[发明专利]基于电容和导电膜的动力电池均衡与加热复合电路

说明书

本发明为一种基于电容和导电膜的动力电池均衡与加热复合电路，包括均衡子电路和加热子电路；均衡子电路包括多个均衡单元和一个补充开关，每个均衡单元均包括电池单体、电容和两个开关；每个均衡单元的电池单体和电容串联，两个开关的一端分别与电容的两端连接，两个开关的另一端均与电池单体连接；补充开关与第一个均衡单元的电池单体、电容串联；上一个均衡单元的一个开关与下一个均衡单元的电池单体和电容串联；加热子电路包括导电膜和多个与均衡单元数量相同的加热单元；每个加热单元包括两个开关，导电膜通过每个加热单元的两个开关与各自的均衡单元的电容并联；导电膜包覆在动力电池表面。既能均衡电量有能对动力电池进行加热。

技术领域

本发明属于动力电池电量均衡技术领域，尤其涉及一种基于电容和导电膜的动力电池均衡与加热复合电路。

背景技术

现有的电池均衡电路有主动均衡和被动均衡两种方式，主要考虑电池单体之间的电量均衡问题，但是忽略了电量均衡过程中产生的热量。在主动均衡电路中，形成的电流较大，电池内部产生的热量较多，但是这些热量并没有被合理利用。被动均衡电路中主要通过耗能电阻对高电量电池进行放电，耗能电阻产生的热量直接散发到空气中，造成能源浪费。

而动力电池在低温环境中，由于电解液粘度会变大，离子传导速度变慢，造成外电路电子迁移速度不匹配，因此电池出现严重极化，导致充放电容量急剧降低。低温环境中锂离子很容易在负极表面形成锂枝晶，严重时可能刺穿正负电解液隔膜，导致电池爆炸。锂电池的内阻抗也会在低温环境中增大，降低锂电池的性能。

因此，本申请提出一种具有均衡电量和加热功能的复合电路，将电量均衡过程中产生的热量充分利用，避免能量浪费的同时对低温环境中的电池进行加热，提高电池的性能。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种基于电容和导电膜的动力电池均衡与加热复合电路。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：

一种基于电容和导电膜的动力电池均衡与加热复合电路，包括均衡子电路和加热子电路；其特征在于，均衡子电路包括多个均衡单元和一个补充开关，每个均衡单元均包括电池单体、电容和两个开关；每个均衡单元的电池单体和电容串联，两个开关的一端分别与电容的两端连接，两个开关的另一端均与电池单体连接；补充开关与第一个均衡单元的电池单体、电容串联；上一个均衡单元的一个开关与下一个均衡单元的电池单体和电容串联；

加热子电路包括导电膜和多个与均衡单元数量相同的加热单元；每个加热单元包括两个开关，导电膜通过每个加热单元的两个开关与各自的均衡单元的电容并联；导电膜包覆在动力电池表面。

所述开关为MOS管或IGBT。

所述导电膜为石墨烯电热膜或宽线金属膜。

当电池单体之间的电压相差大于或等于主被动均衡压差阈值时，打开高电量电池单体所在均衡单元的一个开关和上一个均衡单元的一个开关，将高电量电池单体与高电量电池单体所在均衡单元的电容连通，多余的电量转移至电容上；然后关闭之前打开的开关，再打开高电量电池单体所在均衡单元的另一个开关和低电量电池单体所在均衡单元的一个开关，将高电量电池单体所在均衡单元的电容与低电量电池单体连通，将电容上的电量转移至低电量电池单体上；以主动均衡频率重复前述操作，实现电路的主动均衡功能；

当电池单体之间的压差小于主被动均衡压差阈值时，打开高电量电池单体所在均衡单元的一个开关和上一个均衡单元的一个开关，将高电量电池单体与高电量电池单体所在均衡单元的电容连通，高电量电池单体上多余的电量转移至电容上；然后关闭之前开关的开关，再打开高电量电池单体所在均衡单元的电容与导电膜之间的两个开关，将电容与导电膜连通，电容放电并将电量转移至导电膜上；以被动均衡频率重复前述操作，实现电路的被动均衡功能；