一种具有二次保护功能的模拟非均衡bms保护板的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电池保护电路领域，具体涉及用于电动自行车的电池管理系统(BMS)保护板。
【背景技术】
[0002]电池管理系统用于实时监测单体电池电压、电流大小和温度的变化，防止电池出现过充电和过放电以及充放电大电流的产生，能够提高电池的利用率，延长电池的使用寿命O
[0003]模拟非均衡BMS保护板为其中一种保护板，由硬件电路实现，采用集成锂电管理IC及扩展功率MOS管的管理方式。集成锂电管理IC检测对应的单体锂电池的电压、温度、及电池组电流，依据既定参数实时判别电池组状态，给出正常或者保护(过充、过放、过温、过流)信号，功率MOS管根据集成锂电管理IC给出的信号执行导通或者关断主充、放电回路，从而实现对锂电池的保护。
[0004]传统BMS保护板在出现充放电电流过大时，容易对锂电池性能造成不良影响。针对这一问题，目前常用的一种方式是在保护板外充放电回路线上串接保险，防止异常大电流出现时，可及时切断回路，保护锂电池的安全，这种保护板如图1。
[0005]但是，目前采用的保护板存在如下缺陷:
[0006]1、方式比较单一，当保护板主芯片或MOS管等器件失效时，无法起保护作用，会引起锂电池起火爆炸等安全事故；
[0007]2、锂电池出现异常充放电(电流异常、保护板在锂电保护IC设定单体电压保护范围内未保护)时保护板无法起到切断回路作用。
[0008]因此，目前所采用的用于电动自行车的电池管理系统的保护板存在很严重的安全隐患，不能在异常充放电或者保护板主芯片或MOS管等器件失效时有效地保护电池及周边环境的安全。
【实用新型内容】
[0009]针对目前电池管理系统保护板所存在的问题，本发明的目的是提供新的保护板，其能够:
[0010]1、当电池发生异常放电(低于锂电保护IC设定的单体过放保护电压值)时，通过二次保护电路实现切断回路并保护
[0011]2、当电池发生异常充电(高于锂电保护IC设定的单体过充保护电压值)时通过二次保护电路实现切断回路并保护；
[0012]3、当保护板主芯片或MOS管等器件失效时，仍然能够及时切断电路，实现对电池的保护。
[0013]具体而言，本实用新型提供一种具有二次保护功能的模拟非均衡BMS保护板，其特征在于，所述模拟非均衡BMS保护板包括:锂电保护主芯片IC1、锂电保护冗余芯片IC2、充电开关、放电开关、检流电阻、熔断式保护电路，所述模拟非均衡BMS保护板用于对电动自行车的电池组进行过充放保护，
[0014]所述充电开关用于控制所述充电器与所述电池组之间的导通与关断；
[0015]所述放电开关用于控制所述负载与所述电池组之间的导通与关断；
[0016]所述检流电阻与所述电池组串联连接，用于将所述电池组的充放电流反馈至所述锂电保护主芯片ICl ；
[0017]所述熔断式保护电路串联连接在所述电池组的充放电回路中；
[0018]所述锂电保护主芯片ICl和所述锂电保护冗余芯片IC2分别接收来自所述电池组的每个节点的电压信号，并获取每节电池的电压值，所述锂电保护主芯片ICI分别与所述充电开关和所述放电开关相连，并用于控制其开关，所述锂电保护冗余芯片IC2与所述熔断式保护电路相连，用于控制所述熔断式保护电路的熔断。
[0019]优选地，所述模拟非均衡BMS保护板还包括RC滤波电路，所述锂电保护主芯片ICl和所述锂电保护冗余芯片IC2通过所述RC滤波电路监测所述电池组中每个单体电池的电压。
[0020]优选地，所述模拟非均衡BMS保护板还包括温度开关，所述温度开关用于监测保护板以及周围环境的温度，当所述温度开关测得的温度超过温度阈值时，所述温度开关导通并向所述锂电保护主芯片ICI提供反馈。
[0021]优选地，所述锂电保护主芯片ICl基于所述温度开关提供的反馈信号、所述电池组中每个单体电池的电压、所述检流电阻反馈的所述电池组的充放电流控制所述充电开关和所述放电开关的导通与关断。
