一种电池包装置的制作方法

本发明涉及能量储存解决方案，尤其涉及基于可扩展的电池模块的电池包装置。

背景技术：

锂离子电池提供清洁能源替代品，安全性好，循环寿命长，无毒物质，无污染。电动自行车和高尔夫球车由于成本低而一直使用铅酸电池。随着锂电池价格的下降，锂离子电池开始取代铅酸蓄电池。

锂离子电池通常包括阳极，阴极，隔板和电解质。现代锂离子电池通常使用石墨材料作为阳极，过渡金属氧化物作为阴极。在充放电期间，锂离子在阴极和阳极之间传输。

要实现目标电压，需要串联电池。由于材料和工艺不一致，电池的能量容量，自放电率和内阻可能不同。由于电荷串联进入每个电池是相同的，电池容量，自放电率和内阻的差异将导致每个电池的电压不同。

随着电池的充电，容量较小的电池的电压将比具有较大容量的电池的电压增加更快。容量较小的电池更有可能被过度充电。当电池放电时，容量较大的电池的电压会比容量较小的电池的电压降低。容量较小的电池更有可能被过度充电。

具有较高自放电速率的电池在一段时间后可以具有较小的剩余容量。当具有不同自放电速率的电池单元串联并且充电时，具有较小自放电速率的电池将具有较高的电压并且可能被过度充电。

锂电池通常对过充电和过放电敏感。过充电和过放电是有害的锂电池循环性能。过充电甚至可能导致电池火灾。

为了保护锂电池，采用电池保护板来控制每个电池的电压。该电路板通常由检测电池电压的控制芯片和电子开关来接通和断开电路。这些电路中使用的开关可以是cmos或继电器开关。前者具有更长的循环寿命，但随着电路电流的增加，随着欧姆热为i2r，散热明显增加。继电器开关可以处理大电流开关，但其使用寿命更为有限。

在传统的电池组设计中，充放电电流流过控制板上的电路。

因此，对于不同的电压应用，需要根据其电池数量和应用电流来定制特定的电池管理系统。

技术实现要素：

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种电池包装置，使用模块化电池构建，每个电池模块都有独立的电压平衡模块和电压检测芯片，使得充电和放电电流不流过任何电路板，给用户更大的灵活性让电池包中提供不同电流。

本发明的技术方案为：本发明揭示了一种电池包装置，包括串联连接的多个电池模块和一个过充过放保护总开关，过充过放保护总开关在接收到过充电/过放电信号后被触发，其中每一电池模块还包括：

串联的多个电池，；

电压平衡模块，降低该多个电池之间的电压差；

电压检测芯片，测量该多个电池各自的电压并判断是否超过过充电限制或者低于过放电限制，若超过过充电限制则发出过充电信号并向上游电池模块发送，若低于过放电限制则发出过放电信号并向上游电池模块发送；

信号端口，包括输入信号端口和输出信号端口，其中输入信号端口接收下游电池模块的过充电/过放电信号，输出信号端口向上游发送过充电/过放电信号。

根据本发明的电池包装置的一实施例，每一电池模块还包括：

电压平衡模块联结线，与下游和上游的电压平衡模块联结线相接，使得一个电池模块内的电池不但与模块内的电池进行电压平衡，也与其他电池模块内的电池进行电压平衡。

根据本发明的电池包装置的一实施例，多个电池模块之间通过电极连接器串联而成。

根据本发明的电池包装置的一实施例，一个电池模块内串联的电池数量为2～4个。

根据本发明的电池包装置的一实施例，电池模块内的电池是单个电池或者并联的多个电池。

根据本发明的电池包装置的一实施例，电池为锂电池。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明的电池包装置通过构建由多个电池组成的多个电池模块，结合电压平衡模块和电压检测芯片，如果任何电池模块中的一个电池超过指定电压，电压检测芯片将发出过充信号，并传递到上游电池模块，用于控制一个总的电子开关或者继电器开关。由于本发明的单个电池模块中没有电子开关，减少了复杂性和成本，完全消除产生的多余热量，将给用户带来更大的灵活性以让电池组中提供不同电流，另一方面可以将电池间的电压降低到毫伏级，消除过充电和过放电的危险。

附图说明

图1示出了本发明的电池包装置的实施例的原理图。

图2示出了电池包装置内的电池模块的原理图。

具体实施方式

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1示出了本发明的电池包装置的实施例的原理。请参见图1，本实施例的电池包装置包括多个电池模块组成，在本实施例中为三个电池模块11、12、13，这些电池模块11～13之间是通过电极连接器(例如电极连接器14、15)串联连接，并且这些电池模块共同串联一个过充过放保护总开关2。每一个电池模块内部如图2所示，以电池模块11为例，其包括串联的多个电池(在本实施例中为三个电池111、112、113，一般是2～4个电池组成)、电压平衡模块(在本实施例中为三个电压平衡模块114、115、116)、电压检测芯片117。在每个电池模块中都没有电子开关或者继电器开关来控制流入和流出电池模块的电流，也就是说流过电池模块的电流将不会通过电子开关，这将完全消除产生的热量，要给用户更大的灵活性让电池包提供不同电流。电池111～113可以是单个电池，也可以是并联的多个电池。在每一电池模块(以电池模块12为例)中都有两个信号端口in①和out②，其中端口in接收来自下游电池模块的过充电/过放电信号③，端口out向上游发送过充电/过放电信号。如果电池模块内的电池处于过充/过放或者其下游任何电池处于过充/过放，则该电池模块也会输出过充电/过放电信号。过充电/过放电信号可以连接到报警灯、声音或继电器开关。图1中的虚线代表过充电/过放电信号的传输，实线表示电流流向。

电压平衡模块114～116用于降低电池111～113之间的电压差，减少电池电压的差异，可以将电池间的电压差降低到毫伏级，并消除过充电和过放电的风险，具体实现可以借助于变压器和双向dc/ac转换器。电池模块还包括电压平衡模块联结线16。一个电池模块内的电压平衡模块联结线16与下游和上游的电池平衡模块联结线相接，使得一个电池模块内的电池不但可以与同一模块内的其他电池进行电压平衡，也可以与其他电池模块内的电池进行电压平衡。电压检测芯片117用于测量每个电池的电压。若任何电池电压超过过充电压限制，电压检测芯片117将产生过充电信号并传递到上游电池模块并控制电池包装置中的总的电子开关或者继电器开关(过充过放保护总开关2)。若任何电池电压低于过放电电压限制，电压检测芯片117将产生过放电信号并传递到上游电池模块并控制电池包装置中的过充过放保护总开关2。当过充过放保护总开关2检测到电池模块内的任何电池遇到过充电或者过放电时，过充过放保护总开关2将被关闭。与传统电池组中使用的cmos开关不同，过充过放保护总开关2很少被触发，仅当出现严重安全问题时才会触发，此外，当被触发时将需要维护服务。

本实施例中的电池例如是锂电池。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。