[發明專利]一種串聯成組型動力電池組

在審

• 申請號: 201810431904.8
• 申請日: 2015-12-16
• 公開（公告）號: CN109301140A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 劉和平;曹美玲;涂郁瀟穎;張煜昕;劉靜;杜俊秀;余傳祥;鄧力
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H01M2/20
• 分類號: H01M2/20;H01M2/34
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

本發明公開了一種低電壓動力電池組連接成組，N個相互并聯的電池塊組成電池組；每一個電池塊由M個單體電池芯和一根保險絲串聯而成；分以下兩種情況：Ⅰ)N和M均為大于等于2的整數；Ⅱ)N和M為整數，且本發明提供的動力電池組連接成組方式，具有較高的安全性，方便電動車進入充電站后，采用換電方式實現電力補充，且用戶能根據需求自行配備電池組的容量。

本發明申請是申請日為2015年12月16日、申請號為201510945068.1的分 案申請。

技術領域

本發明涉及動力電池技術領域，特別涉及一種低電壓動力電池 組連接方式。

背景技術

隨著電動汽車的推廣，鋰離子電池在國民經濟中的應用越來越 廣泛，單體電池需通過多串聯多并聯的方式來滿足電池組的電壓和 容量要求；常用電池連接方式很多，包括先并聯后串聯(以下簡稱 先并后串)、先串聯后并聯(以下簡稱先串后并)、混合串并聯結構等。

現在大量在用的是先并后串結構，如特斯拉的model S、Leaf 純電動車、Volt增程式電動車。這種電池組連接成組方式的優點是 對并聯支路電池芯的不一致性有一定的抑制作用，同一并聯支路中 的電池芯可共用一個BMS，減少了電池管理系統的成本。

目前電動汽車的充電方式有換電和不換電兩種，為了縮短充電 時間，不換電的電動汽車，往往采用快充方式，這樣會對電池壽命 和電網造成雙重影響。而換電方式(電動車需要充電時，直接到換 電站更換全部或部分電池)可以最大限度縮短車輛補給能源的等待時間，還能在線下充電時對電池進行檢測與維護，延長電池的使用 壽命，另外在不影響用戶出行需求的情況下，也能集中利用谷電來 實現慢充。

但現有技術的電池組先并后串卻不是對應換電的最好連接方 式。首先先并后串的連接方式存在自己的弊端，電池內部短路是最 常見而且最難以完全杜絕的現象，一旦某一節電池短路，與之并聯 的其他電池就會向其放電，造成很大的安全隱患，即使像特斯拉那 樣在每節電池上焊接保險絲，短路電池被切斷以后，安全性有所提 高，但由于串聯電路的短板效應，電池的容量將會降低，對于國內 許多相對小容量的電動汽車，這種容量減小的影響更大。

其次，用戶對換電方式的期望也不僅限于縮短等待時間，也希 望能根據短途還是長途出行，自行配備相應容量電池。而一旦先并 后串的電池組做成模塊化以后，由于并聯電池數量已經確定，即電 池容量已是定值，無法再做更改，所以無法滿足用戶的需求。

發明內容

本發明的目的是解決電動車的電池組中，單個電池短路會造成 安全隱患或容量衰減、以及不適應于“換電方式”來充電，以及用 戶不能夠根據出行里程需求改變電池總容量。

為實現本發明目的而采用的技術方案是這樣的，一種串聯成組 型動力電池組:

N個相互并聯的電池塊組成電池組；每一個電池塊由M個單體電 池芯串聯而成；這種先串聯后并聯的連接方式，將每條串聯支路做 成模塊化，便于串聯支路中每個電池芯線下的均衡與檢修，而且車 輛需要多少容量電池就裝幾個電池塊，便于滿足用戶續航里程需求。

分以下兩種情況：

Ⅰ)N和M均為大于等于2的整數；

Ⅱ)N和M為整數，且在使用了該電 池組的電動車到充電站換電時，只置換其中一個或幾個電池塊(低 電量電池塊)，或者某節電池芯短路時，其所在電池塊能自動與其他 電池塊均衡，仍可輸出能量。

這兩組范圍僅用于解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。

進一步，電動汽車行駛的能量為E，單體電池芯的能量為e，則 所述電池組的能量則可記為E＝N*e。

進一步，保險絲的額定電流為單電池芯允許的最大充電或放電 電流。

進一步，用戶根據行駛里程增加或減少并聯的電池塊數。