電池組應(yīng)用模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明目的在于提供一種電池組應(yīng)用模塊，通過依序串聯(lián)連接的多個并聯(lián)電池組，在每一個電池單元皆有一二極管聯(lián)接的保護(hù)以及控制電路的保護(hù)，達(dá)到安全、穩(wěn)定地提供電動車電力系統(tǒng)所需的電壓及續(xù)航力者。
【專利說明】電池組應(yīng)用模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電池組應(yīng)用模塊，特別是一種可同時串聯(lián)及并聯(lián)且以矩陣聯(lián)接的應(yīng)用模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]國際油價不斷上漲，加上環(huán)保意識抬頭，電動車已逐漸邁入蓬勃發(fā)展的階段，不僅已常見于市面的電動自行車、電動機(jī)車，各類的電動汽車也逐漸問世，諸如BEV (Batteryonly Electric Vehicle,純電動車)、HEV (HybridElectric Vehicle,復(fù)合電動車)以及PHEV (Plug-1n Hybrid Electric Vehicle,插電式復(fù)合電動車)。
[0003]為了使電動車具有更長的續(xù)航力或使電動車具有更強(qiáng)的驅(qū)動馬力，現(xiàn)有技術(shù)中采用將多個電池串聯(lián)與并聯(lián)多個電池的方式，來分別提高電壓以及提供更長的續(xù)航力。
[0004]然而，即使是同規(guī)格的電池，電池仍存有不一致性的問題，當(dāng)電池串聯(lián)數(shù)較低時，問題較不明顯，但是當(dāng)電池串聯(lián)數(shù)高，電池之間彼此不一致性問題就會特別嚴(yán)重，由于電池裝設(shè)在車體內(nèi)，一旦只要開始燃燒就是悶燒，一般的滅火設(shè)備無法進(jìn)行處理，危險性相當(dāng)高。且電池故障或損毀的原因通常是從眾多電池中的其中一顆開始故障而連鎖影響到整個電池組。
[0005]因此，當(dāng)前在電動車領(lǐng)域中最需克服的技術(shù)瓶頸，是在于如何在需提供高電壓及提高容量的前提下確保電池對電動車的供電安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]于是，發(fā)明人特別針對此問題潛心研究，而創(chuàng)設(shè)出一種電池組應(yīng)用模塊。
[0007]本發(fā)明目的在于提供一種可同時將電池組應(yīng)用模塊，可達(dá)到安全、穩(wěn)定地提供電動車電力系統(tǒng)所需的電壓及續(xù)航力者。
[0008]根據(jù)前述目的，本發(fā)明提出一種電池組應(yīng)用模塊，包括:
[0009]至少一可設(shè)為依序串聯(lián)連接的并聯(lián)電池組，所述并聯(lián)電池組包括一控制開關(guān)、多個保護(hù)二極管、多個電池單元及一共同輸出端，這些保護(hù)二極管分別與這些電池單元串聯(lián)，這些電池單元分別包含至少一電池，其中，這些保護(hù)二極管的N端分別與所述控制開關(guān)的一端電性連接，這些二極管的P端分別與這些電池單元的一端電性連接；以及一控制電路，包括至少一信號處理單元及一微處理器，所述信號處理單元的輸入端與所述共同輸出端連接，所述信號處理單元的輸出端與所述微處理器電性連接，所述微處理器分別與所述控制開關(guān)的另一端電性連接。
[0010]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的電池組應(yīng)用模塊，其中，所述并聯(lián)電池組設(shè)為多個時，所述并聯(lián)電池組與所述并聯(lián)電池組之間依序串聯(lián)連接，所述依序連接的并聯(lián)電池組中，所述后一組并聯(lián)電池組的控制開關(guān)的另一端與前一組并聯(lián)電池組的這些電池單元的另一端電性連接。
[0011]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的電池組應(yīng)用模塊，其中，這些電池單元的所述電池與一BMS系統(tǒng)串聯(lián)，這些信號處理單元的輸入端與所述BMS系統(tǒng)的異常輸出信號線及所述共同輸出端電性連接。
[0012]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的電池組應(yīng)用模塊，其中，所述控制開關(guān)可為開關(guān)元件。
[0013]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的電池組應(yīng)用模塊，其中，所述保護(hù)二極管可為肖特基二極
管或快速二極管或整流二極管。
