一種BMS用自保護充電電路的製作方法

2023-10-11 10:06:39 1

本實用新型涉及一種自保護電路，具體是指一種BMS用自保護充電電路。

背景技術：

BMS的全稱為BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，即電池管理系統。電池管理系統(BMS)主要就是為了能夠提高電池的利用率，防止電池出現過度充電和過度放電，延長電池的使用壽命，監控電池的狀態。均衡技術是目前世界正在致力研究與開發的一項電池能量管理系統的關鍵技術，在研究的過程中發現，現有的充電電路的自我保護能力較差，大多數都是依靠管理系統來完成對充電電池的保護，其相應速度較慢，在管理系統相應之前電池有可能已經被損壞。

為了提高電池充電過程中的安全性，降低電池的損壞機率，如今急需一款電路來完成電池充電過程的自我保護。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於克服上述問題，提供一種BMS用自保護充電電路，為電池充電過程提供自我保護的能力，避免電池因為充電電流的波動而被損壞，同時還能在電池充滿後立即斷開對其的供電，更好的避免了電池的過充，進而提高了電池的使用壽命。

本實用新型的目的通過下述技術方案實現：

一種BMS用自保護充電電路，包括輸出端作為該自保護充電電路的輸出端且與蓄電池的充電端相連接的自鎖保護電路，與該自鎖保護電路相連接的自調節供電電路，且該自調節供電電路的輸入端作為該自保護充電電路的電源輸入端；在所述的電源輸入端上接13-14V的直流電源。

進一步的，所述自調節供電電路由三極體VT1，三極體VT2，三極體VT3，三極體VT4，N極與三極體VT1的基極相連接、P極與三極體VT4的集電極相連接的二極體D1，一端經電阻R2後與三極體VT1的發射極相連接、另一端與二極體D1的P極相連接的滑動變阻器RP1，一端與二極體D1的N極相連接、另一端與三極體VT2的發射極相連接的電阻R1，一端與三極體VT1的集電極相連接、另一端與三極體VT3的基極相連接的電阻R3，正極與三極體VT1的集電極相連接、負極與三極體VT2的發射極相連接的電容C1，正極與三極體VT4的集電極相連接、負極與三極體VT3的基極相連接的電容C2，一端與電容C2的正極相連接、另一端與三極體VT3的集電極相連接的電阻R4，N極與三極體VT2的基極相連接、P極經電阻R5後與三極體VT2的發射極相連接的二極體D2，正極與三極體VT3的發射極相連接、負極與二極體D2的P極相連接的電容C3，以及一端與三極體VT4的基極相連接、另一端與電容C3的正極相連接的電阻R6組成；其中，三極體VT2的集電極與三極體VT3的基極相連接，二極體D1的P極和電容C1的負極組成該自調節供電電路的電源輸入端，且該自保護充電電路的電源輸入端同時也為自保護充電電路且與13-14V的直流電源相連接，三極體VT4的發射極與電容C3的負極組成該自調節供電電路的輸出端且與自鎖保護電路的輸入端相連接。

再進一步的，所述自鎖保護電路由三極體VT5，單向晶閘管VS1，單向晶閘管VS1，正極與三極體VT5的發射極相連接、負極與三極體VT5的集電極相連接的電容C4，一端與電容C4的負極相連接、另一端與單向晶閘管VS1的P極相連接的電阻R7，正極與電容C4的負極相連接、負極與單向晶閘管VS1的控制極相連接的電容C5，P極與三極體VT5的基極相連接、N極與電容C5的負極相連接的二極體D3，N極經電阻R8後與電容C4的正極相連接、P極經電阻R9後與二極體D3的P極相連接的穩壓二極體D4，以及一端與穩壓二極體D4的P極相連接、另一端與單向晶閘管VS2的P極相連接的電阻R10組成；其中，單向晶閘管VS1的控制極與單向晶閘管VS2的控制極相連接，單向晶閘管VS1的N極與單向晶閘管VS2的N極相連接，電容C4的正極與三極體VT4的發射極相連接，單向晶閘管VS1的N極與電容C3的負極相連接，穩壓二極體D4的N極與單向晶閘管VS2的P極組成該自鎖保護電路的輸出端，且該輸出端同時也為自保護充電電路的輸出端。

