一种电池模组柔性连接保护装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电池模组柔性连接保护装置，其用于实现差异化的退役电池模组成组并实现梯次电池利用。所述电池模组柔性连接保护装置具有控制保护单元，能够检测电池电压和电池充放电电流并进行判断，当电池电压大于电池电压保护阈值或电池充放电电流大于充放电电流保护阈值时，将电池退出，保护电池；当所述电池电压在一定范围内大于电池电压额定值，但没有超过电池电压保护阈值时，通过放电电阻对电池进行放电，降低电池电压到正常的工作范围。本发明专利技术还涉及一种电池组，所述电池组通过将多个电池模组利用所述电池模组柔性连接保护装置依次串联而成。

【技术实现步骤摘要】
一种电池模组柔性连接保护装置
本专利技术涉及新能源领域，尤其涉及一种电池模组柔性连接保护装置。
技术介绍
根据电动汽车发展规划，预计到2020年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆，累计产销量超过500万辆。这些电动汽车将产生大量退役的动力电池。虽然退役电池不再适合在电动汽车上使用，但仍然有额定容量80％左右的能量贮存，可以应用在其他领域，如果直接废弃处理将造成严重的能源浪费。因此，为了充分利用动力电池的价值，节省社会资源，需要对退役的动力电池进行梯次利用。无论是新电池，还是退役动力电池，电池成组技术是动力电池规模应用的关键。在构建电动汽车或者储能装置的动力电池组件时，首先需要将若干个单体电芯通过焊接方式固定串并联构成电池模组，然后再将若干个电池模组通过导体连接固定串并联构成整个电池组件。虽然不同厂家对于电池模组定义的容量和电压等级不同，而且也有可能定义了多层电池模组，但是，通常可以将电池模组理解为构成电池的、对电池容易物理上拆分后的基本单元。一般情况下，电池模组的电压等级为几十伏，容量为几百安时。影响退役动力电池梯次利用经济性的首要因素是对电池组件(电池包)的拆解程度。根据现有生产实践，如果将退役动力电池中已经焊接成整体的电池组一一拆解到单个电芯，然后进行筛选、匹配和再次重组，由于工艺复杂，造成回收成本接近于购买新电池，决定了这种技术路线的梯次利用不经济和科学。但是如果在简单的拆除连接导体后，针对电池模组进行柔性成组则是退役动力电池梯次利用的合理途径。因此，针对电池模组的不一致性，进行柔性成组连接，便成了退役动力电池梯次利用的关键问题。在动力电池的成组使用中，需要解决由于电池模组的不一致性带来的差异化管理问题。在电池的使用过程中，电池的一致性随时间是不断劣化的，与许多因素有关，包括：生产的一致性、使用环境、充放电强度、瞬间放电等。尤其对于退役电池，因为材料、工艺、运输工况的差异，往往会导致成组电池间的压差增大、单组电池发热严重等问题，需要进行柔性连接，通过均衡控制保护手段，来保证整个电池组的正常运行。现阶段，国内外对退役电池梯次电池组的研究还处在研发、设计初期阶段，尚未大规模推广。申请号为201510584801.1的专利申请中公开了一种梯次电池组维护装置，能够实现直流电压宽范围的输入输出，大大减小电压电流波纹；电路动态响应迅速，具有恒压、恒流、先恒压再恒流等多种模式，满足不同类型电池组的需求。申请号为201610601656.8的专利申请公开了一种通信基站磷酸铁锂电池梯次利用充放电系统及控制方法，包括：双向储能变流器、梯次电池系统以及电动汽车充电设备，当通信基站失电时，控制器控制梯次电池系统，由梯次电池系统自动为通信基站内通信设备提供供电电源；在用电低谷时段，控制器控制双向储能变流器，由双向储能变流器为梯次电池系统充电储能，同时为通信基站提供电源；在用电高峰时段，控制器控制双向储能变流器，由双向储能变流器释放梯次电池系统中的能量，作为电网支撑，为电动汽车提供充电服务。申请号为200710077318.X的专利申请公开了一种电池组保护装置，包含一级保护单元，可对电池组出现过充、过放时进行保护。申请号为201010219234.7的专利申请公开了一种电池放电保护装置，解决了现有技术中存在的由于电池的放电回路对负载进行振荡供电，从而对负载造成较大损害，并且缩短电池使用寿命的问题。