[发明专利]一种模块化的高压大容量锂电池组可控拓扑结构

摘要

本发明提供了一种模块化的高压大容量锂电池组可控拓扑结构。本发明所用的锂电池组降低了配组要求，提高了电池生产成品率，降低了成本；本发明将电池组模块化，方便设计、生产和维修；本发明使用电流作判据对并联电池模块进行均衡，抑制了并联电池内部的互充放电，极大增加电池组寿命，同时电池组的有效使用容量经过均衡后增大，更接近理论值，另外，相比串联电池以电压为判据进行均衡，并联电流均衡更加精确，且均衡损耗为0。

主权项

1.一种模块化的高压大容量锂电池组可控拓扑结构，其特征在于，所述的电池组拓扑结构包括m个电池单元：1#电池单元、2#电池单元、……、i#电池单元、……m#电池单元，其中，i、m为整数，i≤m，i代表1～m中任何一个电池单元，每个电池单元内部结构相同，单元之间串联连接；每个电池单元包括n个电池模块1#电池模块、2#电池模块、……、j#电池模块、……n#电池单元，其中，j、n为整数，j≤n，j代表1～n中任何一个电池模块，每个电池模块内部结构相同，同一单元内的电池模块彼此并联连接；每个电池模块内部由t块串联单体锂电池B₁、B₂、…、B_t、电池模块管理系统、开关S共同组成，其中，所述电池模块管理系统用于采集电池模块内所有电池的端电压、温度和电流，并且控制开关S的开合，对模块内部电池进行能量均衡，并用于进行CAN通信；所述高压大容量锂电池组具备电池组管理系统，该电池组管理系统具备CAN通信功能，通过CAN总线对整个电池组进行信息通信和控制，开关S第一端与锂电池B_t的正极相连，模块对外的电源正端接线点为开关S的第二端，对外的电源负端接线点为锂电池B₁的负端，每一个锂电池模块彼此相同；每一个电池单元内的每个电池模块的正端接线点连接在一起，形成单元的正端接线点，每个电池模块的负端接线点连接在一起，形成电池单元的负端接线点，其中，电池单元内各模块的能量均衡过程以电流作为判据进行并联均衡，均衡功能是通过开关的开合来实现的，在正常充放电过程中，电池模块根据电池单元内所有电池的电流值，来确定本电池模块开关的开合，以实现单元内电池模块的能量均衡；电池单元的总电流I＝I₁+I₂+…+I_m，在充电过程中，电池模块电流小于kI/d时，则断开开关S，延时T时间后再闭合，其中，k为均衡系数，0<k<1，d为单元内开关S闭合的模块数量，2/3m≤d≤m，在放电过程中，电池模块电流小于kI/d时，则断开开关S，延时T时间后再闭合，同一个电池单元内，模块内部开关同时断开的比例小于1/3，且断开时间T与模块的电流与单元内部投入电池组中的各个模块的平均电流的差值成正比，与单元内部投入电池组中的各个模块的平均电流成反比。