本實用新型與現有技術相比，具有以下優點及有益效果：

本實用新型為電池充電過程提供自我保護的能力，避免電池因為充電電流的波動而被損壞，同時還能在電池充滿後立即斷開對其的供電，更好的避免了電池的過充，進而提高了電池的使用壽命，通過本申請的設計，能夠有效的降低BMS的計算量，提高了BMS的反應速度，同時還能很好的提高電池充電的反應速度，更好的保障了產品的發展與推廣。

附圖說明

圖1為本實用新型的自保護充點電路的電路結構圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本實用新型作進一步的詳細說明，但本實用新型的實施方式不限於此。

實施例

如圖1所示，本實用新型包括輸出端作為該自保護充電電路的輸出端且與蓄電池的充電端相連接的自鎖保護電路，與該自鎖保護電路相連接的自調節供電電路，且該自調節供電電路的輸入端作為該自保護充電電路的電源輸入端；在所述的電源輸入端上接13-14V的直流電源。

自調節供電電路由三極體VT1，三極體VT2，三極體VT3，三極體VT4，滑動變阻器RP1，二極體D1，二極體D2，電阻R1，電阻R2，電阻R3，電阻R4，電阻R5，電阻R6，電容C1，電容C2，以及電容C3組成。

連接時，二極體D1的N極與三極體VT1的基極相連接、P極與三極體VT4的集電極相連接，滑動變阻器RP1的一端經電阻R2後與三極體VT1的發射極相連接、另一端與二極體D1的P極相連接，電阻R1的一端與二極體D1的N極相連接、另一端與三極體VT2的發射極相連接，電阻R3的一端與三極體VT1的集電極相連接、另一端與三極體VT3的基極相連接，電容C1的正極與三極體VT1的集電極相連接、負極與三極體VT2的發射極相連接，電容C2的正極與三極體VT4的集電極相連接、負極與三極體VT3的基極相連接，電阻R4的一端與電容C2的正極相連接、另一端與三極體VT3的集電極相連接，二極體D2的N極與三極體VT2的基極相連接、P極經電阻R5後與三極體VT2的發射極相連接，電容C3的正極與三極體VT3的發射極相連接、負極與二極體D2的P極相連接，電阻R6的一端與三極體VT4的基極相連接、另一端與電容C3的正極相連接。

其中，三極體VT2的集電極與三極體VT3的基極相連接，二極體D1的P極和電容C1的負極組成該自調節供電電路的電源輸入端，且該自保護充電電路的電源輸入端同時也為自保護充電電路且與13-14V的直流電源相連接，三極體VT4的發射極與電容C3的負極組成該自調節供電電路的輸出端且與自鎖保護電路的輸入端相連接。

電阻R1選用阻值為1KΩ的電阻，該電阻R1作為二極體D1的限流電阻，以避免二極體D1因通過的電流過大而損壞，保證了其使用的穩定性；同時，通過二極體D1的管壓將三極體VT1的發射極正向偏置電壓鉗位在一個固定值上，根據三極體的內部電流分配原則可知，該三極體VT1在正常工作時，只要滑動變阻器RP1的阻值不改變，其集電極的電流將為一個穩定值，即可以得知，當需要調節其輸出電流時可以通過改變滑動變阻器RP1的阻值的方式來完成。二極體D1可以選用發光二極體也可以選用普通的1N5401二極體，滑動變阻器RP1則選用最高阻值為500Ω的滑動變阻器，電阻R2為固定值的電阻，主要作用是為了避免三極體VT1的基極與發射極短路，其阻值為30-50Ω即可。電容C1和電容C2均為緩衝電容，其容值均為110μF。

