專(zhuān)利名稱(chēng)：電動(dòng)車(chē)新型充放電單元分離的續(xù)航方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將現(xiàn)有應(yīng)用于電動(dòng)車(chē)中的動(dòng)力鋰電池工作過(guò)程為充放電一體的改進(jìn) 為充放電工作過(guò)程分離的方法，以此來(lái)解決電動(dòng)汽車(chē)不間斷續(xù)航的問(wèn)題，確切地說(shuō)本發(fā)明 主要應(yīng)用于需要使用液化的磷酸鐵鋰電池提供不間斷供電的領(lǐng)域，尤其是應(yīng)用于電動(dòng)汽 車(chē)、電動(dòng)摩托車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域發(fā)展所受到最重要的問(wèn)題就是電池續(xù)航能力的問(wèn)題，由于材 料技術(shù)的限制，即使是現(xiàn)有的比較先進(jìn)的比較環(huán)保的鋰電池材料一 “磷酸鐵鋰”(化學(xué)式 LiFePO4)也很難解決電池續(xù)航的問(wèn)題，主要原因在于磷酸鐵鋰電池也需要長(zhǎng)時(shí)間的充電， 最短的也要10分鐘，但即使充電后續(xù)航能力也不過(guò)一百多公里(參見(jiàn)下表)，相比于現(xiàn)有的 使用汽油作為動(dòng)力的機(jī)動(dòng)車(chē)5分鐘左右的加油時(shí)間和500公里以上的續(xù)航能力來(lái)講，電動(dòng) 汽車(chē)的這種充電時(shí)間和續(xù)航能力的限制是很難使得電動(dòng)汽車(chē)得到大面積普及的。 圖表來(lái)源2009 年 4 月 10 日，http / /www, pcauto. com, cn/hezuo/ alibaba/0904/817787. html上述情況使得人們可能面臨電動(dòng)汽車(chē)突然因?yàn)殡娔芎谋M而停在路上，這不僅僅可 能是由于正常電池放電完畢造成，而且有可能是因?yàn)殡姵赝蝗贿_(dá)到了使用壽命造成的，也 有可能是因?yàn)槌鞘械缆飞弦驌砣L(zhǎng)時(shí)間頻繁起步停車(chē)造成的電能耗盡。這些情況在人們 的現(xiàn)實(shí)生活中使用電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)摩托車(chē)中也經(jīng)常發(fā)生，我們經(jīng)?？梢栽隈R路上看到人 們推著失去動(dòng)力的電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)摩托車(chē)，然而這種情況一旦發(fā)生在電動(dòng)汽車(chē)身上，發(fā)生 在擁擠的城市交通中，發(fā)生在高速公路上就是非常嚴(yán)重的問(wèn)題。所以由于大量不可預(yù)測(cè)的 公共安全風(fēng)險(xiǎn)以及可能帶來(lái)對(duì)現(xiàn)有社會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)則的改變使得電動(dòng)汽車(chē)的普及存在極大的 障礙。
另外，現(xiàn)有的電動(dòng)汽車(chē)的工作模式導(dǎo)致了必須大面積安裝充電站，而充電站的成 本在20萬(wàn)元人民幣左右，這將導(dǎo)致使用電動(dòng)汽車(chē)成本過(guò)高，因?yàn)槌潆娬颈仨氃诶m(xù)航距離內(nèi) 且在停車(chē)的住宅、小區(qū)、停車(chē)場(chǎng)大量的建設(shè)，造成使用成本居高不下，在城市中存在密密麻 麻充電站是不現(xiàn)實(shí)的，而且一旦發(fā)生重大的技術(shù)革新，這些充電站將因無(wú)法重復(fù)利用而造 成巨額的社會(huì)財(cái)富浪費(fèi)。同時(shí)，為了能夠獲得足夠高比容量的電池材料和高性能的電池設(shè) 計(jì)，導(dǎo)致電動(dòng)汽車(chē)制造成本非常高，然而材料能力的提升空間是越來(lái)越有限的，需要長(zhǎng)時(shí)間 大量的科研經(jīng)費(fèi)和人力資源的投入，這是阻礙電動(dòng)汽車(chē)普及的一個(gè)巨大瓶頸。