专利名称：锂电模块的制作方法
技术领域：
本发明实施例涉及电子技术领域，尤其涉及一种锂电模块。
背景技术：
锂电池能量密度高、单体电芯电压高、寿命长、无记忆效应，无污染，采用锂电池供 电是电池应用的发展趋势。在应用中需要将锂电池的单体电芯串联以提高供电电压，并需 要监控每一节电芯单体的电压、电流和温度值，避免电芯单体发生过充、过放、过流、过温等 异常情况。锂电模块(lithium battery system)由电池组和监控电路组成。通信领域使用 的锂电模块一般由15或16节锂电池串联、并联或混联组成。由于锂电模块中的单体电芯 串联会导致电压升高，随着串联的单体电芯节数的增加，单体电芯的监控电路承受的电压 越来越大，因此在锂电模块的装配过程中，每一节单体电芯对应的接插件都是固定的，如果 接错，如高电位的电芯连接到低电位的接插件上，可能出现由于电位的不同而导致监控电 路损坏或者由于检测不到对应的电压而使监控电路不能正常工作。为了防止错接，现有技术可以通过不同引脚的接插件进行区分。如图1所示，为现 有通信领域的锂电模块的一种结构示意图，该锂电模块由15节单体电芯混联组成，分为3 个锂电池组，分别包括的单体电芯数目为4节、5节和6节，为防止插错，可以将每个锂电池 组的采样线设置为连接不同引脚(Pin脚)的接插件(1 N)，如图1中，15节单体电芯串 联，其中，4节单体电芯对应的接插件_1可以为4个引脚，5节单体电芯对应的接插件_2可 以为5个引脚，6节单体电芯对应的接插件_3可以为8个引脚，从而可以根据引脚的个数区 分不同的锂电池组与插接件、电压均衡采样电路的对应关系。其中，每个插接件对应连接一 个电压均衡采样电路(如图1中的接插件_1对应连接电压均衡采样电路_1、接插件_2对 应连接电压均衡采样电路_2、接插件_3对应连接电压均衡采样电路J3)，并且从B-开始， 锂电池组的电压按照从低到高的顺序直接连接到电压采集均衡电路，每个电压均衡采样电 路均与主控单元连接，然后由主控单元进行数据处理，并且主控单元与每个电压均衡采样 电路接地均(GND)，因此所有电压采集均衡电路共地，有相同的参考地。现有技术通过区分不同的接插件引脚可以在一定程度上提高装配的安全性能，但 该锂电模块的装配是有上电顺序的，即需要先连接低电位的单体电芯，后连接高电位的单 体电芯，如果上电顺序不对，容易导致监控电路(控制单元和电压采集均衡电路)由于电位 的不同而损坏或采样不准，装配的安全性差。
发明内容
本发明实施例提供一种锂电模块，用以提高锂电模块装配的安全性。本发明实施例提供一种锂电模块，包括至少两个串联的锂电池组、至少两个插接件、至少两个电压采集均衡电路、隔离电 路与主控单元；
3
每个锂电池组分别通过至少两个插接件中的一个插接件连接至少两个电压采集 均衡电路中的一个电压采集均衡电路，所述每个锂电池组包括至少两节锂电单体电芯，各 个锂电单体电芯分别通过所述一个插接件连接所述一个电压采集均衡电路；所述一个电压采集均衡电路，用于对所述各个锂电单体电芯进行电压采集；根据 所述主控单元的均衡控制命令对所述各个锂电单体电芯进行电量均衡控制；所述隔离电路，用于将所述一个电压采集均衡电路与所述主控单元电气隔离，将 所述一个电压采集均衡电路采集到的所述各个锂电单体电芯的电压信号发送到所述主控 单元；所述主控单元，用于接收所述隔离电路发送的所述各个锂电单体电芯的电压信 号；对所述各个锂电单体电芯的电压信号进行均压运算，得到均压运算结果；根据所述均 压运算结果，通过所述隔离电路向所述一个电压采集均衡电路下发均衡控制命令。