專(zhuān)利名稱(chēng)：電池容量均衡裝置和電池裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電池技術(shù)，具體而言，涉及一種電池容量均衡裝置和一種可均衡 容量的電池裝置。
背景技術(shù)：
基于目前的動(dòng)力電池技術(shù)與制造工藝水平，電池單體之間的性能差異在其整個(gè)壽 命周期里客觀存在，這就導(dǎo)致了二次電池組中由于某一節(jié)或幾節(jié)電池容量的不均衡而影響 整個(gè)電池組的性能，嚴(yán)重的情況下可能導(dǎo)致整個(gè)電池組崩潰。為此我們迫切需要對(duì)電池組 中各個(gè)電池單體進(jìn)行均衡處理。目前已經(jīng)存在的均衡措施有兩種，一種是先將單節(jié)電池直接串聯(lián)然后將其并 聯(lián)，如圖1所示；另一種是先將單節(jié)電池并聯(lián)然后再串聯(lián)，如圖2所示。這兩種方案都存 在一定的不妥之處。對(duì)于前一種電池組均衡方案，二次電池總的容量為C@=min(Cll，
C21,......，Cml)+min(C12, C22,......，Cm2)+.......+min(Cln, C2n,......，Cmn)，如果
某個(gè)單節(jié)電池(i，j)(注(i，j)表示第i行，第j列的電池)容量下降，會(huì)導(dǎo)致除第j列 的所有列電池均向第j列無(wú)限流的充電，這種無(wú)限流的充電嚴(yán)重情況下會(huì)導(dǎo)致這一路電池
全部損壞；后一種電池組均衡方案，二次電池組總的容量為:C總=min{(Cll+C12+,......，
+Cln)，(C21+C22+，......，+C2n)......，(Cml+Cm2+，......，+Cmn)}，也同樣存在與前一種
方案相同的問(wèn)題，如果電池(i，j)容量下降，則會(huì)導(dǎo)致第i行所有電池均向該電池?zé)o限流的 充電，嚴(yán)重情況下會(huì)損壞該電池，同時(shí)電池((i+1)，j)也會(huì)有類(lèi)似情況發(fā)生，導(dǎo)致產(chǎn)生連鎖 式反應(yīng)，使得第i行以后(包括第i行)的第j列所有電池均會(huì)損壞。因此，需要這一種新的方式，能夠有效地均衡二次電池組中的電池的容量，以提供 電池組的使用壽命。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種新的方式，能夠有效地均衡二次 電池組中的電池的容量，以提高電池組的使用壽命。有鑒于此，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種電池容量均衡裝置，包括多組電阻，每組電阻 連接至電池組中并聯(lián)的一組電池，所述并聯(lián)的一組電池中的任意兩個(gè)電池之間連接有至少 一個(gè)電阻。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述并聯(lián)的一組電池中，任意兩個(gè)相鄰排列的電池之 間連接有一個(gè)電阻。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，用于所述并聯(lián)的一組電池的一組電阻的數(shù)量r = n-1，其中，η為所述并聯(lián)的一組電池的數(shù)量。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述并聯(lián)的一組電池中的每個(gè)電池與預(yù)定的公共節(jié) 點(diǎn)之間均連接有一個(gè)電阻。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，用于所述并聯(lián)的一組電池的一組電阻的數(shù)量r = η,其中，η為所述并聯(lián)的一組電池的數(shù)量。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在所述并聯(lián)的一組電池中的任意兩個(gè)電池之間均連 接有一個(gè)電阻。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，用于所述并聯(lián)的一組電池的一組電阻的數(shù)量
^2nln(n-l)
r = C2n 二 ( —=，其中，η為所述并聯(lián)的一組電池的數(shù)量。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述電池組的容量C,e、= min{n*average(Cll，
C12,......, Cln) , η氺average (C21, C22,......, C2n) ,......, n^average (Cml,
Cm2,......，Cmn)}，其中，Cnm是指并聯(lián)的第m組電池中的第η個(gè)電池。在該技術(shù)方案中，均
衡時(shí)電池組的容量大于根據(jù)傳統(tǒng)的均衡方式所得到的容量。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述多組電阻中的每個(gè)電阻的電阻值相同。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述多組電阻中的每個(gè)電阻為普通電阻或PTC電阻。 在該技術(shù)方案中，PTC電阻的電阻值隨溫度升高而增大，可以有效緩解容量下降的電池的電 流注入。本實(shí)用新型還提供了一種可均衡容量的電池裝置，包括電池組，包括多個(gè)電池； 根據(jù)上述技術(shù)方案中的電池容量均衡裝置，連接至所述電池組。根據(jù)上述技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)一種電池容量均衡裝置，可以有效地均衡電池組中 的電池容量，延長(zhǎng)電池組的使用壽命，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)一種可均衡容量的電池裝置，使用壽命 相比于普通的電池組要更長(zhǎng)。

