[發明專利]鋰離子電池均衡模塊

有效

• 申請號: 201710449855.6
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107231021B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 陳冬;相佳媛;陳建;吳賢章;黃漢川
• 申請（專利權）人: 浙江南都電源動力股份有限公司;杭州南都動力科技有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 杭州裕陽聯合專利代理有限公司 33289
• 代理人: 姚宇吉

本發明公開了一種鋰離子電池均衡模塊，包括至少兩個基本電池單元；各個基本電池單元串聯使用；基本電池單元包括至少兩個串聯的鋰離子電池和與鋰離子電池并聯的均衡蓄電池；充電時，在接近預設最高電壓值時，抑制鋰離子電池在充電末期電壓快速上升，均衡各個基本電池單元之間的電壓；放電時，在接近預設最低電壓值時，抑制鋰離子電池在放電末期電壓快速下降，均衡各個基本電池單元之間的電壓。本發明通過以均衡蓄電池作為能量載體與鋰離子電池并聯，無需關聯SOC估算系統，即可達到充放電過程中各基本電池單元之間電壓均衡的目的，不僅提高有效容量，而且增加鋰離子電池的使用壽命，降低成本。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，尤其涉及一種鋰離子電池均衡模塊。

背景技術

目前，大多數電動汽車企業和研究機構均采用鋰離子電池組作為其動力電池，而大功率的電動汽車所使用的鋰離子電池組是由多節單體鋰離子電池串并聯組成，以獲得較高的輸出電壓。但是，鋰離子電池組和單體鋰離子電池這二者在使用上是有很大區別的，在電池組中，各單體鋰離子電池在生產制造中必然存在個體差異，在使用中老化程度也不同，隨著充放電次數的增加以及時間的積累，這種差異將被累積甚至擴大，導致整個電池組的性能大打折扣或電池組壽命嚴重縮短。

現有的充電方式一般采用對鋰離子電池組整體充電，這種充電方式結構簡單，同時能簡化電流采樣電路，便于鋰離子電池組SOC估算，但缺點同樣較為明顯。此充電方式不能保證所有單體電池均完全充滿電，這就造成了鋰離子電池組單體電池容量上的差異，從而導致整個電池組的性能大打折扣。

為解決上述問題，鋰電池充電均衡技術應運而生，現有技術存在兩類均衡方式：

能耗式均衡充電方式：

在充電過程中，通過并聯的分流電阻消耗電壓過高的鋰電池的電量，實現放電均衡。

這種方式只能在充電過程中實現均衡充電，缺點是只能實現單向的、在充電過程中的均衡，無法實現在放電過程中的均衡，而且浪費能源，同時會產生大量的熱量，如果散熱不暢，造成鋰電池溫度升高，內阻增加，將會導致鋰電池爆炸。

由于無法實現大電流分流，比如：為了避免電阻熱量對鋰電池的影響，分流通常選擇100 毫安，均衡效果不明顯，而且分流控制復雜，也無法組成多級鋰離子電池組，能耗式充電均衡僅在無安全性要求的領域應用，如：飛行航模電池組有應用，容量一般僅限于三級串聯電池組。

非能耗均衡充電方式：

將鋰電池兩端連接到對應的電感(或電容)的兩端，以電感(或電容)作為能量轉移的載體，當某個鋰電池上有多余的能量時，啟動開關接通電感(或電容)，將多余的能量轉移到電感(或電容)上，再將電感(或電容)上的能量向低電能的鋰電池對應的電感(或電容)上轉移，再由電感(或電容)儲存的能量轉移到低電量的鋰電池上，實現鋰離子電池組均衡充電。其缺點同樣是只能實現單向的、在充電過程中的均衡，無法實現在放電過程中的均衡，而且控制系統復雜，能量因為多次轉移而損耗，大體積的電感或電容元器件占用大量空間，因此無法實現大電流分流方式均衡，所以無法組成大容量、高輸出電流/電壓的多級鋰離子電池組。

對于不帶均衡功能的鋰電池組進行充電時，鋰離子電池組的充放電效率非常低，而且電池組串聯越多，容量越大，充放電次數越多，電池組的整體效率越低，而且由于過充和過放的管理，鋰離子電池組的整體壽命越低，所以，鋰電池的不一致性是成組困難的原因。

發明內容

本發明的目的是提供一種鋰離子電池均衡模塊，通過以均衡蓄電池作為能量載體與鋰離子電池并聯，無需關聯SOC估算系統，即可達到充放電過程中各基本電池單元之間電壓均衡的目的，不僅提高有效容量，而且增加鋰離子電池的使用壽命，降低成本。

本發明提供一種鋰離子電池均衡模塊，包括至少兩個基本電池單元；

各個所述基本電池單元串聯使用；