CN104466917A - 一种电动车锂电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动车锂电池管理系统，管理系统一端与电池组相连接，管理系统的另一端与负载相连接，管理系统包括一级保护电路和二级保护电路，一级保护电路同时连接放电MOS管和充电MOS管，放电MOS管和充电MOS管串联在电池组和负载的两端，二级保护电路与保险丝相连接，保险丝与放电MOS管和充电MOS管串联。电动车锂电池管理系统具有双重安全防护，在一级保护电路失效的情况下，二级保护电路使回路断开，使电池组停止工作，提高了安全性。且本发明结构简单，实用性强。

Description

一种电动车锂电池管理系统

技术领域

本发明涉及电动车电池安全领域，尤其是指一种电动车锂电池管理系统。

背景技术

目前，在电动车用的锂电池组中都具有电池管理系统，而电池管理系统中往往采用N-MOS管用作开关使用，以实现对锂电池组过充、过放、过流、短路等保护。但由于管理系统电子线路具有一定的失效率、N-MOS管存在一定的击穿可能，所以在管理系统失效的情况下，锂电池组就会失去保护，出现安全隐患。中国专利公开号CN 103094886A，公开日2013年5月8日，名称为“一种基于单片机控制的电动车锂电池组保护系统”的发明专利中公开了一种基于单片机控制的电动车锂电池组保护系统，包括单片机、大功率开关模块、均衡充电模块、电压采样模块、A/D采样模块、电流采样模块、温度测量模块、均衡组模块和锂电池组模块，所述电池组电压、电流、温度等信息通过电压采样、电流采样和温度测量电路，加到信号采集部分的A/D输入端；A/D模块将输入的模拟信号转换为数字信号，并传输给单片机。不足之处在于，该保护系统只能对锂电池组异常进行检测，并不能进行相应的处理，且该保护系统较为复杂，成本较高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中锂电池组保护电路较为单一，一旦失效则锂电池会失去保护，存在安全隐患的缺陷，提供一种具有双重安全防护功能的电动车锂电池管理系统。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：

一种电动车锂电池管理系统，管理系统一端与电池组相连接，管理系统的另一端与负载相连接，管理系统包括一级保护电路和二级保护电路，一级保护电路同时连接放电MOS管和充电MOS管，放电MOS管和充电MOS管串联在电池组和负载的两端，二级保护电路与保险丝相连接，保险丝与放电MOS管和充电MOS管串联。

作为一种优选方案，二级保护电路包括MCU、N-MOS管Q1，NPN三极管Q2，可控硅，MCU控制输出IO口连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端与N-MOS管Q1的栅极相连接，N-MOS管Q1的源级接地，N-MOS管Q1的漏极与电阻R2的一端相连接，电阻R2的另一端连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极与用于驱动可控硅导通的电压VCC相连，电压VCC还与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端与三极管Q2的基极相连，三极管Q2的发射极与可控硅的控制端相连接，可控硅的阳极与电池组的正极相连接，可控硅的阴极与保险丝的一端以及负载的负极相连接。

正常状态下，一级保护电路保护电池组正常工作，当电池组电压高于一级过充电压或低于一级过放电压，管理系统会关闭充电MOS管或放电MOS管，以停止充电或放电，保护电池组，当电池组电压高于二级过充保护电压或低于二级过放保护电压时，则MCU认为一级保护电路一级失效，启动二级保护，MCU输出高电平。所述的N-MOS管Q1与三极管Q2的组合使用的目的是满足低电压控制高电压。在MCU输出高电平后，电压通过电阻R1到N-MOS管Q1的栅极，N-MOS管Q1就会导通，进而三极管Q2的基极因电阻R2与电阻R3的分压，三极管Q2的集电极和三极管Q2的基极就会形成偏置电压，使三极管Q2导通。三极管Q2导通后，电压VCC电压会通过可控硅的控制端，使可控硅导通；可控硅导通后，电池组就会通过可控硅、保险丝形成断路回路，因短路电流过大，保险丝会瞬间熔断，当保险丝熔断后，可控硅由于没有回路（维持）电流，就会关闭。通过以上方式，使锂电池组与负载回路的保险丝熔断，在一级保护失效的情况下，电池组也会停止工作，保证安全。

作为一种优选方案，三极管Q2的发射极与可控硅控制端之间还连接有电阻R4和二极管D1，三极管Q2的发射极与电阻R4的一端相连接，电阻R4的另一端与二极管D1的阳极相连接，二极管D1的阴极与可控硅控制端相连接。电阻R4和二极管D1起到保护作用，防止可控硅反接等损害MCU等其他元器件。

作为一种优选方案，N-MOS管的源极和漏极之间还并联反接有二极管。

作为一种优选方案，可控硅用继电器替代。继电器可完成可控硅的功能，在电压VCC输出高电平后，继电器由断开状态变成导通状态，使保险丝熔断。

一种电动车，包括权利要求1至5任何一项所述的电动车锂电池管理系统。

本发明的有益效果是，电动车锂电池管理系统具有双重安全防护，在一级保护电路失效的情况下，二级保护电路使回路断开，使电池组停止工作，提高了安全性。且本发明结构简单，实用性强。

