[发明专利]通用锂电池组串并联架构

说明书

本发明公开一种通用锂电池组串并联架构，包括串联或并联连接的若干电池组和分别与一电池组对应的若干控制模组，各个电池组分别由一控制模组独立进行充电管理，过压过充现象发生时，可以将故障造成的不良影响隔离限制在独立的本地模块内，不影响整个电池系统的功能。控制模组包括串联均衡电路和并联均衡电路，串联均衡电路用于控制串联的电池组之间和/或电池组中的若干电芯之间的电压均衡，并联均衡电路用于对并联的电池组中的电芯的电流进行自动均衡，通过串联均衡电路、并联均衡电路降低了对串联电池组之间和/或电池组中各单体电芯之间以及并联电池组之间一致性的要求，提高电池组串并联使用的可行性。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种通用锂电池组串并联架构。

背景技术

锂离子电池由于其特殊的理化特性和电气指标，在实际应用中经常需要根据电压、容量、外形尺寸等指标进行定制化设计，即较小的单体电池组通过串联或并联的方式组成大型的电池系统，以提高电压和容量。同时还需要配套相应电气的电池管理系统(BMS)以满足特定实际需求。

现有的这种定制化外箱并配套相应BMS的系统架构存在下列缺点：1.电池箱外形结构复杂，通用性差，且无法与市场现有的铅酸系统直接替换；2.整个电池系统为保证性能和安全性对电池组的单体电芯一致性要求高；3.单一电池组出现故障时，必须整个电池系统更换，成本高，可维护性差；4.BMS电路结构复杂，可靠性差；5.依赖接插件、线束或其他通讯链路传输数据，成本高，可靠性差；6.大部分设计在各单一电池组中均加入保护功能，功率损耗大；7.大部分设计中使用的放电均衡，效果差，损耗大；8.电池组串联使用时，单一电池组一致性变差、性能衰减等因素会造成整个电池系统失效，电池系统可靠性低；9.电池组并联时没有专门的均流设计，使用过程中容易造成一致性变差、性能衰减等问题。

因此，亟需提供一种新的通用锂电池组串并联架构，以解决上述现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通用锂电池组串并联架构，在无需复杂辅助电路、通讯链路的情况下，提高通用锂电池组的串并联使用的可行性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种通用锂电池组串并联架构，包括若干电池组和分别与一所述电池组对应的若干控制模组。所述若干电池组之间串联或并联连接，每一所述电池组包括若干按顺序串联的电芯。所述控制模组包括串联均衡电路和并联均衡电路，所述串联均衡电路用于控制串联的所述电池组之间和/或所述电池组中的若干电芯之间的电压均衡，所述并联均衡电路用于对并联的所述电池组中的电芯的电流进行自动均衡。

与现有技术相比，本发明将各个电池组分别由一控制模组独立进行充电管理，过压过充现象发生时，可以将故障造成的不良影响隔离限制在独立的本地模块内，不影响整个电池系统的功能，进而也消弱了各单一电池组的一致性对电池系统整体充电效果的影响，最大限度地保证了整个电池系统的功能完整性；降低了对电池组间一致性的要求，提高的单一电池组的适应范围，即电芯配组率和使用率，进一步降低了电池组的成本；同时，由于各个电池组独立进行充电管理，最大限度地减少了接插件、线束、通讯链路和其他相关电路、元器件的数量和复杂程度，从而提高了电池系统的可靠性，并降低了成本。而且，每一控制模组包括串联均衡电路和并联均衡电路，通过串联均衡电路控制串联的电池组之间和/或电池组中的若干电芯之间的电压均衡，降低了对串联电池组之间和/或电池组中各单体电芯之间一致性的要求，进一步提高了电池系统的可靠性，提高电池组串联使用的可行性；通过并联均衡电路实现对并联的电池组中的所有电芯的电流进行自动均流，以此降低了对并联电池组之间一致性的要求，进一步提高了电池系统的可靠性，提高电池组并联使用的可行性。单一电池组需要更换时，无须预先均衡或使用均衡充电器等特定设备，降低了现场维护的技术难度和工作强度。

较佳地，所述并联均衡电路包括若干负温度系数热敏电阻，所有并联的所述电池组中位于同一顺序的所述电芯之间通过对应的负温度系数热敏电阻并联以形成对应的内部充放电支路，所有内部充放电支路呈并联设置，所述负温度系数热敏电阻对并联的所述电池组中所有电芯的电流进行自动均衡。