圖1是相關(guān)技術(shù)的先串后并二次電池連接方式；圖2是相關(guān)技術(shù)的先并后串二次電池連接方式；圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的電池容量均衡裝置的示意圖；圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的可均衡容量的電池裝置的示意圖；圖5Α、5Β和5C是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的電池容量均衡裝置的普通連接 方式示意圖；圖6Α、6Β和6C是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的電池容量均衡裝置的星型連接 方式示意圖；圖7Α、7Β和7C是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的電池容量均衡裝置的三角形連 接方式示意圖。
具體實(shí)施方式
為了能夠更清楚地理解本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，
以下結(jié)合附圖和具 體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型，但是，本實(shí)用 新型還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來(lái)實(shí)施，因此，本實(shí)用新型并不限于下面 公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的電池容量均衡裝置的示意圖。[0028]如圖3所示，本實(shí)用新型提供了一種電池容量均衡裝置，包括多組電阻302，每組 電阻連接至電池組中并聯(lián)的一組電池，所述并聯(lián)的一組電池中的任意兩個(gè)電池之間連接有 至少一個(gè)電阻。在上述技術(shù)方案中，所述并聯(lián)的一組電池中，任意兩個(gè)相鄰排列的電池之間連接 有一個(gè)電阻。在上述技術(shù)方案中，用于所述并聯(lián)的一組電池的一組電阻的數(shù)量r = n-1，其中，η 為所述并聯(lián)的一組電池的數(shù)量。在上述技術(shù)方案中，所述并聯(lián)的一組電池中的每個(gè)電池與預(yù)定的公共節(jié)點(diǎn)之間均 連接有一個(gè)電阻。在上述技術(shù)方案中，用于所述并聯(lián)的一組電池的一組電阻的數(shù)量r = n，其中，η為 所述并聯(lián)的一組電池的數(shù)量。在上述技術(shù)方案中，在所述并聯(lián)的一組電池中的任意兩個(gè)電池之間均連接有一個(gè) 電阻。在上述技術(shù)方案中，用于所述并聯(lián)的一組電池的一組電阻的數(shù)量
Γ = α"=(η-2)Ι*2Γ^ ^，其中，n為所述并聯(lián)的一組電池的數(shù)量。在上述技術(shù)方案中，所述電池組的容量C總=min {!^average (Cl 1，C12，......，
Cln)，η氺average (C21，C22,......，C2n)，......，η氺average (Cml，Cm2,......，Cmn)}，其
中，Cmn是指并聯(lián)的第m組電池中的第η個(gè)電池。在該技術(shù)方案中，均衡時(shí)電池組的容量大 于根據(jù)傳統(tǒng)的均衡方式所得到的容量。在上述技術(shù)方案中，所述多組電阻302中的每個(gè)電阻的電阻值相同。在上述技術(shù)方案中，所述多組電阻302中的每個(gè)電阻為普通電阻或PTC電阻。在 該技術(shù)方案中，PTC電阻的電阻值隨溫度升高而增大，可以有效緩解容量下降的電池的電流注入。圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的可均衡容量的電池裝置的示意圖。如圖4所示，本實(shí)用新型還提供了一種可均衡容量的電池裝置，包括電池組402， 包括多個(gè)電池；根據(jù)上述技術(shù)方案中的電池容量均衡裝置302，連接至所述電池組402。圖5Α、5Β和5C是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的電池容量均衡裝置的普通連接 方式示意圖。如圖5A、5B、5C所示，分別為對(duì)應(yīng)兩個(gè)、三個(gè)、η個(gè)電池節(jié)點(diǎn)的電池容量均衡裝置的 普通連接方式，每一行的首位兩個(gè)電池節(jié)點(diǎn)分別只與一個(gè)電阻相連，中間的電池節(jié)點(diǎn)均與 兩個(gè)電阻相連，即，圖5Α中，節(jié)點(diǎn)11與節(jié)點(diǎn)12都與一個(gè)電阻502，圖5Β中，節(jié)點(diǎn)11與電阻 504連接，節(jié)點(diǎn)13與電阻506連接，而節(jié)點(diǎn)12則與電阻504、電阻506都連接，圖5C中，只有
節(jié)點(diǎn)11、節(jié)點(diǎn)In只與一個(gè)節(jié)點(diǎn)連接，而節(jié)點(diǎn)12、節(jié)點(diǎn)13......等都與兩個(gè)電阻存在連接，