[0014]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的電池組應(yīng)用模塊，其中，所述電池可為不同化學(xué)性質(zhì)種類不同電量的電池或不同化學(xué)性質(zhì)種類相同電量的電池或同化學(xué)性質(zhì)種類相同電量的電池或同化學(xué)性質(zhì)種類不同電量的電池。
[0015]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的電池組應(yīng)用模塊，其中，所述電池并聯(lián)需采用電壓相近的電池，所述電池組串聯(lián)需采用容量相近的電池組，使所述電池組串、并聯(lián)后供應(yīng)負(fù)載效率較高或所述電池組串、并聯(lián)可采用相同電化學(xué)電壓及容量的電池一同供應(yīng)負(fù)載效率最高或該電池組串并聯(lián)可采不同電化學(xué)電壓及容量的電池一同供應(yīng)負(fù)載效率最差。
[0016]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的電池組應(yīng)用模塊，其中，所述微處理器可為單芯片。
[0017]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的電池組應(yīng)用模塊，其中，所述并聯(lián)電池組設(shè)為多個時，首組并聯(lián)電池組設(shè)置有所述控制開關(guān)，后續(xù)串聯(lián)的并聯(lián)電池組可不需設(shè)置所述控制開關(guān)。
[0018]通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明相較于現(xiàn)有技術(shù)具有下列優(yōu)點:
[0019]本發(fā)明通過過將二極管聯(lián)接，以逆向不導(dǎo)通防止逆流，以及控制電路防止過電流、低壓、開路、電池組短路或電池組內(nèi)部電芯短路等的保護(hù)，而形成一可同時串聯(lián)多個并聯(lián)電池組的矩陣聯(lián)接模塊，當(dāng)單一電池組的標(biāo)稱電壓為VB伏特(V)、IB安時(Ah)，即可針對不同電動車的電力系統(tǒng)需求應(yīng)用設(shè)置，例如當(dāng)標(biāo)稱電壓及容量為VB及IB時，串聯(lián)N個并聯(lián)M個電池的電池組時，此整合的電池組的電壓及容量分別為N X VB伏特(V)及M X IB安時(Ah )。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明電池組連接示意圖。
[0021]圖2為本發(fā)明控制單元電路連接示意圖。
[0022]主要元件符號說明:
[0023]并聯(lián)電池組1、2、3
[0024]控制開關(guān)11、21、31
[0025]保護(hù)二極管121、122、123、124、221、222、223、224、321、322、323、324
[0026]電池單元 131、132、133、134、231、232、233、234、331、332、333、334
[0027]共同輸出端14、24、34
[0028]電池 1311、1321、1331、1341、2311、2321、2331、2341、3311、3321、3331、3341
[0029]BMS 系統(tǒng) 1312、1322、1332、1342、2312、2322、2332、2342、3312、3322、3332、3342
[0030]控制電路4
[0031]信號處理單元41、42、43
[0032]微處理器44
[0033]電動車5
【具體實施方式】[0034]以下通過具體實施例配合所附的圖式詳加說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及其如何組合、使用，應(yīng)當(dāng)更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點及其所達(dá)成的效果。
[0035]請參閱圖1及圖2，本發(fā)明實施例以N為3、M為4，即，本實施例以串聯(lián)三組各并聯(lián)四個電池的電池組說明，包括
[0036]多個依序串聯(lián)連接的并聯(lián)電池組1、2、3，這些并聯(lián)電池組1、2、3分別包括一可為開關(guān)元件的控制開關(guān)11、21、31，所述開關(guān)元件可為MOSFET、IGBT, POWER RELAY等具有開關(guān)特性的元件、多個可為肖特基二極管的保護(hù)二極管121、122、123、124、221、222、223、224、321、322、323、324、多個電池單元 131、132、133、134、231、232、233、234、331、332、333、334 及一共同輸出端 14、24、34，這些電池單元 131、132、133、134、231、232、233、234、331、332、333、334包含至少一可為不同化學(xué)性質(zhì)種類且不同電量的電池、不同化學(xué)性質(zhì)種類且相同電量的電池、同化學(xué)性質(zhì)種類且相同電量的電池或同化學(xué)性質(zhì)種類且不同電量的電池1311、1321、1331、1341、2311、2321、2331、2341、3311、3321、3331、3341 