[發明專利]一種先串后并型動力鋰電池組

在審

• 申請號: 201810013084.0
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN108172747A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 程志均
• 申請（專利權）人: 程志均
• 主分類號: H01M2/20
• 分類號: H01M2/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公布了一種先串后并型動力鋰電池組。本發明將單只的鋰電芯首先進行串聯然后進行并聯形成標準電池模塊，這些標準電池模塊的電壓和容量優先選擇鋰電池第二梯次利用產品常用的電壓和容量；再將這些標準電池模塊先并聯然后串聯形成鋰電池組。標準電池模塊中，單體鋰電芯首先進行串聯，可降低因鋰電芯短路給電池包帶來的熱失控安全風險，并能隨著串聯數的增多實現各串聯電路工況的一致性，從而有益電池包循環壽命的延長；再進行并聯可以抑制各串聯支路偏差或故障給電池包造成的容量損失；優選梯次利用產品的電壓和容量有利于電池包退役后拆解標準模塊進行梯次利用。本發明可應用于動力電池技術領域，商業應用前景廣闊。

技術領域

本發明涉及動力鋰電池組技術領域，特別涉及一種動力鋰電池組內電芯電連接方式。

背景技術

隨著電動交通工具的蓬勃發展，動力鋰電池組得到廣泛的應用。目前動力鋰電池組電芯的電連接方式，常用的技術方案是先并聯后串聯的方式，這種電池組電連接方式的優點是對并聯支路電芯的不一致性有一定的抑制作用，同一并聯支路中的電芯還可共用一個 BMS，減少了電池管理系統的成本。

但是，這種先并后串的電連接方式最大的問題是存在安全隱患，眾所周知，鋰電芯最大的安全隱患是內部短路，對于先并后串的連接方式，一旦其中一顆鋰電芯短路，則與之并聯的其他電芯就集中向其放電，該電芯因電流過大就會導致熱失控，產生漏液、燃燒、爆炸等安全事故。

為了預防電芯短路進而電流過大造成的安全隱患，目前傳統技術方案的通用做法是給每一顆電芯連接一根保險絲，一旦電流過大則熔斷保險絲。例如特斯拉汽車動力電池包，采用超聲波鋁絲焊，鋁焊絲具有保險絲功能，一旦電芯短路電流過大鋁焊絲就會熔斷；國內電動汽車行業常采用的方式是直接在與電芯連接的電連接片上設置橫截面積瓶頸，通過局部降低電連接片的橫截面積從而起到保險絲的作用。

然而，增加保險絲雖然能在一定程度上降低電芯短路導致的電流過大風險，但仍然存在如下問題：

首先，電芯的內部短路風險依然存在，因為電芯內部短路的發生與電芯外部連接保險絲無關，電芯外部連接的保險絲起到的作用僅僅是在電芯內部短路發生時，能夠以熔斷的方式阻斷與之并聯的其余電芯集中向短路電芯進行大電流放電；

其次，相互并聯的電芯由于內阻并不一致，這就導致流經每一顆并聯電芯的電流也不一致，由于鋰電芯本身的內阻非常小，常常為數mΩ至數十mΩ，很難保證每顆電芯的內阻保持一致，一個內阻為4mΩ的電芯流經的電流是一個內阻為8mΩ的電芯流經的電流的2倍！內阻較小、通電電流更大的電芯其連接的保險絲具有更高的熔斷風險，尤其是在電池包大功率工作的時候更甚；同時由于并聯電路中各個電芯的內阻和電流的不一致，各個電芯工況的不一致還會導致其老化和容量衰減也會不一致，這又導致電池包容量衰減加劇；

再其次，在多顆電芯并聯的電路中，一旦發生第一顆電芯熔斷，該電芯承擔的電流就會分流到與之并聯的其余電芯，使得其余電芯跟隨熔斷的現象加劇，其結果就是電池包容量衰減加劇！

另外，保險絲因過熱而熔斷，這一熔斷過程會產生的高溫甚至火花，容易點燃電池包內泄漏或揮發的電解液從而引發電池包燃燒或爆炸的安全事故；

綜上所述原因，目前鋰電池包先并后串的電連接傳統技術方案不僅存在電芯短路導致的安全隱患，同時電池包的容量衰減快、循環壽命低。

發明內容

本發明的目的是降低鋰電池包內電芯短路給電池包帶來的安全隱患、同時延長鋰電池包循環壽命。

這一產品技術方案具體實施如下：

1、設定組成電池包（3）的標準電池模塊（2）的電壓和容量，具體需要考慮的技術條件要求有：

a、所述電池包（3）由所述標準電池模塊（2）連接成組而成，故所述標準電池模塊（2）的電壓和容量應根據所述電池包（3）的總電壓和總容量的要求進行分解；