[发明专利]一种电池包

说明书

技术领域

本发明涉及电池制造的技术领域，尤其是涉及一种电池包。

背景技术

锂离子电池具有耐用性好、循环寿命长和无毒物质的优点，使其在清洁能源替代品种中得到了广泛的应用。随着锂电池价格的下降，锂离子电池在动自行车和高尔夫球车中已开始逐步取代铅酸蓄电池。

锂离子电池通常包括阳极，阴极，隔板和电解质。现代锂离子电池通常使用石墨材料作为阳极，过渡金属氧化物作为阴极。在充电荷放电期间，锂离子在阴极和阳极之间传输。一般单个锂电池的电压在2V至5V之间。因此，要实现目标电压和容量，需要将多个电池串联和并联起来使用。

一般来说，各个电池的能量密度、自放电率和内阻都有可能不同。当电池串联使用时，电池的容量、自放电率和内阻的差异将导致每个电池的电压不同。随着电池的充电，容量较小的电池的电压将上升比较快，容量较大的电池的电压将上升比较慢。这样，容量较小的电池更有可能被过度充电。当电池放电时，容量较大的电池的电压会比容量较小的电池的电压降低的慢一些，这样导致容量较小的电池更有可能被过度充电。

由于锂电池通常对过充电和过放电敏感，而且过充电和过放电将损害锂电池循环性能。同时，过充电甚至可能导致电池火灾。

为了防止锂电池过充过放，人们采用电池保护板来控制锂电池的运行电压范围。该电路保护板通常由检测电池电压的控制芯片和电子开关组成，其中电子开关用来接通和断开电路。所有充放电的电流将通过控制板上的电子开关。而这些电子开关通常由CMOS管构成。

处理好电子开关的散热是保证锂电池安全的一个重要因素。由于欧姆热是I²R （电流强度的平方*电阻），随着电路电流的增加，电子开关的产热将显著增加。因此，在不同的电池包应用中，电池管理系统需要根据其电池电流使用范围而单独设计。如果过流过压保护管理不善，常会引发火灾。另外，在系统中增加电子开关成本通常会增加电池管理系统的整体制造成本。

因此，有必要对现有的锂电池的电池包装置进行改进和优化，以设计出一种有效防止过充过放电，而且便于维修、安全性能好的电池包。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种使用模块化电池组的电池包，在每个电池组中设置对应的主动均衡系统，该主动均衡系统能有效降低电池组在充电和放电过程中的电压差，防止电池包被过充电和过放电。同时，由于在电池包中没有使用MOS管等其他电气/电子开关来控制电流回路，消除了电流通过电气/电子开关产生热量带来的安全隐患。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种电池包，包括串联连接的多个电池组、隔热防火的金属片、与每个电池组对应设置的主动均衡系统、过充过放保护开关以及总控制器；所述多个电池组分层叠加排列；所述金属片设置于相邻两层的电池组之间，并贴合连接于负极朝向其的那层电池组；所述金属片在面向电池组负极的一面涂有膨胀型防火涂料或在其两面均涂有膨胀型防火涂料；所述主动均衡系统，用于降低多个电池组之间的电压差；所述过充过放保护开关在接收到过充电/过放电信号时被触发；所述总控制器对主动均衡系统和过充过放保护开关进行控制。

电池组之间呈分层排列状态，并进行串联连接，在相邻两层的电池之间设置有金属片，该金属片贴合连接于负极朝向其的那层电池组，并在面向电池组负极的一面涂有膨胀形防火涂料，尤其是膨胀型钢结构涂料；进一步地，金属片也可以其两面均涂设有膨胀性的防火涂料。这些涂料可以吸收一定的热量，而且在受热的同时，防火涂料体积膨胀起到隔热的效果，同时防止电池组内并联的电池引发连锁失效。

当电池组内的电池失火时，电池的盖帽可以在有效的空间内打开，这样失火电池不会脱离电池包结构，使电池包的其他电池组不会受到冲击。

在预防电池过充电/过放电的措施上，该电池包采用了总控制器控制主动均衡系统，从而对存在电压差的电池组进行电压平衡；如果电池组的电压超出了电池的安全运行范围，总控制器则断开过充过放保护开关，进而断开回路，从而有效防止电池包被过充电和过放电，提高了锂电池的使用安全性。

作为本发明的技术方案的进一步描述，所述多个电池组之间还通过信号线连接，当任何一个电池组达到过充/过放状态后，该电池组将发出过充/过放信号经由信号线传递给其他的电池组，并最终传递到总控制器。

这种传递是级联的，即一个电池组发出过充/过放信号，其他电池组都将接收到该信号，并一直传递到电池包的总控制器。总控制器进而通过控制主动均衡系统，对整个电池包的电压进行平衡。