及一與所述電池組整合串聯(lián)的BMS系統(tǒng)(Battery ManagementSystem,其中包含主動或被動平衡電池系統(tǒng))1312、1322、1332、1342、2312、2322、2332、2342、3312、3322、3332、3342，而本發(fā)明優(yōu)選實施方式為電池并聯(lián)時應(yīng)以電壓相近的電池并聯(lián)、串聯(lián)時應(yīng)以容量相近的電池組串聯(lián)，電池組串聯(lián)需采用容量相近電池組，使所述電池組串并聯(lián)后供應(yīng)負(fù)載效率較高；若電池組串并聯(lián)采用相同電化學(xué)電壓及容量的電池組一同供應(yīng)負(fù)載效率最高，若電池組串并聯(lián)采不同電化學(xué)電壓及容量的電池組一同供應(yīng)負(fù)載效率最差，其中
[0037]這些保護(hù)二極管121、122、123、124、221、222、223、224、321、322、323、324 的 N 端分別連接于這些控制開關(guān)11、21、31的一端，這些保護(hù)二極管121、122、123、124、221、222、223、224、321、322、323、324 的 P 端分別連接于這些電池單元 131、132、133、134、231、232、233、234、331、332、333、334的一端，此種二極管的接法是作為防止逆流而將電池?zé)龤Щ蛏芷诩斌E衰減等保護(hù)，其中，所述依序連接的并聯(lián)電池組1、2、3中，以所述并聯(lián)電池組1、2為例，所述后一組并聯(lián)電池組2的控制開關(guān)21的另一端與前一組并聯(lián)電池組I的這些電池單元131、132、133的另一端電性連接，在所述控制開關(guān)11、21、31都連通的情況下，對電動車5供電；以及
[0038]一控制電路4，包括多個信號處理單元41、42、43及一可為單芯片的微處理器44，這些信號處理單元41、42、43的輸入端分別與這些電池單元的BMS系統(tǒng)1312、1322、1332、1342、2312、2322、2332、2342、3312、3322、3332、3342中的異常信號輸出線及所述共同輸出端14、24、34連接，通過異常信號或電壓異常來判斷電池1311、1321、1331、1341、2311、2321、2331、2341、3311、3321、3331、3341是否故障，而所述信號處理單元41的輸出端與所述微處理器44電性連接，所述微處理器44分別與這些并聯(lián)電池組1、2、3的控制開關(guān)11、21,31的另一端電性連接，當(dāng)單顆電池芯或單顆電池組發(fā)生異常，即可通過微處理器44斷開這些控制開關(guān)11、21、31，使并聯(lián)電池組11、21、31停止對電動車供電，并可隔離電池組間的連通，防止串聯(lián)電池組間環(huán)流的流通；此外，因為只要斷開這些控制開關(guān)11、21、31的其中一個，整個串并聯(lián)模塊就停止供電，故，多組并聯(lián)電池組1、2、3串聯(lián)時可僅在首組所述并聯(lián)電池組I設(shè)置一個控制開關(guān)11，所述控制開關(guān)11同樣與所述微處理器44連接，后續(xù)串聯(lián)連接的這些并聯(lián)電池組2、3不需設(shè)置這些控制開關(guān)21、31，同樣可達(dá)到在信號異常時停止整個串并聯(lián)模塊供電的功效。[0039]本發(fā)明電池單元131、132、133、134、231、232、233、234、331、332、333、334 也可以僅包含至少一電池 1311、1321、1331、1341、2311、2321、2331、2341、3311、3321、3331、3341，即不包含 BMS 系統(tǒng) 1312、1322、1332、1342、2312、2322、2332、2342、3312、3322、3332、3342 的結(jié)構(gòu)來實施，而所述控制電路4僅需連接這些共同輸出端14、24、34即可檢測并聯(lián)電池組1、
2、3 中的電池 1311、1321、1331、1341、2311、2321、2331、2341、3311、3321、3331、3341 電壓是否異常如整組電池組是否短路開路、電池組電池芯是否開路短路，進(jìn)而控制這些控制開關(guān)
11、21、31，因此，本發(fā)明可同時適用于具有BMS系統(tǒng)的電池或不具有BMS系統(tǒng)的電池(裸電池)的串、并聯(lián)應(yīng)用。
[0040]本發(fā)明具有下列優(yōu)點:
[0041]1.本發(fā)明可因應(yīng)所需電壓及電流值分別以串聯(lián)多個并聯(lián)的電池組而達(dá)到電動車所需的電壓及續(xù)航力；