申请号为201510560800.3的专利申请公开一种短路保护装置，用于限制能由包括至少一个电池组单元的电池组支路输出的电流IE，输出电流IA能经由两个电网端子引导经过耗电器网络，在经由电池组支路、电网端子和耗电器网络的第一电流循环回路中布置有开关元件，利用该开关元件能中断电流IE，短路保护装置还具有用于将输出电流IA的大小与能预定的额定值IS进行比较的比较器件。短路保护装置还具有电感，短路保护装置具有电感电流调节器件，经由该电感电流调节器件能调节流过电感的输出电流IA，并且短路保护装置还具有跨接装置，其被布置为能跨接电池组支路的至少一个电池组单元，并且额定值IS能被限制到短路电流IK的可预定的最大值。文献WO-2010/089338A2公开一种用于限制高能量直流电网中的直流电流的装置，短路保护装置使用欧姆电阻来限制电流，该电阻借助快速的电流监控和功率半导体而连接到能量路径中。以纯数字的方式通过电阻的接入/跨接对由电池组支路输出的电流进行限制。文献US6246214B1公开了一种用于电池组充电的保护电路，该保护电路包括场效应晶体管，该场效应晶体管可以限制在电池组充电或放电时的电流流动。该电路附加地包括放电调节系统，其耦合到场效应晶体管上并且能确定系统中过强的电流流动，并且据此向场效应晶体管传送限制电流流动的信号。综上所述，以上解决方案存在着成本高，过电压和过电流保护功能缺乏，或没有均压控制的问题。因此，亟需一种低成本、能够同时实现价格低廉、能够实现过电压和过电流保护、均衡控制功能的柔性连接保护装置，来实现差异化的退役电池模组成组并实现梯次电池利用。
技术实现思路
本申请提供了一种能够同时实现过电压和过电流保护、并且具有均衡控制功能的电池模组柔性连接保护装置，从而实现差异化的退役电池模组成组并实现梯次电池利用。第一方面，本申请提供了一种电池模组柔性连接保护装置，其特征在于，包括：动态均压电阻(R1)、采样电阻(R2)、放电电阻(R3)、动态均压电容(C1)、放电用电子开关(G3)、第一电力电子开关(G1)及其内部集成的反并联二极管(D1)、第二电力电子开关(G2)及其内部集成的反并联二极管(D2)、第一继电器(K1)、第二继电器(K2)、第三继电器(K3)和控制保护单元；其中，所述动态均压电阻(R1)的一端与电池的正极相连，另一端与动态均压电容(C1)相连；所述采样电阻(R2)的一端与电池的正极相连，另一端与第一继电器(K1)和第三继电器(K3)相连；所述放电电阻(R3)的一端与电池的正极相连，另一端与放电用电子开关(G3)的漏极相连；所述动态均压电容(C1)的一端与动态均压电阻(R1)相连，另一端与电池的负极相连；所述第一电力电子开关(G1)的漏极与第三继电器(K3)相连，源极与第二电力电子开关(G2)的漏极相连；所述第二电力电子开关(G2)的源极与电池的负极相连，漏极与第一电力电子开关(G1)的源极相连；所述放电用电子开关(G3)的漏极与放电电阻(R3)相连，源极与电池的负极相连；所述第一继电器(K1)的一端与采样电阻(R2)相连，另一端与第二继电器(K2)、第一电力电子开关(G1)的源极和第二电力电子开关(G2)的漏极相连；所述第二继电器(K2)的一端与第一继电器(K1)、第一电力电子开关(G1)的源极和第二电力电子开关(G2)的漏极相连，另一端与电池的负极相连；所述第三继电器(K3)的一端与采样电阻(R2)相连，另一端与第一电力电子开关(G1)的漏极相连；所述控制保护单元的第一端口和第二端口分别与采样电阻(R2)的两端相连，第三端口与电池的负极相连，通过第一至第三端口使得所述控制保护单元的输入为电池电压(V1)和采样电阻(R2)的端电压(V2)；所述控制保护单元的输出为第一电力电子开关(G1)、第二电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池模组柔性连接保护装置，其特征在于，包括：动态均压电阻(R1)、采样电阻(R2)、放电电阻(R3)、动态均压电容(C1)、放电用电子开关(G3)、第一电力电子开关(G1)及其内部集成的反并联二极管(D1)、第二电力电子开关(G2)及其内部集成的反并联二极管(D2)、第一继电器(K1)、第二继电器(K2)、第三继电器(K3)和控制保护单元；其中，所述动态均压电阻(R1)的一端与电池的正极相连，另一端与动态均压电容(C1)相连；所述采样电阻(R2)的一端与电池的正极相连，另一端与第一继电器(K1)和第三继电器(K3)相连；所述放电电阻(R3)的一端与电池的正极相连，另一端与放电用电子开关(G3)的漏极相连；所述动态均压电容(C1)的一端与动态均压电阻(R