专利名称：电池容量均衡装置和电池装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电池技术，具体而言，涉及一种电池容量均衡装置和一种可均衡容量 的电池装置。
背景技术：
基于目前的动力电池技术与制造工艺水平，电池单体之间的性能差异在其整个寿 命周期里客观存在，这就导致了二次电池组中由于某一节或几节电池容量的不均衡而影响 整个电池组的性能，严重的情况下可能导致整个电池组崩溃。为此我们迫切需要对电池组 中各个电池单体进行均衡处理。目前已经存在的均衡措施有两种，一种是先将单节电池直接串联然后将其并 联，如图1所示；另一种是先将单节电池并联然后再串联，如图2所示。这两种方案都存 在一定的不妥之处。对于前一种电池组均衡方案，二次电池总的容量为C@=min(Cll，
C21,......，Cml)+min(C12, C22,......，Cm2)+......+min(Cln, C2n,......，Cmn)，如果
某个单节电池(i，j)(注(i，j)表示第i行，第j列的电池)容量下降，会导致除第j列 的所有列电池均向第j列无限流的充电，这种无限流的充电严重情况下会导致这一路电池
全部损坏；后一种电池组均衡方案，二次电池组总的容量为:C总=min{(Cll+C12+,......，
+Cln)，(C21+C22+，.......，+C2n)......，(Cml+Cm2+，......，+Cmn)}，也同样存在与前一
种方案相同的问题，如果电池(i，j)容量下降，则会导致第i行所有电池均向该电池无限流 的充电，严重情况下会损坏该电池，同时电池((i+1)，j)也会有类似情况发生，导致产生连 锁式反应，使得第i行以后(包括第i行)的第j列所有电池均会损坏。因此，需要这一种新的方式，能够有效地均衡二次电池组中的电池的容量，以提供 电池组的使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种新的方式，能够有效地均衡二次电池 组中的电池的容量，以提高电池组的使用寿命。有鉴于此，本发明公开了一种电池容量均衡装置，包括多组电阻，每组电阻连接 至电池组中并联的一组电池，所述并联的一组电池中的任意两个电池之间连接有至少一个 电阻。在上述技术方案中，优选地，所述并联的一组电池中，任意两个相邻排列的电池之 间连接有一个电阻。在上述技术方案中，优选地，用于所述并联的一组电池的一组电阻的数量r = n-1，其中，η为所述并联的一组电池的数量。在上述技术方案中，优选地，所述并联的一组电池中的每个电池与预定的公共节 点之间均连接有一个电阻。在上述技术方案中，优选地，用于所述并联的一组电池的一组电阻的数量r = η,其中，η为所述并联的一组电池的数量。在上述技术方案中，优选地，在所述并联的一组电池中的任意两个电池之间均连 接有一个电阻。在上述技术方案中，优选地，用于所述并联的一组电池的一组电阻的数量 ^l2 η\η(η -1)
“ (η-2)!*2!=~2^，其中，η为所述并联的一组电池的数量。在上述技术方案中，优选地，所述电池组的容量C,e、= min{n*average(Cll，
C12,......, Cln) , η氺average (C21, C22,......, C2n) ,......, n^average (Cml,
Cm2,......，Cmn)}，其中，Cnm是指并联的第m组电池中的第η个电池。在该技术方案中，均
衡时电池组的容量大于根据传统的均衡方式所得到的容量。在上述技术方案中，优选地，所述多组电阻中的每个电阻的电阻值相同。在上述技术方案中，优选地，所述多组电阻中的每个电阻为普通电阻或PTC电阻。 在该技术方案中，PTC电阻的电阻值随温度升高而增大，可以有效缓解容量下降的电池的电 流注入。本发明还提供了一种可均衡容量的电池装置，包括电池组，包括多个电池；根据 上述技术方案中的电池容量均衡装置，连接至所述电池组。根据上述技术方案，可以实现一种电池容量均衡装置，可以有效地均衡电池组中 的电池容量，延长电池组的使用寿命，同时可以实现一种可均衡容量的电池装置，使用寿命 相比于普通的电池组要更长。
图1是相关技术的先串后并二次电池连接方式；图2是相关技术的先并后串二次电池连接方式；图3是根据本发明的电池容量均衡装置的示意图；图4是根据本发明的可均衡容量的电池装置的示意图；图5Α、5Β和5C是根据本发明的一个实施例的电池容量均衡装置的普通连接方式 示意图；图6Α、6Β和6C是根据本发明的一个实施例的电池容量均衡装置的星型连接方式 示意图；图7Α、7Β和7C是根据本发明的一个实施例的电池容量均衡装置的三角形连接方 式示意图。
具体实施例方式为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实 施方式对本发明进行进一步的详细描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可 以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实 施例的限制。图3是根据本发明的电池容量均衡装置的示意图。