本发明实施例提供的锂电模块的各个电压采集均衡电路、主控电路之间电气隔 离，锂电模块中各个锂电池组的装配没有上电顺序，并且锂电池组之间的故障可以隔离，从 而提高装配的安全性。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发 明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根 据这些附图获得其他的附图。图1为现有通信领域的锂电模块的一种结构示意图；图2为本发明实施例一提供的锂电模块的结构示意图；图3为本发明实施例二提供的锂电模块的结构示意图；图4为本发明实施例三提供的锂电模块的结构示意图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例一图2为本发明实施例一提供的锂电模块的结构示意图，如图2所示，该锂电模块包 括至少两个串联的锂电池组11、至少两个插接件12、至少两个电压采集均衡电路13、隔离 电路14与主控单元15 ；每个锂电池组11分别通过至少两个插接件中的一个插接件12连接至少两个电压 采集均衡电路中的一个电压采集均衡电路13 ；其中，每个锂电池组11包括至少两节锂电单体电芯21，各个锂电单体电芯21分别 通过一个插接件12连接一个电压采集均衡电路13 ；所述一个电压采集均衡电路13，用于所述锂电池组11中的各个锂电单体电芯21进行电压采集；根据所述主控单元15的均衡控制命令对所述锂电池组11中的各个锂电单 体电芯21进行电量均衡控制；所述隔离电路14，用于将所述一个电压采集均衡电路13与所述主控单元15电气 隔离，将所述一个电压采集均衡电路13采集到的所述各个锂电单体电芯21的电压信号发 送到所述主控单元15 ；所述主控单元15，用于接收所述隔离电路14发送的各个锂电单体电芯21的电压 信号；对所述各个锂电单体电芯21的电压信号进行均压运算，得到均压运算结果；根据所 述均压运算结果，通过所述隔离电路14向所述电压采集均衡电路13下发均衡控制命令。本实施例锂电模块的各个电压采集均衡电路、主控电路之间电气隔离，锂电模块 中各个锂电池组的装配没有上电顺序，并且锂电池组之间的故障可以隔离，从而提高装配 的安全性。实施例二图3为本发明实施例二提供的锂电模块的结构示意图，在实施例一的基础上，如 图3所示，该锂电模块的一个电压采集均衡电路13与所述隔离电路14之间可以通过串行 总线31连接，其中，每个电压采集均衡电路分别连接到所述串行总线31上，所述隔离电路 连接到所述串行总线31上。进一步地，隔离电路14可以通过串行总线31与所述主控单元15连接。其中，上 述的串行总线31可以为内部集成电路anter-htegrated Circuit ；简称I2C)总线、串行 外设接口 (Serial Peripheral Interface ；简称SPI)总线、RS485、RS422 总线等。 再进一步地，每个所述锂电池组11中的锂电单体电芯21数目相等，可以使接入电 压采集均衡电路的锂电池组的电压范围相同，即使锂电池组混插也可以正常工作，从而提 高装配效率和装配的安全性。此外，每个锂电池组中的锂电单体电芯的连接方式可以相同，每个锂电池组中的 各个锂电单体电芯的连接方式为串联、并联或串并混联。对于小容量电池，至少两个串联的锂电池组11、至少两个插接件12、至少两个电 压采集均衡电路13、隔离电路14和主控单元15可以为一体设置。对于大容量电池，锂电池 组11与插接件12、电压采集均衡电路13、隔离电路14、主控单元15可以分开设置，方便运 送和组装。由于，隔离电路14可以将电压采集均衡电路13与主控电路15之间电气隔离，因 此，各个电压采集均衡电路13与主控单元15可以分别连接不同的参考地。