[发明专利]一种串联成组型动力电池组

说明书

本发明公开了一种低电压动力电池组连接成组，N个相互并联的电池块组成电池组；每一个电池块由M个单体电池芯和一根保险丝串联而成；分以下两种情况：Ⅰ)N和M均为大于等于2的整数；Ⅱ)N和M为整数，且本发明提供的动力电池组连接成组方式，具有较高的安全性，方便电动车进入充电站后，采用换电方式实现电力补充，且用户能根据需求自行配备电池组的容量。

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，特别涉及一种低电压动力电池组连接方式。

背景技术

随着电动汽车的推广，锂离子电池在国民经济中的应用越来越广泛，单体电池需通过多串联多并联的方式来满足电池组的电压和容量要求；常用电池连接方式很多，包括先并联后串联(以下简称先并后串)、先串联后并联(以下简称先串后并)、混合串并联结构等。

现在大量在用的是先并后串结构，如特斯拉的model S、Leaf纯电动车、Volt增程式电动车。这种电池组连接成组方式的优点是对并联支路电池芯的不一致性有一定的抑制作用，同一并联支路中的电池芯可共用一个BMS，减少了电池管理系统的成本。

目前电动汽车的充电方式有换电和不换电两种，为了缩短充电时间，不换电的电动汽车，往往采用快充方式，这样会对电池寿命和电网造成双重影响。而换电方式(电动车需要充电时，直接到换电站更换全部或部分电池)可以最大限度缩短车辆补给能源的等待时间，还能在线下充电时对电池进行检测与维护，延长电池的使用寿命，另外在不影响用户出行需求的情况下，也能集中利用谷电来实现慢充。

但现有技术的电池组先并后串却不是对应换电的最好连接方式。首先先并后串的连接方式存在自己的弊端，电池内部短路是最常见而且最难以完全杜绝的现象，一旦某一节电池短路，与之并联的其他电池就会向其放电，造成很大的安全隐患，即使像特斯拉那样在每节电池上焊接保险丝，短路电池被切断以后，安全性有所提高，但由于串联电路的短板效应，电池的容量将会降低，对于国内许多相对小容量的电动汽车，这种容量减小的影响更大。

其次，用户对换电方式的期望也不仅限于缩短等待时间，也希望能根据短途还是长途出行，自行配备相应容量电池。而一旦先并后串的电池组做成模块化以后，由于并联电池数量已经确定，即电池容量已是定值，无法再做更改，所以无法满足用户的需求。

发明内容

本发明的目的是解决电动车的电池组中，单个电池短路会造成安全隐患或容量衰减、以及不适应于“换电方式”来充电，以及用户不能够根据出行里程需求改变电池总容量。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种串联成组型动力电池组：

N个相互并联的电池块组成电池组；每一个电池块由M个单体电池芯串联而成；这种先串联后并联的连接方式，将每条串联支路做成模块化，便于串联支路中每个电池芯线下的均衡与检修，而且车辆需要多少容量电池就装几个电池块，便于满足用户续航里程需求。

分以下两种情况：

I)N和M均为大于等于2的整数，每一个电池块所在的支路上串联保险丝；

II)N和M为整数，且在使用了该电池组的电动车到充电站换电时，只置换其中一个或几个电池块(低电量电池块)，或者某节电池芯短路时，其所在电池块能自动与其他电池块均衡，仍可输出能量。

这两组范围仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

进一步，电动汽车行驶的能量为E，单体电池芯的能量为e，则所述电池组的能量则可记为E＝N*e。

进一步，保险丝的额定电流为单电池芯允许的最大充电或放电电流(选较小的一个)。

进一步，用户根据行驶里程增加或减少并联的电池块数。

进一步，每一个电池块所在的支路上安装有开关，通过所述开关的通断来控制该支路上的电池块是否接入电路。