通过旁路控制开关MOS管Q79和放电控制开关MOS管Q10对电池进行启动充电，由于其输出的是限流电流，因此不会对电池进行过压、过流等充电而损坏电池；当电池充电升压不再欠压后，MCU上的充电开关控制信号输出引脚会自动输出高电平从而控制充电控制开关MOS管Q11导通，锂电池负极端BAT-通过放电控制开关MOS管Q10和充电控制开关导通MOS管与充电器负极端PACK-连通形成闭合回路，启动正常的BMS保护下的充电模式，完成对BMS的激活，同时MCU控制外界电源不再输出限流充电，控制旁路控制开关MOS管Q79断开，切断旁路充电回路。这种充电控制开关和旁路控制开关互锁的控制方式，即在充电过程中，充电控制开关和旁路控制开关只有其一导通，不能同时导通的互锁方式，且在任何充电时间下都会有其中一个导通，从而实现在电池过度欠压情况下能够实现欠压启动且是限流充电启动不会对电池造成损坏，同时还得到BMS有效电池保护管理。

该充电系统既能适用于正常电池充电，也能适用于电池过度欠压状态下的电池充电，适用范围广，使用方便。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (4)

1.一种基于智能锂电池BMS保护板的充电系统，包括BMS主控开关回路和MCU，所述BMS主控开关回路包括充电控制开关和放电控制开关，所述放电控制开关一端与锂电池负极端BAT-连接，所述放电控制开关的另一端与上述充电控制开关一端连接，所述充电控制开关的另一端与充电器负极端PACK-连接，其特征在于：还包括旁路充电回路，所述旁路充电回路包括旁路控制开关，所述旁路充电回路与BMS主控开关回路电连接，且所述旁路充电回路接外接电源，当锂电池过度欠压充电时，上述旁路控制开关和放电控制开关导通，充电控制开关断开；当锂电池不再过度欠压时，所述充电控制开关自动导通，同时所述旁路控制开关自动断开。

2.根据权利要求1所述的一种基于智能锂电池BMS保护板的充电系统，其特征在于，所述的BMS主控开关回路还包括电阻R11、电阻R17、稳压管D5、电阻R12、电阻R15和稳压管D6，上述放电控制开关为增强型N沟道MOS管Q10，所述充电控制开关为增强型N沟道MOS管Q11，所述MOS管Q10的S极接锂电池负极端BAT-、稳压二极管D5正极和电阻R17一端，所述MOS管Q10的G极接稳压二极管D5负极、电阻R17另一端和电阻R11一端，电阻R11另一端接MCU上的放电开关控制信号输出引脚，所述MOS管Q10的D极接MOS管Q11的D极；所述MOS管Q11的S极接充电器负极端PACK-、稳压管D6正极和电阻R15的一端，所述MOS管Q11的G极接稳压管D6负极、电阻R15的另一端和电阻R12的一端，所述电阻R12的另一端接MCU放电开关控制信号输出引脚。

3.根据权利要求2所述的一种基于智能锂电池BMS保护板的充电系统，其特征在于，所述的旁路充电回路还包括电阻R136、电阻R141和稳压管D31，上述旁路控制开关为增强型N沟道MOS管Q79，所述MOS管Q79的D极接MOS管Q10的D极，所述MOS管Q79的S极接稳压管D31的正极、电阻R141的一端和充电器负极端PACK-，所述MOS管Q79的G极接稳压管D31的负极、电阻R141的另一端和电阻R136的一端，电阻R136的另一端接外接电源。

4.根据权利要求3所述的一种基于智能锂电池BMS保护板的充电系统，其特征在于，所述的外接电源为限流充电电源，且为独立电源并与上述MCU连接。

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