[发明专利]一种锂电池

说明书

技术领域

本发明申请为申请日2013年12月03日，申请号为：201310635756.9，名称为“一种锂电池”的发明专利申请的分案申请。本发明涉及一种锂电池，尤其是涉及一种非耗损均衡电路的锂电池。

背景技术

日前，由于环境、能源等问题，电动汽车产业发展迅速。通常情况下，电动汽车使用串联的锂离子电池组作为其动力源，或动力源的一部分，电池组在工作过程中的不一致性制约了其最大能量的释放，影响了电动车的动力性，缩短电池寿命，并有可能发生变热、爆炸等安全事故，威胁了电动车乘员和驾驶员的人身安全。因此，对锂离子电池组均衡系统的研究是很有必要的。

电动汽车所需的动力电源电压在300V左右，这就需要上百块锂离子电池串联使用，有时为了增大电池所能提供的能量，电池组串联后再并联。由于生产加工技术水平的限制，每块电池单体在出厂时的各项特性不可能完全一致，而且在使用过程中，电池特性也会随外界环境等多种因素变化，因此，电池组在工作时必然存在不一致的问题。

电池组的不一致性体现在电压、内阻、剩余电量等方面，由于电池的剩余电量估计技术(即SOC估计)日前尚未成熟，我们在进行电池组均衡时所参照的标准一般是各电池电压。由于电池组串联使用，其在放电时电流相同，电压不同。如果我们不进行电池组均衡，而仅仅对电压进行监控，则在某块电池电压达到下限时电池组便停止工作，此时，其他电池仍可继续放电，这样造成了能量的浪费。同样，充电时某一块电池电压到达上限便停止充电，此时其他电池尚未充满，相当于减少了电池容量。若进行电池组均衡，则各电池电压同步变化，

充放电时电池同时充满、同时放空，使其容量得到最大化利用，增长了电动车的续驶里程，减少电池充放电次数，延长了电池使用寿命。

均衡系统分类

电池均衡控制的方法多种多样，且新方法层出不穷，采用不同的分类标准将产生不同的结果。若按均衡电路的拓扑结构分类，则分为集中式均衡和分布式均衡；若按均衡的作用过程分类，则有充电均衡、放电均衡和双向均衡；按电池均衡标准，可分为电压均衡和SOC均衡；若按是否对电池所带的电荷进行保护的角度来分，则有耗散型均衡和非耗散型均衡。

1、耗散型均衡。

耗散型均衡方式是指利利用并联电阻等方式将电池组中电量较多的电池的能量消耗掉，直到其荷电状态到达平均值。

2、非耗散型均衡。

非耗散型均衡是指利用电容、电感等储能元件在电池之间进行能量转移，使电池组电压保持一致的均衡系统。可分为能量转换式均衡和能量转移式均衡两种。

2.1、能量转换式均衡。

能量转换式均衡是通过反激式变换器由锂离子电池组整体向单体电池进行补充电量，或者由单体电池向电池组进行补充的均衡方式。能量转换均衡方式可分为两种：上限均衡和下限均衡。所谓上限均衡就是当电池组中某个电池的电压高于平均电压时，通过变压器把这个电池多余的能量反馈到整个电池组上去。而下限均衡是当某个电池的电压低于平均电压时，通过变压器把能量从电池组转换到指定的电池上去。通常，上限均衡用于充电过程中，下限均衡用于放电均衡中。

2.2、能量转移式均衡。

能量转移式均衡是通过使用储能元件把能量从电压高的电池转移到电压低的电池。这种方式可以使用开关电容来实现，由电容传递相邻电池的能量，将电荷从电压高的电池传到电压低的电池以达到均衡。

由此可见，现有技术中存在以下技术缺陷：

（1）耗散型均衡方式将电能转化成了热量，这种均衡方式造成能量的大量流失，且产生的热量使系统温度升高，可能造成安全问题并缩短电池寿命。

（2）能量转换式均衡粉方式需要单个电池给整个电池模块进行充电，效率和均衡效果普遍不高，并且控制模块结构复杂。

（3）能量转移式均衡方式采用电容或电感的方法进行能量转移，这种方式只能只能均衡相邻电池电量，能量传递的快慢取决于相邻电池的电压差的大小，在均衡后期速度很慢。

发明内容

本发明设计了一种锂电池，其解决的技术问题是（1）耗散型均衡方式将电能转化成了热量，这种均衡方式造成能量的大量流失，且产生的热量使系统温度升高，可能造成安全问题并缩短电池寿命。（2）能量转换式均衡粉方式需要单个电池给整个电池模块进行充电，效率和均衡效果普遍不高，并且控制模块结构复杂。（3）能量转移式均衡方式采用电容或电感的方法进行能量转移，这种方式只能只能均衡相邻电池电量，能量传递的快慢取决于相邻电池的电压差的大小，在均衡后期速度很慢。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：