綜上所述改變現(xiàn)有動(dòng)力鋰電池(包括磷酸鐵鋰等動(dòng)力電池)的工作模式是非常必 要的，這將推動(dòng)整個(gè)電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的技術(shù)研究方向的變革。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決動(dòng)力鋰電池的續(xù)航能力弱和充電時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，是將鋰電 池的充放電過(guò)程分開(kāi)，由加注站完成對(duì)鋰電池‘液化的正負(fù)極材料’進(jìn)行充電(充電飽和后 的電解液液體以下簡(jiǎn)稱(chēng)“蓄能液”)，在電動(dòng)汽車(chē)需要時(shí)將蓄能液加注到電動(dòng)汽車(chē)的儲(chǔ)液箱 中，由汽車(chē)的供液控制系統(tǒng)根據(jù)需要將蓄能液泵入電動(dòng)車(chē)車(chē)載“鋰電池放電反應(yīng)箱”內(nèi)，由 鋰電池放電反應(yīng)箱發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并輸出電能供給電動(dòng)汽車(chē)馬達(dá)以驅(qū)動(dòng)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)。在供液控制系統(tǒng)將蓄能液泵入車(chē)載鋰電池放電反應(yīng)箱的同時(shí)，供液系統(tǒng)將放電反 應(yīng)后(蓄能液放電后的不帶化學(xué)能的電解液以下簡(jiǎn)稱(chēng)“廢液”)的廢液抽回到車(chē)載的儲(chǔ)液箱 中，由加注站在加注蓄能液的同時(shí)將廢液從車(chē)載儲(chǔ)液箱抽回至加注站的儲(chǔ)液箱中，由加注 站的儲(chǔ)液箱將廢液輸入到加注站的“鋰電池充電反應(yīng)箱”進(jìn)行充電反應(yīng)后泵入加注站的儲(chǔ) 液箱中等待加注使用。本發(fā)明采用的解決方案是(a)車(chē)載的鋰電池不進(jìn)行充電反應(yīng)，只進(jìn)行放電反應(yīng)； (b)加注站對(duì)鋰電池廢液不進(jìn)行放電反應(yīng)，只進(jìn)行充電反應(yīng)；(c)電動(dòng)汽車(chē)增加車(chē)載儲(chǔ)液 箱，箱體內(nèi)四部分互相隔離，分別存放四種液體，包括正極電解液、負(fù)極電解液、正極廢液、 負(fù)極廢液；(d)車(chē)載儲(chǔ)液箱的蓄能液由加注站加注；(e)加注站同樣需要增加儲(chǔ)液箱分別放 置上述四種液體；(f)加注站同時(shí)也是充電站，對(duì)回收的廢液進(jìn)行充電反應(yīng)，充電后的蓄能 液提供給電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行加注；為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，必須使用的環(huán)保的鋰電池材料避免泄漏到環(huán)境中造成污染， 首選環(huán)保無(wú)污染的磷酸鐵鋰材料，該材料制備技術(shù)、工藝和市場(chǎng)都非常成熟。為了可以實(shí)現(xiàn)充放電過(guò)程分開(kāi)，必須將現(xiàn)有的磷酸鐵鋰材料進(jìn)行液化處理(其中 包含電解液)，這雖然會(huì)使得單位容積的鋰電池的化學(xué)能在輸出的時(shí)候減少，但可以通過(guò)改 進(jìn)液化工藝和材料來(lái)逐步解決。另外，車(chē)載的大容量?jī)?chǔ)液箱中儲(chǔ)存有大量的蓄能液會(huì)不斷補(bǔ) 充進(jìn)車(chē)載鋰電池放電反應(yīng)箱內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，這將大大提高了供電能力和電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航能力。采用上述發(fā)明的有益效果是電動(dòng)汽車(chē)加注蓄能液的時(shí)間遠(yuǎn)比現(xiàn)有的汽車(chē)充電時(shí) 間短，同時(shí)由于加注的蓄能電解液的儲(chǔ)量和儲(chǔ)能足夠大，因此可以持續(xù)不斷地供給車(chē)載鋰 電池發(fā)電，解決電動(dòng)汽車(chē)遠(yuǎn)距離續(xù)航的問(wèn)題。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