如图3所示，本发明提供了一种电池容量均衡装置，包括多组电阻302，每组电阻 连接至电池组中并联的一组电池，所述并联的一组电池中的任意两个电池之间连接有至少 一个电阻。在上述技术方案中，所述并联的一组电池中，任意两个相邻排列的电池之间连接 有一个电阻。在上述技术方案中，用于所述并联的一组电池的一组电阻的数量r = n-1，其中，η 为所述并联的一组电池的数量。在上述技术方案中，所述并联的一组电池中的每个电池与预定的公共节点之间均 连接有一个电阻。在上述技术方案中，用于所述并联的一组电池的一组电阻的数量r = n，其中，η为 所述并联的一组电池的数量。在上述技术方案中，在所述并联的一组电池中的任意两个电池之间均连接有一个 电阻。在上述技术方案中，用于所述并联的一组电池的一组电阻的数量
μ ^n(fi 一 1、
r=C"，其中，n为所述并联的一组电池的数量。在上述技术方案中，所述电池组的容量min{n*average(Cll，C12，......，
Cln)，η氺average (C21，C22,......，C2n)，......，η氺average (Cml，Cm2,......，Cmn)}，其
中，Cmn是指并联的第m组电池中的第η个电池。在该技术方案中，均衡时电池组的容量大 于根据传统的均衡方式所得到的容量。在上述技术方案中，所述多组电阻302中的每个电阻的电阻值相同。在上述技术方案中，所述多组电阻302中的每个电阻为普通电阻或PTC电阻。在 该技术方案中，PTC电阻的电阻值随温度升高而增大，可以有效缓解容量下降的电池的电流注入。图4是根据本发明的可均衡容量的电池装置的示意图。如图4所示，本发明还提供了一种可均衡容量的电池装置，包括电池组402，包括 多个电池；根据上述技术方案中的电池容量均衡装置302，连接至所述电池组402。图5Α、5Β和5C是根据本发明的一个实施例的电池容量均衡装置的普通连接方式 示意图。如图5A、5B、5C所示，分别为对应两个、三个、η个电池节点的电池容量均衡装置的 普通连接方式，每一行的首位两个电池节点分别只与一个电阻相连，中间的电池节点均与 两个电阻相连，即，图5Α中，节点11与节点12都与一个电阻502，图5Β中，节点11与电阻 504连接，节点13与电阻506连接，而节点12则与电阻504、电阻506都连接，图5C中，只有
节点11、节点In只与一个节点连接，而节点12、节点13......等都与两个电阻存在连接，
电阻的个数(r)与每行节点个数(η)的关系为r = n_l。图6A、6B和6C是根据本发明的一个实施例的电池容量均衡装置的星型连接方式 示意图。如图6A、6B、6C所示，分别为对应两个、三个、η个电池节点的电池容量均衡装置的 星型连接方式，每一行电池的每个节点分别只与一个电阻相连，所有电阻的另一端接在一
5个公共节点上，形成星形连接方式，即，在图6A中，节点il、i2、i3之间存在一个公共节点 602，节点il、i2、 3与节点602之间都存在一个电阻，即节点il和i2、il和i3、i2和 3 之间都存在串联的两个电阻，而在图6B中，节点i 1、i2、i3、i4之间存在一个公共节点602， 节点il、i2、i3、 4与节点604之间都存在一个电阻，即节点il和i2、il和i3、il和i4、 i2和i3、 2和i4、 3和i4之间都存在串联的两个电阻，而在图6B中，节点il至i j与公 共节点606之间都存在一个电阻，也即节点il至ij中任意两个节点之间都连接有串联的 两个电阻，电阻的个数(r)与每行节点个数(η)的关系为r = η。在本实施例中，任意两个节点之间的电阻值为2R (每个电阻的电阻值)，适合于数 据采集。当其中一节电池(i，j)出现容量衰退时，其他各路电池要向电池(i，j)充电，连接 到电池(i，j)上的电阻要承受来自所有其他电池电流总和，因此该实施例中的电阻的需要 比较大功率的电阻。图7A、7B和7C是根据本发明的一个实施例的电池容量均衡装置的三角形连接方 式示意图。如图7A、7B、7C所示，分别为对应两个、三个、η个电池节点的电池容量均衡装置的 三角形连接方式，每一行的任意两个电池节点都有一个电阻与其相连，即多边形的每条边 和内角线均接入一个电阻(r)，形成三角形连接方式，S卩，图7A中，节点il与i2、il与i3、 i2与i3之间都连接有一个电阻，图7B中，节点il与i2、il与i3、il与i4、i2与i3、i2与 i4、i3与i4之间都连接有一个电阻，图7C中，任意两个节点之间都连接有一个电阻，电阻的
^2η I η(η -1)
个数(r)与每行节点个数(η)的关系为■ r = C"=(n-2)!*2!=2^在本实施例中，任意
两个节点之间的电阻值均相同，小于单个电阻的电阻值R，适合于数据采集。当其中一节电 池(i，j)出现容量衰退时，其他各路电池要向电池(i，j)充电，电流分路流入电池(i，j), 因此，该实施例中的电阻的功率需求较小。根据以上的电池容量均衡装置的连接方式，最终电池组的容量C总=