電阻的個(gè)數(shù)(r)與每行節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)(η)的關(guān)系為r = n_l。圖6A、6B和6C是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的電池容量均衡裝置的星型連接 方式示意圖。如圖6A、6B、6C所示，分別為對(duì)應(yīng)兩個(gè)、三個(gè)、η個(gè)電池節(jié)點(diǎn)的電池容量均衡裝置的 星型連接方式，每一行電池的每個(gè)節(jié)點(diǎn)分別只與一個(gè)電阻相連，所有電阻的另一端接在一個(gè)公共節(jié)點(diǎn)上，形成星形連接方式，即，在圖6A中，節(jié)點(diǎn)il、i2、i3之間存在一個(gè)公共節(jié)點(diǎn) 602，節(jié)點(diǎn)il、i2、 3與節(jié)點(diǎn)602之間都存在一個(gè)電阻，即節(jié)點(diǎn)il和i2、il和i3、i2和 3 之間都存在串聯(lián)的兩個(gè)電阻，而在圖6B中，節(jié)點(diǎn)i 1、i2、i3、i4之間存在一個(gè)公共節(jié)點(diǎn)602， 節(jié)點(diǎn)il、i2、i3、 4與節(jié)點(diǎn)604之間都存在一個(gè)電阻，即節(jié)點(diǎn)il和i2、il和i3、il和i4、 i2和i3、 2和i4、 3和i4之間都存在串聯(lián)的兩個(gè)電阻，而在圖6B中，節(jié)點(diǎn)il至i j與公 共節(jié)點(diǎn)606之間都存在一個(gè)電阻，也即節(jié)點(diǎn)il至ij中任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間都連接有串聯(lián)的 兩個(gè)電阻，電阻的個(gè)數(shù)(r)與每行節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)(η)的關(guān)系為r = η。在本實(shí)施例中，任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的電阻值為2R (每個(gè)電阻的電阻值)，適合于數(shù) 據(jù)采集。當(dāng)其中一節(jié)電池(i，j)出現(xiàn)容量衰退時(shí)，其他各路電池要向電池(i，j)充電，連接 到電池(i，j)上的電阻要承受來(lái)自所有其他電池電流總和，因此該實(shí)施例中的電阻的需要 比較大功率的電阻。圖7A、7B和7C是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的電池容量均衡裝置的三角形連 接方式示意圖。如圖7A、7B、7C所示，分別為對(duì)應(yīng)兩個(gè)、三個(gè)、η個(gè)電池節(jié)點(diǎn)的電池容量均衡裝置的 三角形連接方式，每一行的任意兩個(gè)電池節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)電阻與其相連，即多邊形的每條邊 和內(nèi)角線(xiàn)均接入一個(gè)電阻(r)，形成三角形連接方式，S卩，圖7A中，節(jié)點(diǎn)il與i2、il與i3、 i2與i3之間都連接有一個(gè)電阻，圖7B中，節(jié)點(diǎn)il與i2、il與i3、il與i4、i2與i3、i2與 i4、i3與i4之間都連接有一個(gè)電阻，圖7C中，任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間都連接有一個(gè)電阻，電阻的
個(gè)數(shù)(r)與每行節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)(η)的關(guān)系為/ = Cn =(η-2)!*2!= 2 在本實(shí)施例中，任意
兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的電阻值均相同，小于單個(gè)電阻的電阻值R，適合于數(shù)據(jù)采集。當(dāng)其中一節(jié)電 池(i，j)出現(xiàn)容量衰退時(shí)，其他各路電池要向電池(i，j)充電，電流分路流入電池(i，j), 因此，該實(shí)施例中的電阻的功率需求較小。根據(jù)以上的電池容量均衡裝置的連接方式，最終電池組的容量C總=
min{η氺average(Cl1, C12,......, Cln), η氺average(C21, C22,......, C2n),......,
n*average(Cml，Cm2,......，Cmn)}，公式average ()表示并聯(lián)層各個(gè)電池通過(guò)均衡電阻
