[实用新型]一种堆垛式锂电池系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种锂电池系统，尤其涉及一种堆垛式锂电池系统。

背景技术

如今，锂离子电池越来越广泛的应用到各种设备当中，其具有容量大，体积小的优点，正在逐步替代传统的铅酸电池，是目前电池市场的主流。

用锂离子电池替代传统的铅酸电池的主要技术难点之一是需要为锂离子电池加装过流、过充和过放等保护电路以保证电池的安全运行。在手机、电动工具等应用领域是采用专用电路检测电池的电压、充放电电流等相关参数。当这些参数超过限定值时，继电器、MOSFETs、IGBT等开关器件从而切断电池的充放电回路，电池停止充放电，以被保证电池的安全运行。断开继电器、MOSFETs等开关器件虽然应用灵活，动作迅速，但由于外围控制和驱动电路复杂，导致系统的整体可靠性较低，且MOSFETs、IGBT等半导体器件存在抗干扰能力差、防静电能力差、对工艺实现的组装环境要求高、耐电流冲击能力差等问题，而继电器则有动作迟缓、驱动电流大、器件体积庞大等缺陷。另一方面，目前的电子半导体开关（如MOSFET）存在内阻大、易过热失效、稳定性差、抗干扰能力弱、不能解决瞬态电压尖峰冲击导致的失效等缺陷。

在现有锂离子电池组的应用中，大电流均衡保护是另一个主要技术难点。目前业界的均衡设计基本采用旁路电阻模式，该方式无法解决旁路电阻的热管理，容易导致电池过热出现安全事故，因此一般只能设计在30-100毫安，对大电池没有实际的均衡效果。另一种传统模式是能量转换模式，将高电压电芯释放到低电压电芯，该方式虽然有一定效果，但问题是在动力锂离子电池组在成组（串并联）过程中，控制点非常多，管理非常复杂，往往一套电池组系统，保护系统的成本占到总成本一半以上，不但成本高，没有可推广性，还设计复杂，可靠性低。

在电动工具、电动自行车、小型储能等应用领域由于必须使用一定数量的电芯进行串并联才能达到应用所要求的电压与容量，但上述继电器、MOSFET、IGBT等开关器件的缺陷，以及现有昂贵、复杂而又不可靠动力锂离子电池系统极大地限制了它们在这类领域的应用。

因此设计制造一种体积小巧、外围控制电路简单、工作稳定可靠、具有大电流均衡能力，耐过流能力强，可以在一定范围串并联的锂离子电池系统，对于电动工具、电动自行车、电动汽车、小型储能等应用领域就变得极为重要。

实用新型内容

为克服现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种体积小巧，外围控制电路简单，工作稳定可靠，耐过流能力强的堆垛式锂电池系统，使得锂电池的应用变得极其简单。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种堆垛式锂电池系统，包括若干个并联在一起的锂电池单元，每个所述锂电池单元由若干个具有电流均衡、回流保护、短路保护、温度保护以及信号传输功能的锂电池模块串联而成，每个所述锂电池单元分别通过一对应的磁保持继电器与控制器连接。

进一步的，所述锂电池模块为一种基于金属膨胀式记忆开关保护器的锂电池模组，或为其他与之具有相同功能特性的带有记忆合金开关保护器的锂电池模块。

优选的，所述锂电池模块为一种基于金属膨胀式记忆开关保护器的锂电池模组，所述基于金属膨胀式记忆开关保护器的锂电池模组包括一模组外壳，所述模组外壳内部分为左腔室和右腔室，所述左腔室内设置有由多个锂电池电芯串联而成的电池组，所述电池组与所述左腔室之间填充有隔温层，所述右腔室内设有一个金属膨胀式记忆开关保护器，位于所述左腔室上方的所述模组外壳上设置有负极极柱，位于右腔室上方的所述模组外壳上设置有正极极柱，所述电池组的负极与所述负极极柱连接，所述电池组的正极与所述金属膨胀式记忆开关保护器的输入端连接，所述金属膨胀式记忆开关保护器的输出端与所述正极极柱连接，所述金属膨胀式记忆开关保护器包括4个电芯监测信号接收端，所述的4个电芯监测信号接收端依次连接在所述的4个锂电池电芯的正负极上，进行实时监测，所述模组外壳上设置有一个紧急手动恢复按钮，所述紧急手动恢复按钮与所述金属膨胀式记忆开关保护器连接。

进一步的，所述锂电池电芯的电压为12v、24v、36v或48v。