圖1是新型的電動(dòng)車(chē)充放電的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是加注站單元的廢液充電和蓄能液加注部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是車(chē)載單元的蓄能液放電和蓄能液輸入輸出部分的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是加注站與電動(dòng)車(chē)之間加注電解液的加注站的加注槍和電動(dòng)車(chē)的加注孔示 意圖；附圖符號(hào)描述(1)液化磷酸鐵鋰電池充電反應(yīng)箱⑵儲(chǔ)液箱(2. 1)供液自動(dòng)控制系統(tǒng)(3)電解液加注/回收系統(tǒng)或蓄能液加注/廢液回收系統(tǒng)(3. 1)電解液加注/回收槍(4)儲(chǔ)液箱(4. 1)電解液加注嘴(4.2)供液自動(dòng)控制系統(tǒng)(5)液化磷酸鐵鋰電池放電反應(yīng)箱(6)電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(7)液化磷酸鐵鋰負(fù)極電解液(8)液化磷酸鐵鋰正極電解液(9)液化磷酸鐵鋰負(fù)極廢液(10)液化磷酸鐵鋰正極廢液(11)市電電網(wǎng)
具體實(shí)施例方式在圖中本發(fā)明的電動(dòng)車(chē)新型充放電單元是由兩大部分組成，分別是由圖2加注站 單元與圖3車(chē)載放電單元組成。其中圖2的加注站單元由(1)液化磷酸鐵鋰電池充電反應(yīng) 箱(2)儲(chǔ)液箱(3)電解液加注/回收系統(tǒng)組成，其中(1)液化磷酸鐵鋰電池充電反應(yīng)箱由 (11)市電電網(wǎng)或其它能源提供電力進(jìn)行充電，(2)儲(chǔ)液箱包含(2. 1)供液自動(dòng)控制系統(tǒng)， (3)包含(3. 1)電解液加注/回收槍。圖3的車(chē)載單元由(4)儲(chǔ)液箱(5)液化磷酸鐵鋰電池 放電反應(yīng)箱和(6)電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)組成，其中⑷儲(chǔ)液箱包含(4. 1)電解液加注嘴和(4. 2) 供液自動(dòng)控制系統(tǒng)組成。所述的圖2是未來(lái)加注站/充電站的建設(shè)結(jié)構(gòu)示意圖。其中(1)液化磷酸鐵鋰電 池充電反應(yīng)箱進(jìn)行的是充電反應(yīng)，將正負(fù)極的廢液充電后反應(yīng)成帶化學(xué)能的蓄能液后輸入 儲(chǔ)液箱，(1)部分與(2)儲(chǔ)液箱通過(guò)輸液管道連接，分別從(2)輸入到(1)兩種液體正極 廢液、負(fù)極廢液，輸出兩種已完成充電的正極電解液、負(fù)極電解液。(1)與⑵間的電解液由 (2. 1)供液控制系統(tǒng)控制液體的流速。(2)儲(chǔ)液箱同樣也通過(guò)輸液管道連接(3)蓄能液加 注/廢液回收系統(tǒng)，(3)通過(guò)加注槍(3. 1)(相當(dāng)于加油槍)給電動(dòng)汽車(chē)加注蓄能液并回收 廢液。所述的圖3是未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)載部分結(jié)構(gòu)示意圖。其中(4)儲(chǔ)液箱輸入來(lái)自加 注站加注的鋰電池蓄能液，同時(shí)輸出到加注站的是鋰電池廢液。(4)與(5)液化磷酸鐵鋰電
5池放電反應(yīng)箱部分通過(guò)輸液管道連接，(4)與(5)間分別輸入兩種電解液正極電解液、負(fù) 極電解液(或蓄能液)，輸出兩種電解液正極廢液、負(fù)極廢液。由(4)儲(chǔ)液箱不斷地輸出蓄 能液到放電反應(yīng)箱中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能輸出到(6)電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。(4) 儲(chǔ)液箱由(4. 1)電解液加注嘴和(4.2)供液自動(dòng)控制系統(tǒng)組成，(4.2)根據(jù)(5)的供電情 況自動(dòng)控制電解液的流速。
權(quán)利要求