后，容量趨于平均值，再乘以η后就是每層電池的總?cè)萘?，最終串聯(lián)后的總?cè)萘烤褪亲钚?的容量。根據(jù)以上的電池容量均衡裝置的連接方式，采用的電阻可以為PTC電阻。PTC是 Positive Temperature Coefficient的縮寫(xiě)，意思是正的溫度系數(shù)，泛指正溫度系數(shù)很大 的半導(dǎo)體材料或元器件，而通常提到的PTC是指正溫度系數(shù)熱敏電阻，簡(jiǎn)稱(chēng)PTC熱敏電阻。 PTC熱敏電阻是一種典型具有溫度敏感性的半導(dǎo)體電阻，超過(guò)一定的溫度(居里溫度)時(shí)， 它的電阻值隨著溫度的升高呈階躍性的增高。電流通過(guò)電阻后發(fā)熱引起溫度升高，即電阻 的溫度上升，當(dāng)超過(guò)一定居里溫度后，電阻的電阻值增加，從而限制電流增大，而電流的下 降導(dǎo)致電阻溫度降低，電阻值的減小又使電路電流增加，電阻溫度升高，周而復(fù)始。通過(guò)PTC 電阻的這種特性，限制電池組中的電流變化，可以有效地保護(hù)電池組，電流急劇流入容量衰 退的電池。綜上所述，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)一種電池容量均衡裝置與一種 可均衡容量的電池裝置，與傳統(tǒng)二次電池均衡措施相比，以下優(yōu)點(diǎn)1、當(dāng)電池(i，j)容量下降時(shí)，則第i行其他電池都向電池(i，j)充電，一方面電阻起到均衡同一行各個(gè)電池的容 量，同時(shí)電阻也起到一定的限流作用，不至于使充電電流太大而損壞電池；2、如果電阻選用 PTC電阻，當(dāng)其中一節(jié)或多節(jié)電池容量出現(xiàn)嚴(yán)重衰退時(shí)，還可以起到保護(hù)其他正常電池的作 用；3、電池容量均衡裝置采用星型和三角形兩種電阻網(wǎng)絡(luò)，還起到便于采樣檢測(cè)的作用。 以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本 領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則 之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種電池容量均衡裝置，其特征在于，包括多組電阻，每組電阻連接至電池組中并聯(lián)的一組電池，所述并聯(lián)的一組電池中的任意 兩個(gè)電池之間連接有至少一個(gè)電阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池容量均衡裝置，其特征在于，所述并聯(lián)的一組電池中，任 意兩個(gè)相鄰排列的電池之間連接有一個(gè)電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池容量均衡裝置，其特征在于，用于所述并聯(lián)的一組電池 的一組電阻的數(shù)量r = n-1，其中，η為所述并聯(lián)的一組電池的數(shù)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池容量均衡裝置，其特征在于，所述并聯(lián)的一組電池中的 每個(gè)電池與預(yù)定的公共節(jié)點(diǎn)之間均連接有一個(gè)電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池容量均衡裝置，其特征在于，用于所述并聯(lián)的一組電池 的一組電阻的數(shù)量r = n，其中，η為所述并聯(lián)的一組電池的數(shù)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池容量均衡裝置，其特征在于，在所述并聯(lián)的一組電池中 的任意兩個(gè)電池之間均連接有一個(gè)電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池容量均衡裝置，其特征在于，用于所述并聯(lián)的一組電池 的一組電阻的數(shù)量「= C 2 =^-^ = -—-2，其中，η為所述并聯(lián)的一組電池的數(shù)量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的電池容量均衡裝置，其特征在于，所述電池 組的容量 C總=min{n*average(Cll，C12,......，Cln)，n*average (C21，C22,......，C2n)，......，n*average (Cml，Cm2，......，Cmn)}，其中，Cmn是指并聯(lián)的第m組電池中的第η個(gè)電池。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的電池容量均衡裝置，其特征在于，所述多組電阻 中的每個(gè)電阻的電阻值相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的電池容量均衡裝置，其特征在于，所述多組電 阻中的每個(gè)電阻為普通電阻或PTC電阻。
11.一種可均衡容量的電池裝置，其特征在于，包括電池組，包括多個(gè)電池；根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的電池容量均衡裝置，連接至所述電池組。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供了一種電池容量均衡裝置，包括多組電阻，每組電阻連接至電池組中并聯(lián)的一組電池，所述并聯(lián)的一組電池中的任意兩個(gè)電池之間連接有至少一個(gè)電阻。本實(shí)用新型還提供了一種可均衡容量的電池裝置。根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)一種電池容量均衡裝置以及一種可均衡容量的均衡裝置，可以均衡二次電池組中的電池容量，使得電池組的使用壽命更長(zhǎng)。
文檔編號(hào)H01M10/00GK201845839SQ201020515938
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者倪捷, 張芳勇, 盛專(zhuān)成, 陳文勝, 陳校校, 陳青利 申請(qǐng)人:浙江綠源電動(dòng)車(chē)有限公司