进一步地，至少两个串联的锂电池组、至少两个插接件、至少两个电压采集均衡电 路、隔离电路与主控单元可以为分离设置。再进一步地，至少两个插接件的引脚数可以相同。本实施例锂电模块的各个电压采集均衡电路、主控电路之间电气隔离，锂电模块 中各个锂电池组的装配没有上电顺序，并且锂电池组之间的故障可以隔离，从而提高装配 的安全性；将锂电模块分成相等的几组锂电池组，接入电压采集均衡电路的锂电池组的电 压范围相同，因此，即使锂电池组混插也可以正常工作，提高了装配效率，进一步提高了装 配的安全性。实施例三
图4为本发明实施例三提供的锂电模块的结构示意图，在上述实施例的基础上， 以16节串联的锂电模块为例，如图4所示，16节串联的锂电模块分成相等的4个锂电池组， 每个锂电池组的4节锂电单体电芯分别通过插接件如连接器及线缆连接对应的电压采集 均衡电路，电压采集均衡电路和主控单元之间通过隔离电路进行信息传递，因此，4个电压 采集均衡电路之间可以不共地，且电压采集均衡电路与主控单元也不共地，具体地，电压采 集均衡电路_1连接参考地GNDl、电压采集均衡电路_2连接参考地GND2、电压采集均衡电 路_3连接参考地GND3、电压采集均衡电路_4连接参考地GND4，主控单元连接参考地GND。 隔离电路可以将每个锂电池组对应的采集电压采集均衡电路在电气上完全隔离，因此各个 锂电池组可以没有上电顺序；并且，由于接入电压采集均衡电路的锂电池组的电压范围相 同，几组锂电池组之间可以混插，即电压采集均衡电路_1、电压采集均衡电路_2、电压采集 均衡电路_3、电压采集均衡电路_4与连接各个锂电池组的插接件_1、插接件_2、插接件 _3、插接件_4可以混插，不影响各个电压采集均衡电路对其所连接的锂电池组进行电压采 集和均衡控制。上述仅以16节串联的锂电模块为例进行说明，并非对锂电模块中锂电单体
电芯数目的具体限制，该锂电模块的结构也可以适用于15节串联的锂电模块，以及其他数目。其中，锂电池组是一种存储电能的装置，由锂电单体电芯串联、并联或混联而成， 一般为3 5节。根据应用场景的不同，大容量的锂电单体电芯可以直接串联，小容量的锂 电单体电芯可以先并联然后串联。通信用锂电模块一般由3 5组锂电池组串联而成。图 4中一个锂电池组包括4节锂电单体电芯，由两组锂电单体电芯并联后再串联而成。插接件 如连接器及线缆用于连接锂电池组与电压采集均衡电路。电压采集均衡电路是一种电压 采集和均衡控制的装置，可以对锂电池组的各个锂电单体电芯进行电压采集，并根据主控 单元的均衡命令对各个锂电单体电芯进行均衡控制。隔离电路可以实现电压采集均衡电路 与主控单元之间的电气隔离。主控单元可以从隔离电路接收电压采集均衡电路采集到的各 个锂电单体电芯的电压信号，对电压信号进行均压运算，根据均压运算结果生成并下发均 衡控制命令。例如均压运算结果为电压采集均衡电路_4所连接的锂电池组中的锂电单体 电芯_X的电量远小于其他锂电池组中的锂电单体电芯，通过隔离电路向电压采集均衡电 路_4下发对锂电单体电芯_X进行均衡控制的均衡控制命令；电压采集均衡电路_4控制其 所连接的锂电池组中的其他锂电单体电芯向锂电单体电芯_X均衡电量。本实施例锂电模块的各个电压采集均衡电路、主控电路之间电气隔离，锂电模块 中各个锂电池组的装配没有上电顺序，并且锂电池组之间的故障可以隔离，从而提高装配 的安全性；将锂电模块分成相等的几组锂电池组，接入电压采集均衡电路的锂电池组的电 压范围相同，因此，即使锂电池组混插也可以正常工作，提高了装配效率，进一步提高了装 配的安全性。此外，对大容量电池来说，将锂电模块分成相等的几组锂电池组，电池结构可 以归一，方便生产和运输，并且故障定位简单，发生故障定位到单个模块后可以方便及时的 更换锂电池组，对锂电池组的维护提供了很大的方便。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替 换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求