電動(dòng)車(chē)新型充放電單元分離的續(xù)航方法圖1包含兩大部分，分別是由圖2加注站充電部分與圖3車(chē)載發(fā)電部分組成。其中圖2的加注站部分/充電部分由(1)液化磷酸鐵鋰電池充電反應(yīng)箱(2)儲(chǔ)液箱(3)蓄能液加注/廢液回收系統(tǒng)組成。圖3的車(chē)載部分/放電部分由(4)儲(chǔ)液箱(5)液化磷酸鐵鋰電池放電反應(yīng)箱(6)電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)組成。其特征是(2)加注站部分進(jìn)行充電反應(yīng)并提供蓄能液加注，加注站增加儲(chǔ)液箱和充電箱，由(1)(2)(3)構(gòu)成。車(chē)載部分進(jìn)行放電反應(yīng)，并增加儲(chǔ)液箱和放電箱，由(4)(5)(6)構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型加注站的特征是加注站增加(2)儲(chǔ)液箱向(1)充電反 應(yīng)箱提供的廢液進(jìn)行充電反應(yīng)，反應(yīng)后的蓄能液輸入到⑵儲(chǔ)液箱。⑴和⑵之間通過(guò)管 道連接并由(2. 1)供液控制系統(tǒng)控制液體的流速。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型加注站的特征是(2)儲(chǔ)液箱向(3)蓄能液加注/廢液 回收系統(tǒng)輸入蓄能液并回收廢液，通過(guò)加注槍(3. 1)(相當(dāng)于加油槍)給電動(dòng)汽車(chē)加注蓄能 液并回收廢液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電動(dòng)車(chē)的特征是增加⑷儲(chǔ)液箱向(5)放電反應(yīng)箱提 供蓄能的液體補(bǔ)給，同時(shí)從(5)回收放電完畢后的鋰電池廢液。儲(chǔ)液箱(4)與放電反應(yīng)箱 (5)通過(guò)管道連接，并由(4.2)供液控制系統(tǒng)根據(jù)(5)的供電情況自動(dòng)控制電解液的流速。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電動(dòng)車(chē)的特征是(6)電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)是通過(guò)(5)放電 反應(yīng)箱提供電力驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的續(xù)航能力與(4)儲(chǔ)液箱儲(chǔ)存電解液的量多少成正比。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型加注站和新型電動(dòng)車(chē)的特征是所述的(1)充電反應(yīng) 箱、(5)放電反應(yīng)箱使用的是液化的磷酸鐵鋰材料。
全文摘要
電動(dòng)車(chē)新型充放電單元分離的續(xù)航方法。由兩大部分，分別是由圖2加注站單元與圖3車(chē)載單元組成。其中圖2的加注站部分/充電部分由(1)液化磷酸鐵鋰電池充電反應(yīng)箱(2)儲(chǔ)液箱(3)蓄能液加注/廢液充電系統(tǒng)組成。圖3的車(chē)載部分/放電部分由(4)儲(chǔ)液箱(5)液化磷酸鐵鋰電池放電反應(yīng)箱(6)電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)組成。其特征是圖2加注站部分進(jìn)行充電反應(yīng)并提供蓄能液加注，加注站增加儲(chǔ)液箱和充電箱，由(1)(2)(3)構(gòu)成。車(chē)載部分進(jìn)行放電反應(yīng)，并增加儲(chǔ)液箱和放電箱，由(4)(5)(6)構(gòu)成。主要用于解決目前電動(dòng)車(chē)遠(yuǎn)程續(xù)航能力弱和充電時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題。
文檔編號(hào)B60L11/18GK101898522SQ20091011187
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2009年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月31日
發(fā)明者劉正龍 申請(qǐng)人:劉正龍