一種大容量鋰離子電池系統的均流結構技術方案

本發明專利技術的一種大容量鋰離子電池系統的均流結構，是電池單體串并聯混合連接的網狀式矩陣，使電流平均流過分成若干列的多個并接分支，每個并接分支中的多個電池單體并聯；每個并接分支中的多個電池單體，通過疊層串接導電體連接至同一列中相鄰一個并接分支中的多個電池單體實現串聯；第一列首端、最后一列末端的并接分支中的多個電池單體，通過等長匯流導線與供電總線的總負或總正導電體匯流排的多個連接觸點相應連接；其余每列首端或末端的并接分支中的多個電池單體，通過多個等長匯流導線連接至相鄰一列中末端或首端的并接分支中的多個電池單體實現串聯。本發明專利技術中疊層串接導電體不須使用粗導電體，可減少電池組重量和導電體發熱，提高可靠性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種大容量鋰離子電池組，尤指一種適用于大電流充放電的特種工程車輛電池系統的均流結構。
技術介紹
目前工程應用的特種車輛其動力驅動主要采用柴油動力和純電動兩種模式，隨著環境保護要求的不斷提高，國家節能減排新政的不斷出臺，純電動特種工程車輛越來越受到用戶的青睞。其供電裝置一般由多個大容量的蓄電池串并組合而成，常常要經歷幾百安培的充放電電流，為了確保電池組具有優越的循環性能，須優化設計電池的串并組合方式、連接材料的選擇和跨接方式，已達到電池系統熱-電均勻性設計之目的。
技術實現思路
為了解決特種工程車輛中大容量蓄電池多級串并組合熱電不均一的問題，本專利技術提出了一種電池組的均流結構，通過供電總線的并接分支連接和匯流連接，基于系統安全設計的串并連連接條設計，使得電池組在實際應用時具有較高的功率與可靠及安全性。為了達到上述目的，本專利技術的一個技術方案是提供一種大容量鋰離子電池系統的均流結構，通過所述均流結構，使得電池系統中的多個電池單體形成串并聯混合連接的網狀式矩陣: 電池系統的電流平均流過所述網狀式矩陣中設置的多個并接分支;這些并接分支分成為若干列，每個并接分支中的多個電池單體相互并聯； 每一列中任意一個并接分支的多個電池單體，通過疊層串接導電體對應連接至同一列中與之相鄰一個并接分支的多個電池單體實現串聯； 在第一列中位于首端的并接分支的多個電池單體，通過其所連接的多個等長匯流導線，與供電總線的總正導電體匯流排的多個連接觸點相應連接;在最后一列中位于末端的并接分支的多個電池單體，通過其所連接的多個等長匯流導線，與供電總線的總負導電體匯流排的多個連接觸點相應連接； 除第一列首端和最后一列末端的并接分支以外，其余任意一列中位于首端或末端的并接分支的多個電池單體，通過其所連接的多個等長匯流導線，對應連接至與之相鄰一列中位于末端或首端的并接分支的多個電池單體實現串聯。優選地，每個并接分支設置有兩個并聯連接條;每個并聯連接條是一個具有多個接點的第一導電片，所述第一導電片上的接點數量與每一個并接分支中并聯的電池單體的數量一致； 每個并接分支的一個并聯連接條上的各個接點，分別與該并接分支中各個電池單體的正極連接;每個并接分支的另一個并聯連接條上的各個接點，分別與該并接分支中各個電池單體的負極連接。優選地，用于連接供電總線或相鄰并接分支的多個等長匯流導線，對應連接至每一列中位于首端或末端的并接分支的并聯連接條的多個接點。優選地，每個疊層串接導電體設置有多組串聯連接條;每組中包含相互疊放的多個第二導電片； 每組串聯連接條交錯地疊設在該組串聯連接條所連接的兩個并聯連接條之上，使得這一組中每個第二導電片的一個接點所連接的并聯連接條位于一個并接分支的正極或負極，每個第二導電片的另一個接點所連接的并聯連接條位于同一列中相鄰一個并接分支的負極或正極。優選地，每個疊層串聯導電體中串聯連接條的組的數量，與一個并接分支中電池單體的數量相同；一個疊層串聯導電體中的第η組串聯連接條的兩個接點，分別連接相應兩個并聯連接條中各自對應第η個電池位置的接點，η取值為I至一個并接分支中電池單體的數量中的任意一個整數。優選地，所述串聯連接條或并聯連接條，由銅鎳復合材料構成。優選地，所述總正導電體匯流排、總負導電體匯流排分別由第三導電片制成;每個第三導電片包含一個導電本體，在該導電本體的一側延伸有多個導線接點，通過相應的多個等長匯流導線與第一列首端或最后一列末端的并接分支中的電池單體對應連接； 在該導片本體的另一側的中部延伸有一個接點平臺，該接點平臺上形成有與電源導線連接的接點。優選地，所述電池單體是鋰離子蓄電池。