一种具有充电限流功能的BMS保护板的制作方法

本实用新型涉及电池保护板领域，尤其涉及一种具有充电限流功能的bms保护板。

背景技术：

锂电池作为新一代绿色高能电池，和传统的铅酸电池以及镍氢电池相比，虽然锂电池性能卓越、寿命长、环保等，但是其稳定性却不如传统电池，所以安全一直是人们亟待解决的一大难题。锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电，锂电池一旦发生短路，轻则起火，重则爆炸。锂电池安全问题已成为影响中国电动汽车、通信基站和电动自行车等发展的关键因素，除了加强电芯的安全性能，从bms技术上着手提高电池管理水平也是一种有效手段。

电池保护板一般都具有电压电测，电流检测、温度检测功能。理想电池充电特性：在恒压-恒流充电条件下：先进入恒流模式-再达到恒压模式进入充电。由于锂电池多多少少都存在差异性，这种差异来自电池负极材料的浓度差异、电池负极材料晶格形态变异、隔膜厚薄、涂布均匀差异、隔膜细孔堵塞等诸多因素。新电池可以靠筛选(所谓成组配对)来实现电池的一致性。但经过若干充放电循环后，这种一致性不复存在，表现在单体电池间的剩余能量相差甚大。此种情况就会出现电池容量会越来小，充电充不满，放电放不出来的情况。

申请号cn201520757802.7为实用新型专利，公开了一种具有二次保护功能的数字bms保护板，所述数字bms保护板包括：锂电池电压采集芯片ic、单片机mcu、充电开关、放电开关、检流电阻、熔断式保护电路、降压电路，所述数字bms保护板用于对电动自行车的电池组进行过充过放保护以及充放电过流保护。本实用新型使用电池电压采集芯片加mcu和熔断式电路实现二次保护功能；熔断式电路采用t型双保险电路，出现异常大电流保护锂电池的同时，也可保护充电器；当锂电电池电压采集ic和mos管失效，异常充放电时，可及时切断回路，充分保护锂电池包的安全性和可靠性。但是通过异常充放电时，只是依靠切断回路并不能完全起到实时保护的作用，再次接通时也不能避免异常充放电，操作上也非常复杂，因此需要一种具有限流功能的bms保护板。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术中充电放电没有过流保护或过流保护时间不足没有起到充分的保护效果的缺点，提供一种具有充电限流功能的bms保护板。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：

一种具有充电限流功能的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、主控mcu，前端afe电路与电池组和主控mcu连接；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与检测电阻、运算电路串联，主控mcu与充电限流单元、充电mos管、放电mos管、放电mos管驱动单元连接，充电限流单元与充电mos管并联。设定充电和放电的最大电流值，达到设定值会进入限流状态，限流值可以为2a、5a、10a、20a等，采用接插件拼接方式配备相应的限流值，1-3次检测到充电过流，限流时间为5min，4-6次检测到充电过流，限流10min，6-10次检测到充电过流，限流时间30min，10次以后将通过充电限流单元锁定在限流模式充电。

作为优选，检测电阻的输入端与b-电极连接，检测电阻的输出端与放电mos管连接，运算电路连接在检测电阻的两端，运算电路通过检测电阻检测到的电池组的输入或者输出电流，运算电路分别与主控mcu中的探测器和实时监测器连接，主控mcu还包括驱动器，主控mcu接收运算电路检测到的电池组的输入或者输出电流并通过驱动器驱动充电mos管和放电mos管。运算电路中设有和设定电压相比较的比较器，比较器输出主控mcu的中断触发信号，运算电路中还设有计时器，计时器提供时间信号，设定的充电过流条件满足时，设定相应的时间，多次满足充电过流条件时，设置更长的时间，主控mcu控制关掉充电mos，保留充电限流模块导通，从而最快速度切换到限流模块，有效杜绝充电电流大，烧坏充电mos，计时器时间结束后，将启用信号传输给主控mcu,主控mcu开启充电mos，实现计时器延时进行二次充电过流保护和控制保护时间。正常电流时，充电限流功能不启动，充放电管理依靠充电和放电mos。