[0022]优选地，所述锂电保护主芯片ICl和所述锂电保护冗余芯片IC2针对所述电池组中每个单体电池的电压设定阈值，并且所述锂电保护冗余芯片IC2的单体过充过放保护电压阈值范围宽于所述锂电保护主芯片IC1。
[0023]优选地，所述熔断式保护电路还包括熔断开关、第一熔断保险F1、第二熔断保险F2、逻辑电路，所述第一熔断保险F1、第二熔断保险F2与所述电池组串联连接，所述熔断开关一端连接在所述第一熔断保险Fl和第二熔断保险F2的连接点，另一端接地，所述逻辑电路用于控制所述熔断开关，当所述电池组中每个单体电池的电压超过所述锂电保护主芯片ICl设定的相应阈值并达到所述锂电保护冗余芯片IC2设定的相应阈值时，所述锂电保护冗余芯片IC2控制所述熔断开关导通，以使得所述熔断式保护电路熔断，且当出现充电器异常出现大电流，超过F2设定的允许最大电流时，所述第二熔断保险F2熔断，保护电池组与充电器。
[0024]优选地，所述放电开关为放电MOS管，所述充电开关为充电MOS管。
[0025]优选地，所述锂电保护主芯片ICl采用ML5235-004和所述锂电保护冗余芯片IC2采用 ML5235-005。
[0026]有益效果
[0027]1、本实用新型使用单体保护电压等级不同的冗余锂电保护IC2和熔断式电路实现二次保护功能；
[0028]2、熔断式电路采用T型双保险电路，出现异常大电流(超过保护板设定的最大电流值)保护锂电池的同时，也可保护充电器；
[0029]3、当锂电保护IC和MOS管失效时，异常充放电(超出保护板设定的单体保护电压值范围)时，可及时切断回路，充分保护锂电池包的安全性和可靠性。
【附图说明】
[0030]图1示出了现有技术中所采用的保护板的结构示意图；
[0031]图2示出了本实用新型的保护板的电路结构示意图；
[0032]图3示出了本实用新型的保护板的工作流程示意图。
【具体实施方式】
[0033]本发明一个实施例的原理示意图如图2所示。保护板(或称保护电路)包括锂电保护主芯片ICl、冗余芯片IC2、放电MOS管G2、充电MOS管G3、检流电阻、熔断式保护电路等。
[0034]如图中所示，本实施例在原有硬件保护电路的基础上，加了一重熔断式保护电路，采用两套单体充放电电压保护值等级不同的锂电保护ICl (ML5235-004)实时监测单体电池电压，IC2 (ML5235-005)实时监测单体电池电压并控制熔断式保护电路。
[0035]如图所示，电池组(或称电池包)、检流电阻、放电MOS管G2、充电MOS管G3依次串联连接。充电MOS管G3连接充电器的一个输入，充电器的另一输入经熔断式保护电路连接电池组的正极。放电MOS管的漏极连接负载的一端，负载的另一端经熔断式保护电路连接电池组的正极。
[0036]ICl和IC2均接收来自电池各个节点的电压信号，这里所提到的电池节点指的是任意两节电池之间的节点，以及电池组两端的节点，通过这些节点可以确定每节电池的电压。
[0037]ICl输出两路驱动信号放电驱动信号DOl和充电驱动信号C01，二者分别控制放电MOS管G2、充电MOS管G3，电池组正常工作时，放电MOS管G2与充电MOS常通。
[0038]IC2 (ML5235-005)与ICl (ML5235-004)采用不同型号的芯片，IC2比ICl设置更宽的单体过充过放保护电压阈值范围。在本实施例中，ICi中设定的具体阈值为单体过充电压4.25V、过放2.8V、充电过流12±4厶、放电过流45±5厶、温度保护75±5°C。而IC2中设定的各种阈值分别为:单体过充电压4.3V、单体过放电压2.7V。
[0039]IC2也输出两路驱动信号放电驱动信号D02和充电驱动信号C02，两路驱动型经逻辑电路用于控制熔断开关G1，逻辑电路的工作方式为:当放电驱动信号D02和充电驱动信号C02均为高电平时，输出低电平，当两路信号中的一路为低电平时，输出高电平。一旦逻辑电路输出高电平，则Gl导通，使得电池组暂时短路并熔断保险丝F1。
[0040]所述检流电阻用于将电池组的充放电流反馈至所述锂电保护主芯片IC1。此外，保护板还可以包括RC滤波电路，锂电保护主芯片ICl通过所述RC滤波电路监测所述电池组中每个单体电