[0042]2.將二極管聯(lián)接，即可個別對并聯(lián)的電池單元以及串聯(lián)后的并聯(lián)電池組作為防逆流保護(hù)；
[0043]3.內(nèi)含BMS系統(tǒng)的電池或不含BMS系統(tǒng)的電池皆適用在本發(fā)明的矩陣聯(lián)接模塊；
[0044]4.使用單芯片控制，耗能低。
[0045]5.可依照電池組織通信協(xié)議與信號處理單元及微處理器經(jīng)通信取得控制法，控制開關(guān)元件開斷以停止供電，達(dá)到對電池及電動車保護(hù)功能。
[0046]6.不需對電池組內(nèi)的BMS更改，還具有彈性。
[0047]綜上所述，本發(fā)明以串并聯(lián)矩陣的整合電池組以及二極管聯(lián)接與控制電路的保護(hù)，達(dá)到安全、穩(wěn)定地提供電動車電力系統(tǒng)所需的電壓及續(xù)航力。
【權(quán)利要求】
1.一種電池組應(yīng)用模塊，其特征在于，包括: 至少一可設(shè)為依序串聯(lián)連接的并聯(lián)電池組，所述并聯(lián)電池組包括一控制開關(guān)、多個保護(hù)二極管、多個電池單元及一共同輸出端，所述保護(hù)二極管分別與所述電池單元串聯(lián)，所述電池單元分別包含至少一電池，其中，所述保護(hù)二極管的N端分別與所述控制開關(guān)的一端電性連接，所述保護(hù)二極管的P端分別與所述電池單元的一端電性連接；以及 一控制電路，包括至少一信號處理單元及一微處理器，所述信號處理單元的輸入端與所述共同輸出端電性連接，所述信號處理單元的輸出端與所述微處理器電性連接，所述微處理器分別與所述控制開關(guān)的另一端電性連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組應(yīng)用模塊，其特征在于，當(dāng)所述并聯(lián)電池組設(shè)為多個時，所述并聯(lián)電池組之間為依序串聯(lián)連接，依序串聯(lián)連接的所述并聯(lián)電池組中，后一組所述并聯(lián)電池組的控制開關(guān)的另一端與前一組所述并聯(lián)電池組的所述電池單元的另一端電性連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池組應(yīng)用模塊，其特征在于，所述電池單元的所述電池與一 BMS系統(tǒng)串聯(lián)，所述信號處理單元的輸入端與所述BMS系統(tǒng)的異常輸出信號線及所述共同輸出端電性連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組應(yīng)用模塊，其特征在于，所述控制開關(guān)為開關(guān)元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組應(yīng)用模塊，其特征在于，所述保護(hù)二極管可為肖特基二極管或快速二極管或整流二極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組應(yīng)用模塊，其特征在于，所述電池可為不同化學(xué)性質(zhì)種類且不同電量的電池，或不同化學(xué)性質(zhì)種類且相同電量的電池，或同化學(xué)性質(zhì)種類且相同電量的電池，或同化學(xué)性質(zhì)種類且不同電量的電池。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池組應(yīng)用模塊，其特征在于，當(dāng)所述電池并聯(lián)采用電化學(xué)電壓相近的電池且所述電池組串聯(lián)采用容量相近的電池組時，所述電池并聯(lián)并且所述電池組串聯(lián)后供應(yīng)負(fù)載效率較高，或者，當(dāng)采用相同電化學(xué)電壓及相同容量的電池進(jìn)行所述電池并聯(lián)并且所述電池組串聯(lián)時，所述電池并聯(lián)并且所述電池組串聯(lián)負(fù)載效率最高，或者，當(dāng)采用不同電化學(xué)電壓及不同容量的電池進(jìn)行所述電池并聯(lián)并且所述電池組串聯(lián)時，負(fù)載效率最差。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組應(yīng)用模塊，其特征在于，所述微處理器為單芯片。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池組應(yīng)用模塊，其特征在于，當(dāng)所述并聯(lián)電池組設(shè)為多個時，首組所述并聯(lián)電池組設(shè)置有所述控制開關(guān)，后續(xù)串聯(lián)的所述并聯(lián)電池組不設(shè)置所述控制開關(guān)。
【文檔編號】H01M2/34GK103824994SQ201210466942
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月16日
【發(fā)明者】黃枝樹, 黃士誠, 曾燕明 申請人:易速達(dá)休閑育樂股份有限公司