附图说明

图1是本发明的一种电路原理连接图；

图2是图1二级保护电路部分的局部放大图。

其中：1、电池组，2、管理系统，3、负载，4、一级保护电路，5、二级保护电路，6、放电MOS管，7、充电MOS管，8、MCU。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。

实施例1：一种电动车锂电池管理系统，其电路原理连接图如图1和图2所示，管理系统一端2与电池组1相连接，管理系统的另一端与负载3相连接，管理系统包括一级保护电路4和二级保护电路5，一级保护电路同时连接放电MOS管6和充电MOS管7，放电MOS管和充电MOS管串联在电池组和负载的两端。二级保护电路包括MCU8、N-MOS管Q1，NPN三极管Q2，可控硅，MCU控制输出IO口连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端与N-MOS管Q1的栅极相连接，N-MOS管Q1的源级接地，N-MOS管Q1的漏极与电阻R2的一端相连接，电阻R2的另一端连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极与用于驱动可控硅导通的电压VCC相连，电压VCC还与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端与三极管Q2的基极相连，三极管Q2的发射极与可控硅控制端之间还连接有电阻R4和二极管D1，三极管Q2的发射极与电阻R4的一端相连接，电阻R4的另一端与二极管D1的阳极相连接，二极管D1的阴极与可控硅控制端相连接。N-MOS管的源极和漏极之间还并联反接有二极管。

N-MOS管采用2N7002，三极管采用2N3906，可控硅采用TYN640， MCU采用PIC系列等单片机，所述的保险丝的规格可根据实际电流的需求选择快速型的保险丝。锂电池管理系统的一级保护过充保护电压值常设为4.2V，过放保护电压值常设2.8V，二级保护的过充保护电压值常设为4.4V，过放保护电压值常设2.4V；当锂电池单体电压高于一级过充电压或低于一级过放电压，管理系统则会关闭充电MOS管或放电MOS管，以停止充电或放电，保护锂电池组；当锂电池组单体电压有高于二级过充保护或低于二级过放电压时，则MCU认为一级保护已经失效，启动二级保护，MCU输出高电平。所述的N-MOS管Q1与三极管Q2的组合使用的目的是满足低电压控制高电压。在MCU输出高电平后，电压通过电阻R1到N-MOS管Q1的栅极，N-MOS管Q1就会导通，进而三极管Q2的基极因电阻R2与电阻R3的分压，三极管Q2的集电极和三极管Q2的基极就会形成偏置电压，使三极管Q2导通。三极管Q2导通后，电压VCC电压会通过可控硅的控制端，使可控硅导通；可控硅导通后，电池组就会通过可控硅、保险丝形成断路回路，因短路电流过大，保险丝会瞬间熔断，当保险丝熔断后，可控硅由于没有回路（维持）电流，就会关闭。通过以上方式，使锂电池组与负载回路的保险丝熔断，在一级保护失效的情况下，电池组也会停止工作，保证安全。

Claims (6)

1.一种电动车锂电池管理系统，管理系统一端与电池组相连接，管理系统的另一端与负载相连接，其特征是，管理系统包括一级保护电路和二级保护电路，一级保护电路同时连接放电MOS管和充电MOS管，放电MOS管和充电MOS管串联在电池组和负载的两端，二级保护电路与保险丝相连接，保险丝与放电MOS管和充电MOS管串联。

2.根据权利要求1所述的一种电动车锂电池管理系统，其特征是，所述的二级保护电路包括MCU、N-MOS管Q1，NPN三极管Q2，可控硅，MCU控制输出IO口连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端与N-MOS管Q1的栅极相连接，N-MOS管Q1的源级接地，N-MOS管Q1的漏极与电阻R2的一端相连接，电阻R2的另一端连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极与用于驱动可控硅导通的电压VCC相连，电压VCC还与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端与三极管Q2的基极相连，三极管Q2的发射极与可控硅的控制端相连接，可控硅的阳极与电池组的正极相连接，可控硅的阴极与保险丝的一端以及负载的负极相连接。

3.根据权利要求2所述的一种电动车锂电池管理系统，其特征是，所述的三极管Q2的发射极与可控硅控制端之间还连接有电阻R4和二极管D1，三极管Q2的发射极与电阻R4的一端相连接，电阻R4的另一端与二极管D1的阳极相连接，二极管D1的阴极与可控硅控制端相连接。

4.根据权利要求2所述的一种电动车锂电池管理系统，其特征是，所述的N-MOS管的源极和漏极之间还并联反接有二极管。

5.根据权利要求2所述的一种电动车锂电池管理系统，其特征是，所述的可控硅用继电器替代。

6.一种电动车，其特征是，包括权利要求1至5任何一项所述的电动车锂电池管理系统。