三極體VT3和三極體VT4與電阻R3、電阻R4以及電阻R6組成一個放大電路，可以對三極體VT1輸出的電流進行放大處理，其中的電阻R3的阻值為10KΩ，電阻R4和電阻R6的阻值均為300Ω。三極體VT2、二極體D2以及電阻R5則是共同組成了一個限流電路。考慮到電流強度過強或者變化過於頻繁容易造成蓄電池的損壞，特意在此增加一個限流電路，以在電流過高時能夠即時的完成對電池的限流作用。當電流強度在限定的範圍之下時，電阻R5兩端的電壓不足以使得三極體VT2和二極體D2導通，此時電路正常向後供電；而在電流強度超過限定電流時，電阻R5兩端的電壓升高，使得三極體VT2和二極體D2導通，進而使得三極體VT2能夠進行分流，避免了主電路電流的進一步升高，從而保護了後續電路的正常運行。此處的電阻R5的阻值為10Ω，二極體D2選用型號為1N4001的二極體。電容C3是保護電容，其容值為220μF。

上述的三極體VT1的型號為2N2369，三極體VT2的型號為DX210C，三極體VT3的型號為3DK4B，三極體VT4的型號為3DD263C。

自鎖保護電路由三極體VT5，單向晶閘管VS1，單向晶閘管VS1，二極體D3，穩壓二極體D4，電阻R7，電阻R8，電阻R9，電阻R10，電容C4，以及電容C5組成。

連接時，電容C4的正極與三極體VT5的發射極相連接、負極與三極體VT5的集電極相連接，電阻R7的一端與電容C4的負極相連接、另一端與單向晶閘管VS1的P極相連接，電容C5的正極與電容C4的負極相連接、負極與單向晶閘管VS1的控制極相連接，二極體D3的P極與三極體VT5的基極相連接、N極與電容C5的負極相連接，穩壓二極體D4的N極經電阻R8後與電容C4的正極相連接、P極經電阻R9後與二極體D3的P極相連接，電阻R10的一端與穩壓二極體D4的P極相連接、另一端與單向晶閘管VS2的P極相連接。

其中，單向晶閘管VS1的控制極與單向晶閘管VS2的控制極相連接，單向晶閘管VS1的N極與單向晶閘管VS2的N極相連接，電容C4的正極與三極體VT4的發射極相連接，單向晶閘管VS1的N極與電容C3的負極相連接，穩壓二極體D4的N極與單向晶閘管VS2的P極組成該自鎖保護電路的輸出端，且該輸出端同時也為自保護充電電路的輸出端。

在蓄電池充電且其自身電壓不到其額定電壓時，穩壓二極體D4截止，三極體VT3正向偏置導通，電流經過容值為1μF的電容C5後觸發單向晶閘管VS2導通，電路正常供電，對蓄電池進行充電。其中電容C4的容值為73μF，作為緩衝電容以保護內部的元器件，避免前置電路損壞產生電流波動損壞各項元器件。在蓄電池充電完成，其額定電壓達到13V的額定值時，穩壓二極體D4被擊穿，電流經電阻R9流向三極體VT5，使得三極體VT5反向偏置截止，且二極體D3導通觸發單向晶閘管VS1，電容C5正極的電荷經單向晶閘管VS1加載在單向晶閘管VS2的N極上，使得單向晶閘管VS2得到瞬時的反向電壓而截止，進而斷開了電路對蓄電池的供電。其中，電阻R10設置的目的是保護穩壓二極體D4，避免該穩壓二極體D4因電流過高而損壞，其阻值為720Ω。電阻R8設置在主電路中，可以很好的對輸出的電流進行緩衝，其阻值為130Ω。

上述的二極體D3的型號為1N4148，穩壓二極體D4的選用額定電壓為13V的穩壓二極體，單向晶閘管VS1和單向晶閘管VS2的型號均為BCR1AM，三極體VT5的型號為C9012。

工作時，電流首先在自調節供電電路中進行調節，以使得其電流可以保持穩定，以為後續的電路和蓄電池提供一個穩定的供電，而當電流流經自鎖保護電路時，該電路可以根據蓄電池的電壓值判斷蓄電池的充電情況，根據實際情況自行判斷是否還需對其進行供電。

如上所述，便可很好的實現本實用新型。