CN208570834U - 电池延寿模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电池延寿模组，电池延寿模组包括储能电池组及电池保护电路，电池保护电路包括至少一储能电容，储能电池组具有正电源端和负电源端，储能电容的两端与正电源端和负电源端一对一连接，储能电容的等效电阻小于储能电池组的等效电阻。本实用新型技术方案实现了对储能电池组进行可靠的保护，从而提高储能电池组的工作寿命，并且结构简单、成本低。

Description

电池延寿模组

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及一种电池延寿模组。

背景技术

目前蓄电池的形式有铅酸电池、各类锂电池如三元锂电池、磷酸铁锂电池、钛酸锂电池等。常规的电池系统均无法实现大电流充放电，除钛酸锂电池外，一般的电池的充放电电流只能做到0.1-1C左右，大电流充放电会导致电池发热严重。当用户有需要短时间极大放电电流能力的情况下，单纯的储能电池较难实现这类需求。为解决这类应用工况，目前有以下几种处理方式：

1、使用更多组电池模组并联，通过多并联支路来提高储能电池组的最大允许放电电流。

2、使用钛酸锂等新型锂电池，钛酸锂电池可以满足1C-3C或更高的充放电倍率，可以应对短时间内的大电流放电工况。

但是，采用第一种方式增加了电池组数量，会导致系统体积成倍增加，需要为增加的电池组配备的管理、散热单元，会导致系统更加复杂，会导致故障率提高。

以及采用新型钛酸锂电池，成本远高于常规的铅酸、三元锂、磷酸铁锂电池。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种电池延寿模组，旨在实现对储能电池组进行可靠的保护，以提高储能电池组的工作寿命，并且结构简单、成本低。

为实现上述目的，本实用新型提出一种电池延寿模组，该电池延寿模组包括储能电池组及电池保护电路，所述电池保护电路包括至少一储能电容，所述储能电池组具有正电源端和负电源端，所述储能电容的两端与所述正电源端和负电源端一对一连接，所述储能电容的等效电阻小于所述储能电池组的等效电阻。

优选地，所述电池保护电路包括多个所述储能电容，多个所述储能电容组成多条电容支路，多条所述电容支路并联连接于所述正电源端和负电源端之间，每一条所述电容支路包括至少一储能电容。

优选地，所述电池保护电路还包括预充电电路，所述预充电电路的电源输入端与所述储能电池组的正电源端和负电源端连接，所述预充电电路的电源输出端与所述储能电容的两端连接；

所述预充电电路，用于在所述储能电容接入所述储能电池组时为所述储能电容预充电。

优选地，所述预充电电路包括第一电阻、第一开关电路、第二开关电路、第一电压采集电路、第二电压采集电路及主控制器；

所述第一开关电路的第一电源端、所述第二开关电路的第一电源端及所述第一电压采集电路的第一信号端均与所述储能电池组的正电源端连接，所述第二开关电路的第二电源端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一开关电路的第二电源端、所述第一电阻的第二端及所述第二电压采集电路的第一信号端均与所述储能电容的正极连接，所述第一电压采集电路的第二信号端、所述第二电压采集电路的第二信号端及所述储能电容的负极均与所述储能电池组的负电源端连接，所述第一开关电路的受控端、所述第二开关电路的受控端、所述第一电压采集电路的第三信号端、所述第二电压采集电路的第三信号端分别与所述主控制器的多个信号端对应连接。

优选地，所述第一电压采集电路及所述第二电压采集电路均为电压计量表。

优选地，所述第一开关电路及第二开关电路均为继电器。

优选地，所述储能电容为薄膜电容、电解电容或者超级电容。

优选地，所述储能电容通过叠层母排或者厚铜电路板并联连接。

优选地，所述电池保护电路还包括电流采集电路，所述电流采集电路的第一信号端与所述第一开关电路的第二电源端的连接，所述电流采集电路的第二信号端与所述储能电容的正极连接，所述电流采集电路的第三信号端与所述主控制器的信号端连接。