綜上所述，本專利技術所述用于特種工程車輛的大容量鋰離子電池系統的均流結構，其優點在于: 供電總線處采用總正導電體和總負導電體匯流輸出，即總正輸出和總負輸出分別采用一個導電體與總正和總負所對應的各節單體進行分別連接，導線等長，已達到供電總線均流輸出的目的，減小熱電的不均一性。對于有限空間拐角處的并聯塊之間的串聯，因為無法進行跨接，直接串聯起不到均流的效果，本專利技術采用等長導線分支連接的方式可以達到均流的目的。連接條的定制設計，材料選擇銅鎳復合帶減小接觸電阻，以最大限度減小系統連接造成的電流不均問題。針對不同負載電流的設計要求，對串聯導電條進行疊層設計和過載冗余設計，避免單節電池失效所造成的并接分支上電流突然增大超過連接條過載能力的問題發生。由上述串并聯混合連接成網狀式矩陣排列組合的架構，即使其中有一顆電池發生故障，其余電池仍然可以正常運作，此外，因為電池組的電流主要是平均流過各個并接分支，實際上流過導電體的電流極為微小，而不必使用粗導體，因此能有效降低整體電池組的重量和導電體發熱。【附圖說明】圖1是本專利技術所述大容量鋰離子電池系統的均流結構中電池組的電路連接示意圖。圖2是本專利技術所述大容量鋰離子電池系統的均流結構中電池組的結構連接示意圖。圖3是本專利技術所述大容量鋰離子電池系統的均流結構中串聯連接條的結構示意圖。圖4是本專利技術所述大容量鋰離子電池系統的均流結構中并聯連接條的結構示意圖。圖5是本專利技術所述大容量鋰離子電池系統的總正、總負導電體匯流排的結構示意圖。【具體實施方式】本專利技術針對特種工程車輛中電池組并數量多，充放電電流大，持續工作時間長的特點，提出了一種電池系統的電池多級串并聯的均流結構。請參閱圖1、圖2所示，本專利技術電池組中的各單顆電池是大容量蓄電池11，其連接是采用串并聯混合架構，于兩供電總線之間通過并聯的多條等長匯流導線14匯流輸出；設置有多個并接分支20，每個并接分支20是以多個大容量蓄電池11并聯組成。其中，每個并接分支20設置有一個連接各大容量蓄電池11正極的并聯連接條21，和一個連接各大容量蓄電池11負極的并聯連接條21。如圖3所示，所述并聯連接條21由第一導電片構成(圖4)，每個第一導電片上的接點211數量與每一個并接分支20中并聯的大容量蓄電池11的數量一致。相鄰的兩列并接分支20之間，一列并接分支20首端(正極或負極)的并聯連接條21的各個接點211，與另一列并接分支20末端(負極或正極)的并聯連接條21的各個接點211之間，依序連接有多根等長匯流導線14，形成半圓網狀連接，令一列并接分支20的大容量蓄電池11與另一列并接分支20的大容量蓄電池11依序構成串聯狀態。任意一列中一個并接分支20—端的并聯連接條21，與同一列中相鄰一個并接分支20與之相應一端的并聯連接條21之間，通過疊層串聯導電體30所設置的多組串聯連接條31相應地形成“口”字型交叉連接，令一并接分支20的大容量蓄電池11與另一并接分支20的大容量蓄電池11依序構成串聯狀態。其中，當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種大容量鋰離子電池系統的均流結構，其特征在于：通過所述均流結構，使得電池系統中的多個電池單體形成串并聯混合連接的網狀式矩陣：電池系統的電流平均流過所述網狀式矩陣中設置的多個并接分支；這些并接分支分成為若干列，每個并接分支中的多個電池單體相互并聯；每一列中任意一個并接分支的多個電池單體，通過疊層串接導電體對應連接至同一列中與之相鄰一個并接分支的多個電池單體實現串聯；在第一列中位于首端的并接分支的多個電池單體，通過其所連接的多個等長匯流導線，與供電總線的總正導電體匯流排的多個連接觸點相應連接；在最后一列中位于末端的并接分支的多個電池單體，通過其所連接的多個等長匯流導線，與供電總線的總負導電體匯流排的多個連接觸點相應連接；除第一列首端和最后一列末端的并接分支以外，其余任意一列中位于首端或末端的并接分支的多個電池單體，通過其所連接的多個等長匯流導線，對應連接至與之相鄰一列中位于末端或首端的并接分支的多個電池單體實現串聯。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊凱倫，余洋，劉輝，邵雷軍，馮毅，
申請(專利權)人：上海動力儲能電池系統工程技術有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31