1)相连，另一端与电池的负极相连；所述第一电力电子开关(G1)的漏极与第三继电器(K3)相连，源极与第二电力电子开关(G2)的漏极相连；所述第二电力电子开关(G2)的源极与电池的负极相连，漏极与第一电力电子开关(G1)的源极相连；所述放电用电子开关(G3)的漏极与放电电阻(R3)相连，源极与电池的负极相连；所述第一继电器(K1)的一端与采样电阻(R2)相连，另一端与第二继电器(K2)、第一电力电子开关(G1)的源极和第二电力电子开关(G2)的漏极相连；所述第二继电器(K2)的一端与第一继电器(K1)、第一电力电子开关(G1)的源极和第二电力电子开关(G2)的漏极相连，另一端与电池的负极相连；所述第三继电器(K3)的一端与采样电阻(R2)相连，另一端与第一电力电子开关(G1)的漏极相连；所述控制保护单元的第一端口和第二端口分别与采样电阻(R2)的两端相连，第三端口与电池的负极相连，通过第一至第三端口使得所述控制保护单元的输入为电池电压(V1)和采样电阻(R2)的端电压(V2)；所述控制保护单元的输出为第一电力电子开关(G1)、第二电力电子开关(G2)、放电用电子开关(G3)的门极控制信号和第一继电器(K1)、第二继电器(K2)、第三继电器(K3)的控制信号；所述电池模组柔性连接保护装置的充放电接入端的第一和第二端口分别连接在第二继电器(K2)的两端以实现所述电池模组柔性连接保护装置的充放电功能。...

【技术特征摘要】
1.一种电池模组柔性连接保护装置，其特征在于，包括：动态均压电阻(R1)、采样电阻(R2)、放电电阻(R3)、动态均压电容(C1)、放电用电子开关(G3)、第一电力电子开关(G1)及其内部集成的反并联二极管(D1)、第二电力电子开关(G2)及其内部集成的反并联二极管(D2)、第一继电器(K1)、第二继电器(K2)、第三继电器(K3)和控制保护单元；其中，所述动态均压电阻(R1)的一端与电池的正极相连，另一端与动态均压电容(C1)相连；所述采样电阻(R2)的一端与电池的正极相连，另一端与第一继电器(K1)和第三继电器(K3)相连；所述放电电阻(R3)的一端与电池的正极相连，另一端与放电用电子开关(G3)的漏极相连；所述动态均压电容(C1)的一端与动态均压电阻(R1)相连，另一端与电池的负极相连；所述第一电力电子开关(G1)的漏极与第三继电器(K3)相连，源极与第二电力电子开关(G2)的漏极相连；所述第二电力电子开关(G2)的源极与电池的负极相连，漏极与第一电力电子开关(G1)的源极相连；所述放电用电子开关(G3)的漏极与放电电阻(R3)相连，源极与电池的负极相连；所述第一继电器(K1)的一端与采样电阻(R2)相连，另一端与第二继电器(K2)、第一电力电子开关(G1)的源极和第二电力电子开关(G2)的漏极相连；所述第二继电器(K2)的一端与第一继电器(K1)、第一电力电子开关(G1)的源极和第二电力电子开关(G2)的漏极相连，另一端与电池的负极相连；所述第三继电器(K3)的一端与采样电阻(R2)相连，另一端与第一电力电子开关(G1)的漏极相连；所述控制保护单元的第一端口和第二端口分别与采样电阻(R2)的两端相连，第三端口与电池的负极相连，通过第一至第三端口使得所述控制保护单元的输入为电池电压(V1)和采样电阻(R2)的端电压(V2)；所述控制保护单元的输出为第一电力电子开关(G1)、第二电力电子开关(G2)、放电用电子开关(G3)的门极控制信号和第一继电器(K1)、第二继电器(K2)、第三继电器(K3)的控制信号；所述电池模组柔性连接保护装置的充放电接入端的第一和第二端口分别连接在第二继电器(K2)的两端以实现所述电池模组柔性连接保护装置的充放电功能。2.根据权利要求1所述的电池模组柔性连接保护装置，其特征在于：所述动态均压电阻(R1)为功率电阻；所述动态均压电容(C1)为薄膜电容；所述采样电阻(R2)为毫欧极采样电阻；所述放电电阻(R3)为功率电阻；所述第一电力电子开关(G1)、第二电力电子开关(G2)和放电用电子开关(G3)均为Mosfet；所述第一继电器(K1)、第二继电器(K2)和第三继电器...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵东元，兰越前，
申请(专利权)人：北京中电博达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11