优选地，所述电池保护电路还包括用于检测所述电池延寿模组的温度检测模块，所述温度检测模块的信号端与所述主控制器的信号端连接。

本实用新型技术方案通过采用储能电池组及电池保护电路组成了电池延寿模组，电池保护电路包括至少一储能电容，储能电池组具有正电源端和负电源端，储能电容的两端与正电源端和负电源端一对一连接，所述储能电容的等效电阻小于所述储能电池组的等效电阻。通过增加一个内阻远小于储能电池组内阻的可高频次大电流充放电的电池保护电路来分担原有需要全部由储能电池组承担的短时大电流，由于并联分流关系，原有储能电池组在短时间大电流情况下不会超过设计电流输出，从而实现储能电池组的过流保护，延长储能电池组的使用寿命，并且结构简单，易于实现。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型电池延寿模组第一实施例的电路结构示意图；

图2为本实用新型电池延寿模组第二实施例的等效电路结构示意图；

图3为本实用新型电池延寿模组第三实施例中的电池保护电路的电路结构示意图；

图4为本实用新型电池延寿模组第四实施例中的电池保护电路的电路结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为：包括三个并列的方案，以“A/B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案，另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种电池延寿模组。

如图1所示，图1为本实用新型电池延寿模组第一实施例的电路结构示意图，所述电池延寿模组包括储能电池组100及电池保护电路200，所述电池保护电路200包括至少一储能电容C1，所述储能电池组100具有正电源端A+和负电源端A-，所述储能电容C1的两端与所述正电源端A+和负电源端A-一对一连接，所述储能电容C1的等效电阻小于所述储能电池组100的等效电阻。

需要说明的是，储能电池组100包括多个储能电池，多个储能电池均分为多个支路，每一支路包括至少一个储能电池，储能电池同极性串联后并联，并与电池保护电路200并联，同时进行充放电，电池保护电路200包括至少一个储能电容C1，储能电容C1的两端并联在储能电池组100的两端，储能电容C1预先充电，其两端电压等于储能电池组100两端电压，避免因存在电压差造成电池延寿模组内部构成回路导致储能电池组100内耗或者损坏。

如图2所示，图2为本实用新型电池延寿模组第二实施例的等效电路结构示意图，可以理解的是，多个串并联的储能电阻或者储能电容C1可以等效为电压源以及等效电阻，储能电池组100可以等效为电压源Vb以及等效电阻Rb，电池保护电路200可以等效为电压源Vc以及等效电阻Rc，两者等式为：

V_b-I_bR_b＝V_c-I_cR_c

I_b为流经等效电阻Rb的电流，I_c为流经等效电阻Rc的电流，从式中可知，电流与电阻呈反比，在发生大电流时储能电池组100及电容两端电压下降，等效电阻越小，输出电流越大。

因此，在特定的负载工况，例如车辆突加减速、启动大容量电机或其他短时大功率负载发生大电流时，因为储能电容C1的等效电阻小于所述储能电池组100的等效电阻，储能电容C1输出电流更大，储能电池组100输出的电流较小，从而保证储能电池组100的的放电电流倍率在电池允许的放电电流倍率内，从而实现电池组的电池保护，延长了储能电池组100使用寿命，并且结构简单，电池保护电路200可根据储能电池组100的工作功率、电压参数等指标进行对应设置储能电容C1的数量以及型号，在此不做具体限制。

本实用新型技术方案通过采用储能电池组100及电池保护电路200组成了电池延寿模组，电池保护电路200包括至少一储能电容C1，储能电池组100具有正电源端A+和负电源端A-，储能电容C1的两端与正电源端A+和负电源端A-一对一连接，所述储能电容C1的等效电阻小于所述储能电池组100的等效电阻。

通过增加一个内阻远小于储能电池组100内阻的可高频次大电流充放电的电池保护电路200来分担原有需要全部由储能电池组100承担的短时大电流，由于并联分流关系，原有储能电池组100在短时间大电流情况下不会超过设计电流输出，从而实现储能电池组100的过流保护，延长储能电池组100的使用寿命，并且结构简单，易于实现。

优选地，所述电池保护电路200包括多个所述储能电容C1，多个所述储能电容C1组成多条电容支路，多条所述电容支路并联连接于所述正电源端A+和负电源端A-之间，每一条所述电容支路包括至少一储能电容C1。