1.一种锂电模块，其特征在于，包括至少两个串联的锂电池组、至少两个插接件、至 少两个电压采集均衡电路、隔离电路与主控单元；每个锂电池组分别通过至少两个插接件中的一个插接件连接至少两个电压采集均衡 电路中的一个电压采集均衡电路，所述每个锂电池组包括至少两节锂电单体电芯，各个锂 电单体电芯分别通过所述一个插接件连接所述一个电压采集均衡电路；所述一个电压采集均衡电路，用于对所述各个锂电单体电芯进行电压采集；根据所述 主控单元的均衡控制命令对所述各个锂电单体电芯进行电量均衡控制；所述隔离电路，用于将所述一个电压采集均衡电路与所述主控单元电气隔离，将所 述一个电压采集均衡电路采集到的所述各个锂电单体电芯的电压信号发送到所述主控单 元；所述主控单元，用于接收所述隔离电路发送的所述各个锂电单体电芯的电压信号；对 所述各个锂电单体电芯的电压信号进行均压运算，得到均压运算结果；根据所述均压运算 结果，通过所述隔离电路向所述一个电压采集均衡电路下发均衡控制命令。
2.根据权利要求1所述的锂电模块，其特征在于，所述一个电压采集均衡电路与所述 隔离电路之间通过串行总线连接。
3.根据权利要求1或2所述的锂电模块，其特征在于，所述隔离电路通过串行总线与所 述主控单元连接。
4.根据权利要求1或2所述的锂电模块，其特征在于，所述每个锂电池组中的锂电单体 电芯数目相等。
5.根据权利要求4所述的锂电模块，其特征在于，所述每个锂电池组中的锂电单体电 芯的连接方式相同。
6.根据权利要求1或2所述的锂电模块，其特征在于，每个所述锂电池组中的各个锂电 单体电芯的连接方式为串联、并联或串并混联。
7.根据权利要求1或2所述的锂电模块，其特征在于，所述至少两个串联的锂电池组、 至少两个插接件、至少两个电压采集均衡电路、隔离电路与主控单元为一体设置。
8.根据权利要求1或2所述的锂电模块，其特征在于，各个电压采集均衡电路与主控单 元分别连接不同的参考地。
9.根据权利要求1或2所述的锂电模块，其特征在于，所述至少两个串联的锂电池组、 至少两个插接件、至少两个电压采集均衡电路、隔离电路与主控单元为分离设置。
10.根据权利要求1或2所述的锂电模块，其特征在于，所述至少两个插接件的引脚数 相同。
全文摘要
本发明公开了一种锂电模块，包括至少两个串联的锂电池组、至少两个插接件、至少两个电压采集均衡电路、隔离电路与主控单元；每个锂电池组分别通过至少两个插接件中的一个插接件连接至少两个电压采集均衡电路中的一个电压采集均衡电路；所述每个锂电池组包括至少两节锂电单体电芯，各个锂电单体电芯分别通过所述一个插接件连接所述一个电压采集均衡电路；所述一个电压采集均衡电路，用于对所述各个锂电单体电芯进行电压采集；隔离电路，用于将一个电压采集均衡电路与主控单元电气隔离；主控单元，用于通过隔离电路向一个电压采集均衡电路下发均衡控制命令。本发明实施例锂电模块的各个电压采集均衡电路与主控电路电气隔离。
文档编号H01M10/052GK102130360SQ20111003207
公开日2011年7月20日 申请日期2011年1月28日 优先权日2011年1月28日
发明者刘伟, 刘新宇, 水伟, 魏刚 申请人:华为技术有限公司