[發明專利]矩陣電池組樹形結構的連接方法

在審

• 申請號: 201010161351.2
• 申請日: 2010-04-28
• 公開（公告）號: CN101860049A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 倪捷;胡繼紅;陳文勝;張芳勇;盛專成;陳校校
• 申請（專利權）人: 浙江綠源電動車有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 金華科源專利事務所有限公司 33103
• 代理人: 黃飛

技術領域

本發明屬于蓄電池組類，具體是一種矩陣電池組樹形結構的連接方法。

背景技術

基于目前的動力電池技術與制造工藝水平，蓄電池單體之間的性能差異在其整個壽命周期里客觀存在，這就導致了二次電池組中由于某一節或幾節電池容量的不均衡而影響整個電池組的性能，嚴重情況下可能導致整個電池組崩潰。例如在組合成大矩陣電池組中，需要很多小的單元電池，由于動力電池技術與制造工藝水平而造成的容量以及各種性能的差異，使得大矩陣電池組在使用過程很容易造成某些電池過充或者過放，而另外一些電池會出現欠充或者欠放，這樣就造成單元電池之間的差異越來越大，直至整個大矩陣電阻組不能使用，這樣一來就使大矩陣電池組的壽命大大縮短。為此需要通過對電池組中各個電池進行均衡處理，來消除由于動力電池技術與制造工藝水平而造成的容量差異，從而延長電池組的使用壽命。而現有的電池串聯均衡技術只限于電池組的整體均衡，可擴展性差；電池并聯均衡技術只是用導線直接并聯。

發明內容

本發明的目的是針對現技術的不足，提供一種矩陣電池組樹形結構的連接方法，它采用電池單元樹形組合連接方式，改善每個小單元電池之間的容差，并對每個小單元電池進行充放電保護，避免電池由于過充或者過放而造成電池的損壞。

本發明的技術方案如下：

本發明一種矩陣電池組樹形結構的連接方法，其特征在于：將電池進行單元化，把低電壓小容量的單個小電池串聯成電池包，電池包中的每個單節小電池都與單節保護電路相連，同時連接并聯均衡電路和串聯均衡電路，組成一個完整的電池保護系統；將上述的電池包作為新的單元電池，再進行串并聯組合，組成較大的矩陣電池包，在同一層面上的電池包之間接入并聯均衡電路，并在串聯層間加入串聯均衡電路；再將上述矩陣電池包作為新的單元電池，組合成更大的矩陣電池包，以此類推，最后組合成樹狀結構的大型的高電壓大容量矩陣電池組。

本發明的并聯均衡電路采用電阻網絡進行均衡，電阻網絡的連接方式采用三角形接法，即在同一層的并聯電池中，每兩個電池之間都用一個電阻相連；串聯均衡電路是在串聯層間進行能量轉移，通過單片機對串聯中的電池進行電壓采樣，根據電壓來判斷電池能量的高低，單片機驅動功率管開關將高電壓的電池能量存儲到對應儲能電容中，再通過其它功率管將此電容上的能量轉移給電壓較低的電池。按照這種均衡進行循環，最終實現串聯層面間的電池的容量基本達到平衡；對于單節保護電路是對單個電池進行過充過放保護，具體有過壓、欠壓、過流和過溫保護。

本發明的單節保護電路、串聯均衡電路連接了總回路控制電路與電源控制電路，組成了矩陣電池的控制系統。

本發明單元電池采用樹形組合方式，在樹形結構中單個電池進行充放電保護，層與層之間均有串聯均衡電路，同一層內均有并聯均衡電路。由于在整個樹形連接矩陣系統中，同時采用了單節保護電路、并聯均衡電路和串聯均衡電路來保護單元電池，延長電池使用壽命，降低蓄電池的更換成本；本發明樹狀矩陣電池組結構，容易實現更大規模的矩陣，擴展方便；在并聯均衡電路中，不用導線直接相連，而是連接均衡電阻，電阻除了起限流作用，還可以通過它采樣信號，待以后進行數據分析處理。本發明能有效消除由于動力電池技術與制造工藝水平而造成的容量差異，從而延長電池組的使用壽命。

附圖說明

圖1為本發明實施例12V電池包示意圖。

圖2為本發明實施例48V電池包示意圖。

圖3為本發明實施例mV電池包示意圖。

圖4為本發明實施例樹形電池包示意圖。

具體實施方式

下面以3V鋰電池為例對本發明方法作一具體闡述。

如圖1所示，先將四十節單個3V小電池1通過4串10并組成12V電池包，單個3V小電池1連接單節保護電路3，并連接并聯均衡電路4和串聯均衡電路5；

如圖2所示，將圖1的12V電池包2作為新的單元電池，串聯成48V電池包，電池包之間連接并聯均衡電路4，并在并聯均衡電路之間連接串聯均衡電路5，此時由于12V電池包2中已經對單節電池進行了充放電保護，所以不需要再進行12V單元格的保護；

如圖3所示，將圖2連接成的48V電池包6作為新的單元電池，組合成更大的mV電池包7，并連接并聯均衡電路4和串聯均衡電路5，此時由于48V電池包6是由12V電池包2組合而成，而12V電池包中已經對單節電池進行了充放電保護，所以不需要再進行48V電池包單元格的保護；

如圖4所示，將圖3的mV電池包7作為新的單元電池，組合成更大的nV矩陣電池包8，并連接并聯均衡電路4和串聯均衡電路5，以此類推，組合成樹狀矩陣電池組結構。