[发明专利]一种先串后并型动力锂电池组

说明书

本发明公布了一种先串后并型动力锂电池组。本发明将单只的锂电芯首先进行串联然后进行并联形成标准电池模块，这些标准电池模块的电压和容量优先选择锂电池第二梯次利用产品常用的电压和容量；再将这些标准电池模块先并联然后串联形成锂电池组。标准电池模块中，单体锂电芯首先进行串联，可降低因锂电芯短路给电池包带来的热失控安全风险，并能随着串联数的增多实现各串联电路工况的一致性，从而有益电池包循环寿命的延长；再进行并联可以抑制各串联支路偏差或故障给电池包造成的容量损失；优选梯次利用产品的电压和容量有利于电池包退役后拆解标准模块进行梯次利用。本发明可应用于动力电池技术领域，商业应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及动力锂电池组技术领域，特别涉及一种动力锂电池组内电芯电连接方式。

背景技术

随着电动交通工具的蓬勃发展，动力锂电池组得到广泛的应用。目前动力锂电池组电芯的电连接方式，常用的技术方案是先并联后串联的方式，这种电池组电连接方式的优点是对并联支路电芯的不一致性有一定的抑制作用，同一并联支路中的电芯还可共用一个 BMS，减少了电池管理系统的成本。

但是，这种先并后串的电连接方式最大的问题是存在安全隐患，众所周知，锂电芯最大的安全隐患是内部短路，对于先并后串的连接方式，一旦其中一颗锂电芯短路，则与之并联的其他电芯就集中向其放电，该电芯因电流过大就会导致热失控，产生漏液、燃烧、爆炸等安全事故。

为了预防电芯短路进而电流过大造成的安全隐患，目前传统技术方案的通用做法是给每一颗电芯连接一根保险丝，一旦电流过大则熔断保险丝。例如特斯拉汽车动力电池包，采用超声波铝丝焊，铝焊丝具有保险丝功能，一旦电芯短路电流过大铝焊丝就会熔断；国内电动汽车行业常采用的方式是直接在与电芯连接的电连接片上设置横截面积瓶颈，通过局部降低电连接片的横截面积从而起到保险丝的作用。

然而，增加保险丝虽然能在一定程度上降低电芯短路导致的电流过大风险，但仍然存在如下问题：

首先，电芯的内部短路风险依然存在，因为电芯内部短路的发生与电芯外部连接保险丝无关，电芯外部连接的保险丝起到的作用仅仅是在电芯内部短路发生时，能够以熔断的方式阻断与之并联的其余电芯集中向短路电芯进行大电流放电；

其次，相互并联的电芯由于内阻并不一致，这就导致流经每一颗并联电芯的电流也不一致，由于锂电芯本身的内阻非常小，常常为数mΩ至数十mΩ，很难保证每颗电芯的内阻保持一致，一个内阻为4mΩ的电芯流经的电流是一个内阻为8mΩ的电芯流经的电流的2倍！内阻较小、通电电流更大的电芯其连接的保险丝具有更高的熔断风险，尤其是在电池包大功率工作的时候更甚；同时由于并联电路中各个电芯的内阻和电流的不一致，各个电芯工况的不一致还会导致其老化和容量衰减也会不一致，这又导致电池包容量衰减加剧；

再其次，在多颗电芯并联的电路中，一旦发生第一颗电芯熔断，该电芯承担的电流就会分流到与之并联的其余电芯，使得其余电芯跟随熔断的现象加剧，其结果就是电池包容量衰减加剧！

另外，保险丝因过热而熔断，这一熔断过程会产生的高温甚至火花，容易点燃电池包内泄漏或挥发的电解液从而引发电池包燃烧或爆炸的安全事故；

综上所述原因，目前锂电池包先并后串的电连接传统技术方案不仅存在电芯短路导致的安全隐患，同时电池包的容量衰减快、循环寿命低。

发明内容

本发明的目的是降低锂电池包内电芯短路给电池包带来的安全隐患、同时延长锂电池包循环寿命。

这一产品技术方案具体实施如下：

1、设定组成电池包（3）的标准电池模块（2）的电压和容量，具体需要考虑的技术条件要求有：

a、所述电池包（3）由所述标准电池模块（2）连接成组而成，故所述标准电池模块（2）的电压和容量应根据所述电池包（3）的总电压和总容量的要求进行分解；