作为优选，主控制单元的输出端分别与放电mos管驱动单元和充电mos管连接，放电mos管的输入端通过检测电阻与b-电极连接，放电mos管的输出端与充电mos管的输入端、充电限流单元的输入端连接，充电限流单元的输出端、充电mos管的输出端与p-电极连接。

作为优选，还包括检测电池组的温度的温度检测单元和温度传感电路，温度检测单元中的温度探测器测定电池组中的单体电芯的表面温度并通过温度传感电路传输至主控mcu。

作为优选，还包括充电器接入探测器，主控mcu中还包括状态监视器，充电器接入探测器与状态监视器连接，充电器接入探测器识别充电器的接入状态并在检测到充电器接入时将充电器接入信号输送至主控mcu。

作为优选，主控mcu的输出端还与加热器驱动器、rs232接口、rs4845接口、液晶显示模块、led显示模块中的一种或多种连接。

采集电压u＝u0+ir(u0-电池电压；i-充电电流；r电池内阻)单颗电芯的差异性导致内阻不一致，由于锂电池支持快充，在电池组充电末端，电流大导致采集电压偏大导致电池过快进入保护状态，从而使电池没有达到充满状态。在电池组充电末端进入限流状态，使电流i减小，采集电压u减小以至充入更多能量进入电池，使电池达到饱满状态。此功能有利于电池组内部电芯趋向于一致。

本实用新型由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

保护板的限流功能解决了在电池组pack在实际充电过程中，充电器电流不能稳定输出或者输出浪涌的问题，在电流大于保护板设定最大值时会进入限流模式充电，在频繁大电流冲击中，限流功能能有效保护充电mos被击穿；在多组电池pack并联使用过程中，由于其中某组或某几组充满保护或者充电过流保护，会使过流保护和其他电池组都能进入限流充电状态，将所有电池组充满使电池组趋向一致，从而改善下次充电过早进入限流模式。

保护板使锂电池受到电网波动影响不大，提高了产品的安全性能。特别是许多地方的夜间电压比较高，波动比较大，而锂电池的耐波性比较差，限流能使锂电池充电削填波峰，提高使用安全。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

以上附图中各数字标号所指代的部位名称如下：其中，1—电池组、2—电流检测控制电路、3—主控制单元、31—前端afe电路、32—主控mcu。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1

一种具有充电限流功能的bms保护板，如图1所示，包括电池组1、电流检测控制电路2和主控制单元3，主控制单元3包括相互连接的前端afe电路31、主控mcu32，前端afe电路31与电池组1和主控mcu32连接；电流检测控制电路2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2还包括检测电阻和运算电路单元，主控mcu32与检测电阻、运算电路串联，主控mcu32与充电限流单元、充电mos管、放电mos管、放电mos管驱动单元连接，充电限流单元与充电mos管并联。

检测电阻的输入端与b-电极连接，检测电阻的输出端与放电mos管连接，运算电路连接在检测电阻的两端，运算电路通过检测电阻检测到的电池组1的输入或者输出电流，运算电路分别与主控mcu32中的探测器和实时监测器连接，主控mcu32还包括驱动器，主控mcu32接收运算电路检测到的电池组1的输入或者输出电流并通过驱动器驱动充电mos管和放电mos管。

主控制单元3的输出端分别与放电mos管驱动单元和充电mos管连接，放电mos管的输入端通过检测电阻与b-电极连接，放电mos管的输出端与充电mos管的输入端、充电限流单元的输入端连接，充电限流单元的输出端、充电mos管的输出端与p-电极连接。

还包括检测电池组1的温度的温度检测单元和温度传感电路，温度检测单元中的温度探测器测定电池组1中的单体电芯的表面温度并通过温度传感电路传输至主控mcu32。

还包括充电器接入探测器，主控mcu32中还包括状态监视器，充电器接入探测器与状态监视器连接，充电器接入探测器识别充电器的接入状态并在检测到充电器接入时将充电器接入信号输送至主控mcu32。

主控mcu32的输出端还与加热器驱动器、rs232接口、rs4845接口、液晶显示模块、led显示模块中的一种或多种连接。

实施例2

一种具有充电限流功能的bms保护板，如图1所示，包括电池组1、电流检测控制电路2和主控制单元3，主控制单元3包括相互连接的前端afe电路31、主控mcu32，前端afe电路31与电池组1和主控mcu32连接；电流检测控制电路2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2还包括检测电阻和运算电路单元，主控mcu32与检测电阻、运算电路串联，主控mcu32与充电限流单元、充电mos管、放电mos管、放电mos管驱动单元连接，充电限流单元与充电mos管并联。