可以理解的是，电池保护电路200还可设置多个储能电容C1，每一储能电容C1处在一条供电支路上，或者每一条供电支路上串联多个储能电容C1，多个储能电容C1采用同型号电容，避免出现电池保护电路200内部产生回路造成损耗或者损坏。

在一优选实施例中，如图3所示，图3为本实用新型电池延寿模组第三实施例中的电池保护电路200的电路结构示意图，所述电池保护电路200还包括预充电电路210，所述预充电电路210的电源输入端与所述储能电池组100的正电源端A+和负电源端A-连接，所述预充电电路210的电源输出端与所述储能电容C1的两端连接；

所述预充电电路210，用于在所述储能电容C1接入所述储能电池组100时为所述储能电容C1预充电。

需要说明的是，为了避免电池保护电路200投入时对储能电池组100造成大电流冲击，在电池保护电路200上还设有预充电电路210，预充电电路210在储能电容C1投入时通过储能电池组100为储能电容C1充电，直至储能电容C1与储能电池组100的电压达到平衡。

在一优选实施例中，所述预充电电路210包括第一电阻R1、第一开关电路211、第二开关电路212、第一电压采集电路213、第二电压采集电路214及主控制器215；

所述第一开关电路211的第一电源端、所述第二开关电路212的第一电源端及所述第一电压采集电路213的第一信号端均与所述储能电池组100的正电源端A+连接，所述第二开关电路212的第二电源端与所述第一电阻R1的第一端连接，所述第一开关电路211的第二电源端、所述第一电阻R1的第二端及所述第二电压采集电路214的第一信号端均与所述储能电容C1的正极连接，所述第一电压采集电路213的第二信号端、所述第二电压采集电路214的第二信号端及所述储能电容C1的负极均与所述储能电池组100的负电源端A-连接，所述第一开关电路211的受控端、所述第二开关电路212的受控端、所述第一电压采集电路213的第三信号端、所述第二电压采集电路214的第三信号端分别与所述主控制器215的多个信号端对应连接。

需要说明的是，主控制器215可为单片机、微处理器或者可编程控制器，具体可根据具体情况设计，在储能电容C1接入储能电池组100时，主控制器215控制第一开关断开，第二开关闭合，储能电池组100通过第一电阻R1为储能电容C1充电，第一电阻R1用于限流，并接收第一电压采集电路213及第二电压采集电路214反馈的电压参数，在第一电压采集模电路采集的电压参数与第二电压采集电路214采集的电压参数的差值在预设范围时，主控制器215输出控制信号控制第二开关断开，第一开关闭合，从而将储能电容C1完全投入储能电池组100，使电池保护电路200与春那个电池组的电压达到平衡。

在一优选实施例中，所述第一电压采集电路213及所述第二电压采集电路214均为电压计量表。

需要说明的是，电压计量表在预充电电路210工作时分别采集第一电阻R1的两端电压，并输出电压参数至主控制器215，主控制器215通过计算第一电压采集电路213及所述第二电压采集电路214反馈的电压参数，并与预设的电压参数进行比较，在电压差值在预设电压范围时，对开关电路进行对应控制。

在一优选实施例中，所述第一开关电路211及第二开关电路212均为继电器。

需要说明的是，继电器包括线圈以及开关，继电器的线圈两端与主控制器215连接，开关两端串联在电路中，主控制器215根据第一电压采集电路213及所述第二电压采集电路214反馈的电压参数输出控制信号至继电器的线圈两端，从而控制吸合或者断开继电器的开关，实现储能电容C1的投切。

在一优选实施例中，所述储能电容C1为薄膜电容、电解电容或者超级电容。

储能电容C1的容量的设计与所需要提供大电流的持续时间有关，一般的，极端时间大电流可选用薄膜电容，稍短时间时间大电流可选用电解电容，短时间提供大电流方式可选用超级电容，可根据需求灵活的选用不同电容方式实现。

在一优选实施例中，所述储能电容C1通过叠层母排或者厚铜电路板并联连接。

为了提高储能电容C1的性能，降低储能电容C1的内阻，提高延寿模组输出电流能力等多方面考虑，可以使用叠层母排或定制厚铜电路板方式实现电池延寿模组内部储能电容C1的连接。

