[发明专利]具有自动平衡能力的智能电池模块及电池组

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能电池模块，特别是利用智能电池模块具有的输出调节功能，实现电池模块之间的均衡以及储存能量的最大利用。

背景技术

在新能源汽车(电动汽车或者混合动力汽车)以及储能等应用场合，蓄电池作为储能单元或者功能单元，由于其较高的储能密度和性价比，得到了广泛的应用。由于单个电池所能提供的电压较低，大多数情况下不能满足实际应用的需要，故在许多情况下需要多个电池串联或者并联来满足系统使用的要求。由于串联的电池单体之间存在差异，故每个单体的使用寿命也不相同。当串联电池组中有一个单体出现故障，会导致整个串联电池组工作的性能下降甚至报废。

假设一个电池组内，有一个故障电池，故障电池的内阻很大，稍微有一点充电电流就会使电池两端电压急剧上升。同样，只要一开始放电，电池两端电压就会迅速下降。在串联电池组中，一旦出现了一节故障电池，则整个电池组的充放电特性会变差。比如充电时，电池组端电压会很快上升至满充电压，充电器根据电池组端电压进行判断，认为电池组已经充满电了，不需要再对其进行充电操作，导致正常的电池欠充、故障电池过充电的情况，进一步导致故障电池的恶化。在放电阶段，由于整个电池组储存的电量很少，故没过多久电就放光了。换句话说：整个电池组实际被使用的容量因为故障电池的出现而变得很小，可以供电的时间也缩短了很多。可以这样理解：大多数串联电池组的故障往往只是由于其中一个供能单元发生故障造成的。

因此，在生产中，对串联使用的电池组，需要进行性能的匹配，即尽量使用性能接近的电池单体进行串联，以保证电池组的寿命。这种方法在串联电池数量较小的时候，尚具有一定的可行性。但在串联数量较多的情况下，几乎不可实现，而且额外筛选带来的高额费用会带来成本的急剧上升。如在电动汽车中，串联电池单体可能会达到100个左右，而在新能源储能应用上，数量更是巨大，可以达到数千个。

因此，如何充分发挥电池组的能效，实现电池的均衡，避免单个失效对整个电池组的影响，仍然是这些应用场合的一个重要挑战。

申请号为02109341.5的发明专利“电池切换装置”，该发明其公开了一种用于串联电池组的电池切换装置，可以“将工作正常的电池串联在电池组内，将工作不正常的电池剔除电池组，继续维持电池组的供电。”采用该方法对故障电池进行处理后，电池组的端电压会下降，比较适用于“各类不间断供电电源”之中，但是对于对串联供能单元组端电压要求较高的场合(比如笔记本电池等)并不适用。申请号为03109241.1的发明专利“一种具有冗余单元的电池”，该发明的“电池组中具有冗余电池单元，该电路可以切除工作不正常的电池，同时通过设置冗余的电池单元，在切除故障电池时仍然能够保证提供足够的电压”。该方法可以使笔记本电池的性能有所提高，但是因为存放了冗余电池，电池组的体积会有所增加，冗余电池越多则体积越大，成本越高，不适合大容量场合。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种具有自动平衡能力的智能电池模块及电池组。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种具有自动平衡能力的智能电池模块，包括一个电池单体，或一个由n个电池单体串联组成的电池组；所述电池单体或电池组的正极和负极接至一个DC/DC变流器的输入端，所述DC/DC变流器的两个输出端作为智能电池模块输出；所述智能电池模块还包括一个控制电路，该控制电路有一通信接口电路，用于向控制电路提供指示信号，且控制电路基于该指示信号调节智能电池模块的输出电压。

本发明中，所述指示信号是下述信号中的至少一种：电池组内所有智能模块内部电池的平均电压信号、平均电池容量信号、最大电压信号或最大电池容量信号。

本发明中，所述DC/DC变流器为双向DC/DC变流器。

本发明中，所述双向DC/DC变流器的输出端有一反并联二极管，所述二极管阴极连接至所述变流器输出正端，所述二极管阳极连接至所述变流器输出负端。

本发明中，所述双向DC/DC变流器是下述非隔离型变流器中的任意一种：双向BUCK变流器、双向BOOST变流器、双向BUCK-BOOST变流器、双向CUK变流器、双向SEPIC变流器或双向ZETA变流器。