检测电阻的输入端与b-电极连接，检测电阻的输出端与放电mos管连接，运算电路连接在检测电阻的两端，运算电路通过检测电阻检测到的电池组1的输入或者输出电流，运算电路分别与主控mcu32中的探测器和实时监测器连接，主控mcu32还包括驱动器，主控mcu32接收运算电路检测到的电池组1的输入或者输出电流并通过驱动器驱动充电mos管和放电mos管。

运算电路中设有和设定电压相比较的比较器，比较器输出主控mcu32的中断触发信号，主控mcu32中还设有计时器，计时器提供时间信号，正常电流时，充电限流功能不启动，充放电管理依靠充电和放电mos。

主控制单元3的输出端分别与放电mos管驱动单元和充电mos管连接，放电mos管的输入端通过检测电阻与b-电极连接，放电mos管的输出端与充电mos管的输入端、充电限流单元的输入端连接，充电限流单元的输出端、充电mos管的输出端与p-电极连接。

还包括检测电池组1的温度的温度检测单元和温度传感电路，温度检测单元中的温度探测器测定电池组1中的单体电芯的表面温度并通过温度传感电路传输至主控mcu32。

还包括充电器接入探测器，主控mcu32中还包括状态监视器，充电器接入探测器与状态监视器连接，充电器接入探测器识别充电器的接入状态并在检测到充电器接入时将充电器接入信号输送至主控mcu32。

主控mcu32的输出端还与加热器驱动器、rs232接口、rs4845接口、液晶显示模块、led显示模块中的一种或多种连接。

实施例3

一种具有充电限流功能的bms保护板，如图1所示，包括电池组1、电流检测控制电路2和主控制单元3，主控制单元3包括相互连接的前端afe电路31、主控mcu32，前端afe电路31与电池组1和主控mcu32连接；电流检测控制电路2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2还包括检测电阻和运算电路单元，主控mcu32与检测电阻、运算电路串联，主控mcu32与充电限流单元、充电mos管、放电mos管、放电mos管驱动单元连接，充电限流单元与充电mos管并联。

检测电阻的输入端与b-电极连接，检测电阻的输出端与放电mos管连接，运算电路连接在检测电阻的两端，运算电路通过检测电阻检测到的电池组1的输入或者输出电流，运算电路分别与主控mcu32中的探测器和实时监测器连接，主控mcu32还包括驱动器，主控mcu32接收运算电路检测到的电池组1的输入或者输出电流并通过驱动器驱动充电mos管和放电mos管。运算电路中设有和设定电压相比较的比较器，比较器输出主控mcu32的中断触发信号，运算电路中还设有计时器，计时器提供时间信号，设定的充电过流条件满足时，设定相应的时间，多次满足充电过流条件时，设置更长的时间，主控mcu32控制关掉充电mos，保留充电限流模块导通，从而最快速度切换到限流模块，有效杜绝充电电流大，烧坏充电mos，计时器时间结束后，将启用信号传输给主控mcu32,主控mcu32开启充电mos，实现计时器延时进行二次充电过流保护和控制保护时间。

主控制单元3的输出端分别与放电mos管驱动单元和充电mos管连接，放电mos管的输入端通过检测电阻与b-电极连接，放电mos管的输出端与充电mos管的输入端、充电限流单元的输入端连接，充电限流单元的输出端、充电mos管的输出端与p-电极连接。

还包括检测电池组1的温度的温度检测单元和温度传感电路，温度检测单元中的温度探测器测定电池组1中的单体电芯的表面温度并通过温度传感电路传输至主控mcu32。

还包括充电器接入探测器，主控mcu32中还包括状态监视器，充电器接入探测器与状态监视器连接，充电器接入探测器识别充电器的接入状态并在检测到充电器接入时将充电器接入信号输送至主控mcu32。

主控mcu32的输出端还与加热器驱动器、rs232接口、rs4845接口、液晶显示模块、led显示模块中的一种或多种连接。

总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。