在一优选实施例中，如图4所示，图4为本实用新型电池延寿模组第四实施例中的电池保护电路200的电路结构示意图，所述电池保护电路200还包括电流采集电路220，所述电流采集电路220的第一信号端与所述第一开关电路211的第二电源端的连接，所述电流采集电路220的第二信号端与所述储能电容C1的正极连接，所述电流采集电路220的第三信号端与所述主控制器215的信号端连接。

需要说明的是，为了避免储能电容C1放电电流大于储能电容C1的额定放电电流，在储能电容C1的一端还串联一电流采集电路220，电路采集电路实时采集储能电容C1放电电流，并将电流信号反馈至主控制器215，主控制可通过控制第一开关电路211及第二开关电路212的通断实现储能电容C1的过流保护。

在一优选实施例中，所述电池保护电路200还包括用于检测所述电池延寿模组的温度检测模块(图未示出)，所述温度检测模块的信号端与所述主控制器215的信号端连接。

可以理解的是，储能电容C1以及储能电池组100在放电期间伴随着温度的上升，在环境温度或者储能设备的自身温度高于预设工作温度时，储能设备存在损坏的危险，因此需要对电池延寿模组进行温度监测，避免温度过高造成储能电容C1或者储能电池组100的损坏。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池延寿模组，其特征在于，所述电池延寿模组包括储能电池组及电池保护电路，所述电池保护电路包括至少一储能电容，所述储能电池组具有正电源端和负电源端，所述储能电容的两端与所述正电源端和所述负电源端一对一连接，所述储能电容的等效电阻小于所述储能电池组的等效电阻。

2.如权利要求1所述的电池延寿模组，其特征在于，所述电池保护电路包括多个所述储能电容，多个所述储能电容组成多条电容支路，多条所述电容支路并联连接于所述正电源端和负电源端之间，每一条所述电容支路包括至少一储能电容。

3.如权利要求1所述的电池延寿模组，其特征在于，所述电池保护电路还包括预充电电路，所述预充电电路的电源输入端与所述储能电池组的正电源端和负电源端连接，所述预充电电路的电源输出端与所述储能电容的两端连接；

所述预充电电路，用于在所述储能电容接入所述储能电池组时为所述储能电容预充电。

4.如权利要求3所述的电池延寿模组，其特征在于，所述预充电电路包括第一电阻、第一开关电路、第二开关电路、第一电压采集电路、第二电压采集电路及主控制器；

所述第一开关电路的第一电源端、所述第二开关电路的第一电源端及所述第一电压采集电路的第一信号端均与所述储能电池组的正电源端连接，所述第二开关电路的第二电源端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一开关电路的第二电源端、所述第一电阻的第二端及所述第二电压采集电路的第一信号端均与所述储能电容的正极连接，所述第一电压采集电路的第二信号端、所述第二电压采集电路的第二信号端及所述储能电容的负极均与所述储能电池组的负电源端连接，所述第一开关电路的受控端、所述第二开关电路的受控端、所述第一电压采集电路的第三信号端、所述第二电压采集电路的第三信号端分别与所述主控制器的多个信号端对应连接。

5.如权利要求4所述的电池延寿模组，其特征在于，所述第一电压采集电路及所述第二电压采集电路均为电压计量表。

6.如权利要求4所述的电池延寿模组，其特征在于，所述第一开关电路及第二开关电路均为接触器。

7.如权利要求1所述的电池延寿模组，其特征在于，所述储能电容为薄膜电容、电解电容或者超级电容。

8.如权利要求2所述的电池延寿模组，其特征在于，所述储能电容通过叠层母排或者厚铜电路板并联连接。

9.如权利要求4所述的电池延寿模组，其特征在于，所述电池保护电路还包括电流采集电路，所述电流采集电路的第一信号端与所述第一开关电路的第二电源端的连接，所述电流采集电路的第二信号端与所述储能电容的正极连接，所述电流采集电路的第三信号端与所述主控制器的信号端连接。

10.如权利要求4所述的电池延寿模组，其特征在于，所述电池保护电路还包括用于检测所述电池延寿模组的温度检测模块，所述温度检测模块的信号端与所述主控制器的信号端连接。