[發明專利]一種堆垛式鋰電池系統

有效

• 申請號: 201410319026.2
• 申請日: 2014-07-07
• 公開（公告）號: CN104051700B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 樊朝暉;佟來生;吳江波
• 申請（專利權）人: 中投仙能科技（蘇州）有限公司
• 主分類號: H01M2/26
• 分類號: H01M2/26;H01M2/34;H01M10/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種鋰電池系統，尤其涉及一種堆垛式鋰電池系統。

背景技術

如今，鋰離子電池越來越廣泛的應用到各種設備當中，其具有容量大，體積小的優點，正在逐步替代傳統的鉛酸電池，是目前電池市場的主流。

用鋰離子電池替代傳統的鉛酸電池的主要技術難點之一是需要為鋰離子電池加裝過流、過充和過放等保護電路以保證電池的安全運行。在手機、電動工具等應用領域是采用專用電路檢測電池的電壓、充放電電流等相關參數。當這些參數超過限定值時，繼電器、MOSFETs、IGBT等開關器件從而切斷電池的充放電回路，電池停止充放電，以被保證電池的安全運行。斷開繼電器、MOSFETs等開關器件雖然應用靈活，動作迅速，但由于外圍控制和驅動電路復雜，導致系統的整體可靠性較低，且MOSFETs、IGBT等半導體器件存在抗干擾能力差、防靜電能力差、對工藝實現的組裝環境要求高、耐電流沖擊能力差等問題，而繼電器則有動作遲緩、驅動電流大、器件體積龐大等缺陷。另一方面，目前的電子半導體開關（如MOSFET）存在內阻大、易過熱失效、穩定性差、抗干擾能力弱、不能解決瞬態電壓尖峰沖擊導致的失效等缺陷。

在現有鋰離子電池組的應用中，大電流均衡保護是另一個主要技術難點。目前業界的均衡設計基本采用旁路電阻模式，該方式無法解決旁路電阻的熱管理，容易導致電池過熱出現安全事故，因此一般只能設計在30-100毫安，對大電池沒有實際的均衡效果。另一種傳統模式是能量轉換模式，將高電壓電芯釋放到低電壓電芯，該方式雖然有一定效果，但問題是在動力鋰離子電池組在成組（串并聯）過程中，控制點非常多，管理非常復雜，往往一套電池組系統，保護系統的成本占到總成本一半以上，不但成本高，沒有可推廣性，還設計復雜，可靠性低。

在電動工具、電動自行車、小型儲能等應用領域由于必須使用一定數量的電芯進行串并聯才能達到應用所要求的電壓與容量，但上述繼電器、MOSFET、IGBT等開關器件的缺陷，以及現有昂貴、復雜而又不可靠動力鋰離子電池系統極大地限制了它們在這類領域的應用。

因此設計制造一種體積小巧、外圍控制電路簡單、工作穩定可靠、具有大電流均衡能力，耐過流能力強，可以在一定范圍串并聯的鋰離子電池系統，對于電動工具、電動自行車、電動汽車、小型儲能等應用領域就變得極為重要。

發明內容

為克服現有技術存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種體積小巧，外圍控制電路簡單，工作穩定可靠，耐過流能力強的堆垛式鋰電池系統，使得鋰電池的應用變得極其簡單。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：

????一種堆垛式鋰電池系統，包括若干個并聯在一起的鋰電池單元，每個所述鋰電池單元由若干個具有電流均衡、回流保護、短路保護、溫度保護以及信號傳輸功能的鋰電池模塊串聯而成，每個所述鋰電池單元分別通過一對應的磁保持繼電器與控制器連接。

????進一步的，所述鋰電池模塊為一種基于金屬膨脹式記憶開關保護器的鋰電池模組，或為其他與之具有相同功能特性的帶有記憶合金開關保護器的鋰電池模塊。

優選的，所述鋰電池模塊為一種基于金屬膨脹式記憶開關保護器的鋰電池模組，所述基于金屬膨脹式記憶開關保護器的鋰電池模組包括一模組外殼，所述模組外殼內部分為左腔室和右腔室，所述左腔室內設置有由多個鋰電池電芯串聯而成的電池組，所述電池組與所述左腔室之間填充有隔溫層，所述右腔室內設有一個金屬膨脹式記憶開關保護器，位于所述左腔室上方的所述模組外殼上設置有負極極柱，位于右腔室上方的所述模組外殼上設置有正極極柱，所述電池組的負極與所述負極極柱連接，所述電池組的正極與所述金屬膨脹式記憶開關保護器的輸入端連接，所述金屬膨脹式記憶開關保護器的輸出端與所述正極極柱連接，所述金屬膨脹式記憶開關保護器包括4個電芯監測信號接收端，所述的4個電芯監測信號接收端依次連接在所述的4個鋰電池電芯的正負極上，進行實時監測，所述模組外殼上設置有一個緊急手動恢復按鈕，所述緊急手動恢復按鈕與所述金屬膨脹式記憶開關保護器連接。

進一步的，所述鋰電池電芯的電壓為12v、24v、36v或48v。