[發明專利]混合成組型動力電池組

無效

• 申請號: 201210134995.1
• 申請日: 2012-05-02
• 公開（公告）號: CN102723750A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 李建秋;韓雪冰;盧蘭光;歐陽明高
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 宋合成

技術領域

本發明涉及動力電池技術領域，特別涉及一種混合成組型動力電池組。

背景技術

隨著汽車保有量的不斷增加，能源和環境的問題日益凸顯，尤其是全球石油資源日益枯竭，并且各國也推出了越來越嚴苛的排放法規，在這樣的背景下，發展新能源汽車勢在必行。然而在諸多的新能源汽車中，電動汽車(包括純電動汽車和混合動力汽車)由于電力來源廣泛，電池和電機技術的不斷成熟，而逐漸體現出其本身的優勢，為越來越多的人所認可。為了滿足動力性和續駛里程等需求，電動汽車上使用的電池系統要求電壓高、容量大，而現在的電池單體電壓、容量都比較有限，為滿足實車的需求，汽車上所使用的動力電池組需要由諸多的單體電池串并聯而成。與單一的電池單體相比，電池成組后增加了許多新的問題，包括電池系統的安全性、電池單體之間的不一致性以及電池組的耐久性等方面。為了解決這些問題，不僅需要使用先進的電池管理系統和算法，還需要采用合理的動力電池成組構型。

目前動力電池成組的主流構型是先并聯后串聯和先串聯后并聯。(1)先串后并的構型：先將電池單體用電阻可以忽略的導線串聯起來成為一個適當總電壓的串聯支路，然后將若干個串聯支路通過電阻可以忽略的導線并聯起來并接到整車動力總線上。這樣的構型可靠性較差，但是利于電池管理系統采集每一節電池的電壓以進行精確管理。(2)先并后串的構型：在先串后并構型基礎上，采用電阻可以忽略的導線作為并聯元件，將所有的電池單體并聯起來。采用導線作為并聯元件，可靠性較高，有利于電池組的自均衡，是目前應用較多的構型，但是在電池短路失效情況下，電池組安全性較差。也曾出現過使用一定阻值的電阻作為并聯元件的電池成組方案，將所有的電池單體并聯起來，這樣的成組方案，由于增加了電阻可以有效限制電池短路失效情況下的短路電流，從而有利于電池組的安全性，但是其電池組自均衡效果往往較差。

由上可知，傳統動力電池成組技術存在可靠性低、安全性差以及自均衡效果差等缺點。

發明內容

本發明的目的旨在至少解決上述技術缺陷之一。

為此，本發明的目的在于提出一種混合成組型動力電池組，該混合成組型動力電池組安全性好，可靠性高，且能夠對每一節電池單體進行精確管理。

為達到上述目的，本發明實施例公開了一種混合成組型動力電池組，包括：單體電池，所述單體電池分為N組，每一組單體電池具有M個單體電池，每一組的M個單體電池依次串聯，其中N和M均為大于等于2的整數；以及并聯元件，所述并聯元件分為e組且包括至少兩種不同的類型，每一組并聯元件具有M-1個并聯元件，第e組并聯元件中的第i個并聯元件的第一端連接在所述N組中的第e組單體電池中的第i個和第i+1個單體電池之間，且第e組并聯元件中的第i個并聯元件的第二端連接在第e+1組單體電池中的第i個和第i+1個單體電池之間，以通過所述多個并聯元件將所述N組單體電池并聯，其中e為大于等于1且小于N的整數，i為大于等于1且小于M的整數。

根據本發明實施例的混合成組型動力電池組，通過采用兩種或者兩種以上的并聯元件，以求能夠綜合不同并聯元件的優點，克服每種并聯元件各自的缺點，從而合理地將電池單體集成成組。成組后的動力電池組安全性能好，可靠性高，并且能夠對每一節單體電池進行精確的狀態估計、故障診斷和管理。

在本發明的一個實施例中，所述混合成組型動力電池組中的并聯元件為導線、可控開關、電阻、保險絲、二極管、穩壓二極管和電感中的至少兩種。

由此，并聯元件之一為保險絲的動力電池組，可以大大地改善電池單體失效對電池組造成的不利影響，電池組的安全性得到了進一步的提高。

在本發明的一個實施例中，所述可控開關為電磁開關、金屬-氧化層-半導體-場效晶體管Mosfet、三極管、絕緣柵雙極型晶體管IGBT和繼電器之一。

采用可控開關為并聯元件之一的動力電池組，根據不同的工況和目的，電池管理系統可以合理的控制開關的打開和關斷，達到最優的管理和控制。

在本發明的一個實施例中，所述混合成組型動力電池組中每一組內的M個單體電池通過導線依次串聯。

在本發明的一個實施例中，所述混合成組型動力電池組中的所述N組單體電池內的第1個單體電池的正極均通過導線與第一總線相連，且所述N組單體電池內的第M個電池的負極均通過導線與第二總線相連。

本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明