[发明专利]锂离子电池均衡模块

说明书

本发明公开了一种锂离子电池均衡模块，包括至少两个基本电池单元；各个基本电池单元串联使用；基本电池单元包括至少两个串联的锂离子电池和与锂离子电池并联的均衡蓄电池；充电时，在接近预设最高电压值时，抑制锂离子电池在充电末期电压快速上升，均衡各个基本电池单元之间的电压；放电时，在接近预设最低电压值时，抑制锂离子电池在放电末期电压快速下降，均衡各个基本电池单元之间的电压。本发明通过以均衡蓄电池作为能量载体与锂离子电池并联，无需关联SOC估算系统，即可达到充放电过程中各基本电池单元之间电压均衡的目的，不仅提高有效容量，而且增加锂离子电池的使用寿命，降低成本。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池均衡模块。

背景技术

目前，大多数电动汽车企业和研究机构均采用锂离子电池组作为其动力电池，而大功率的电动汽车所使用的锂离子电池组是由多节单体锂离子电池串并联组成，以获得较高的输出电压。但是，锂离子电池组和单体锂离子电池这二者在使用上是有很大区别的，在电池组中，各单体锂离子电池在生产制造中必然存在个体差异，在使用中老化程度也不同，随着充放电次数的增加以及时间的积累，这种差异将被累积甚至扩大，导致整个电池组的性能大打折扣或电池组寿命严重缩短。

现有的充电方式一般采用对锂离子电池组整体充电，这种充电方式结构简单，同时能简化电流采样电路，便于锂离子电池组SOC估算，但缺点同样较为明显。此充电方式不能保证所有单体电池均完全充满电，这就造成了锂离子电池组单体电池容量上的差异，从而导致整个电池组的性能大打折扣。

为解决上述问题，锂电池充电均衡技术应运而生，现有技术存在两类均衡方式：

能耗式均衡充电方式：

在充电过程中，通过并联的分流电阻消耗电压过高的锂电池的电量，实现放电均衡。

这种方式只能在充电过程中实现均衡充电，缺点是只能实现单向的、在充电过程中的均衡，无法实现在放电过程中的均衡，而且浪费能源，同时会产生大量的热量，如果散热不畅，造成锂电池温度升高，内阻增加，将会导致锂电池爆炸。

由于无法实现大电流分流，比如：为了避免电阻热量对锂电池的影响，分流通常选择100 毫安，均衡效果不明显，而且分流控制复杂，也无法组成多级锂离子电池组，能耗式充电均衡仅在无安全性要求的领域应用，如：飞行航模电池组有应用，容量一般仅限于三级串联电池组。

非能耗均衡充电方式：

将锂电池两端连接到对应的电感(或电容)的两端，以电感(或电容)作为能量转移的载体，当某个锂电池上有多余的能量时，启动开关接通电感(或电容)，将多余的能量转移到电感(或电容)上，再将电感(或电容)上的能量向低电能的锂电池对应的电感(或电容)上转移，再由电感(或电容)储存的能量转移到低电量的锂电池上，实现锂离子电池组均衡充电。其缺点同样是只能实现单向的、在充电过程中的均衡，无法实现在放电过程中的均衡，而且控制系统复杂，能量因为多次转移而损耗，大体积的电感或电容元器件占用大量空间，因此无法实现大电流分流方式均衡，所以无法组成大容量、高输出电流/电压的多级锂离子电池组。

对于不带均衡功能的锂电池组进行充电时，锂离子电池组的充放电效率非常低，而且电池组串联越多，容量越大，充放电次数越多，电池组的整体效率越低，而且由于过充和过放的管理，锂离子电池组的整体寿命越低，所以，锂电池的不一致性是成组困难的原因。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池均衡模块，通过以均衡蓄电池作为能量载体与锂离子电池并联，无需关联SOC估算系统，即可达到充放电过程中各基本电池单元之间电压均衡的目的，不仅提高有效容量，而且增加锂离子电池的使用寿命，降低成本。

本发明提供一种锂离子电池均衡模块，包括至少两个基本电池单元；

各个所述基本电池单元串联使用；