min{η氺average(Cl1, C12,......, Cln), η氺average(C21, C22,......, C2n),......,
n*average(Cml，Cm2,......，Cmn)}，公式average ()表示并联层各个电池通过均衡电阻
后，容量趋于平均值，再乘以η后就是每层电池的总容量，最终串联后的总容量就是最小层 的容量。根据以上的电池容量均衡装置的连接方式，采用的电阻可以为PTC电阻。PTC是 Positive Temperature Coefficient的缩写，意思是正的温度系数，泛指正温度系数很大 的半导体材料或元器件，而通常提到的PTC是指正温度系数热敏电阻，简称PTC热敏电阻。 PTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，超过一定的温度(居里温度)时， 它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高。电流通过电阻后发热引起温度升高，即电阻 的温度上升，当超过一定居里温度后，电阻的电阻值增加，从而限制电流增大，而电流的下 降导致电阻温度降低，电阻值的减小又使电路电流增加，电阻温度升高，周而复始。通过PTC 电阻的这种特性，限制电池组中的电流变化，可以有效地保护电池组，电流急剧流入容量衰 退的电池。综上所述，根据本发明的技术方案，可以实现一种电池容量均衡装置与一种可均 衡容量的电池装置，与传统二次电池均衡措施相比，以下优点1、当电池(i，j)容量下降
6时，则第i行其他电池都向电池(i，j)充电，一方面电阻起到均衡同一行各个电池的容量， 同时电阻也起到一定的限流作用，不至于使充电电流太大而损坏电池；2、如果电阻选用 PTC电阻，当其中一节或多节电池容量出现严重衰退时，还可以起到保护其他正常电池的作 用；3、电池容量均衡装置采用星型和三角形两种电阻网络，还起到便于采样检测的作用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种电池容量均衡装置，其特征在于，包括多组电阻，每组电阻连接至电池组中并联的一组电池，所述并联的一组电池中的任意两个电池之间连接有至少一个电阻。
2.根据权利要求1所述的电池容量均衡装置，其特征在于，所述并联的一组电池中，任 意两个相邻排列的电池之间连接有一个电阻。
3.根据权利要求2所述的电池容量均衡装置，其特征在于，用于所述并联的一组电池 的一组电阻的数量r = n-1，其中，η为所述并联的一组电池的数量。
4.根据权利要求1所述的电池容量均衡装置，其特征在于，所述并联的一组电池中的 每个电池与预定的公共节点之间均连接有一个电阻。
5.根据权利要求4所述的电池容量均衡装置，其特征在于，用于所述并联的一组电池 的一组电阻的数量r = n，其中，η为所述并联的一组电池的数量。
6.根据权利要求1所述的电池容量均衡装置，其特征在于，在所述并联的一组电池中 的任意两个电池之间均连接有一个电阻。
7.根据权利要求6所述的电池容量均衡装置，其特征在于，用于所述并联的一组电池^l2 ！n(n-l)的一组电阻的数量『=Q2 二 (η_2)[*2\=2^，其中，n为所述并联的一组电池的数量。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电池容量均衡装置，其特征在于，所述电池组的容量 C总=min{n*average(Cll，C12,......，Cln)，n*average (C21，C22,......，C2n)，......，n*average (Cml，Cm2，......，Cmn)}，其中，Cmn是指并联的第m组电池中的第η个电池。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的电池容量均衡装置，其特征在于，所述多组电阻 中的每个电阻的电阻值相同。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的电池容量均衡装置，其特征在于，所述多组电 阻中的每个电阻为普通电阻或PTC电阻。
11.一种可均衡容量的电池装置，其特征在于，包括电池组，包括多个电池；根据权利要求1至10中任一项所述的电池容量均衡装置，连接至所述电池组。
全文摘要
本发明提供了一种电池容量均衡装置，包括多组电阻，每组电阻连接至电池组中并联的一组电池，所述并联的一组电池中的任意两个电池之间连接有至少一个电阻。本发明还提供了一种可均衡容量的电池装置。根据本发明的技术方案，可以实现一种电池容量均衡装置以及一种可均衡容量的均衡装置，可以均衡二次电池组中的电池容量，使得电池组的使用寿命更长。
文档编号H01M10/42GK101916886SQ20101027147
公开日2010年12月15日 申请日期2010年9月3日 优先权日2009年12月4日
发明者倪捷, 张芳勇, 盛专成, 陈文胜, 陈校校, 陈青利 申请人:浙江绿源电动车有限公司