一種鋰離子電池與鉛酸電池混合系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種鋰離子電池與鉛酸電池混合系統(tǒng)，它包括由多個(gè)鋰電池通過串聯(lián)、并聯(lián)或者混聯(lián)形成的離子電池組以及由多個(gè)鉛酸電池通過串聯(lián)形成的鉛酸電池組；所述鋰離子電池組與所述鉛酸電池組并聯(lián)形成混合系統(tǒng)模塊；所述混合電池系統(tǒng)含有一個(gè)或多個(gè)上述混合系統(tǒng)模塊。對比純鉛酸電池系統(tǒng)，本實(shí)用新型混合系統(tǒng)在恒功率放電、大功率脈沖放電以及循環(huán)壽命等電性能特征有顯著的提升。
【專利說明】一種鋰離子電池與鉛酸電池混合系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及不同電化學(xué)體系電池混合系統(tǒng)，特別涉及到鋰離子電池與鉛酸電池混合系統(tǒng)在低速電動(dòng)汽車、電動(dòng)汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，我國汽車工業(yè)迅猛發(fā)展，其中轎車中家庭用車的比例占60%以上，每天的行駛里程大多在50公里范圍內(nèi)，活動(dòng)場所也主要在城區(qū)道路，平均行駛速度為50-60公里/小時(shí)。按每輛家庭用車年運(yùn)行12000公里計(jì)算，燃油汽車最低消耗燃油800升，若有20%的家庭用車改為電動(dòng)乘用車，每年節(jié)省的燃油消耗量是巨大的。由于現(xiàn)有電池技術(shù)的限制，即便有高額的政府補(bǔ)貼，目前的電動(dòng)汽車性價(jià)比依舊非常有限，發(fā)展“低速電動(dòng)汽車”作為走向“電動(dòng)汽車”的過渡——比較可行而且社會(huì)成本比較小，這是更適合中國的電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)路徑。
[0003]電動(dòng)車蓄電池主要有:鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池等，考慮到同等容量鎳氫電池價(jià)格是鉛酸電池的兩倍以上，鋰離子電池的成本更高，在低速電動(dòng)汽車配套上以鉛酸電池為主。
[0004]鉛酸電池的優(yōu)點(diǎn):
[0005]安全可靠，電壓平臺(tái)較好，生產(chǎn)工藝成熟，價(jià)格低廉，原材料豐富以及能夠回收再生利用。
[0006]鉛酸電池的缺點(diǎn):
[0007]1、質(zhì)量比能量和體積比能量都比較低(通常為35Wh/kg和70Wh/L)；
[0008]2、自放電率較高(每天降低1%在環(huán)境溫度25°C的條件下)；
[0009]3、循環(huán)壽命相對較低(深充深放循環(huán)次數(shù)?300次)；
[0010]4、由于硫酸腐蝕電極不便于長期儲(chǔ)存，不適合大電流放電，特別在大功率和大電流放電的工作狀態(tài)下，電池實(shí)際平均工作時(shí)間顯著減少，達(dá)不到用戶標(biāo)準(zhǔn)。
[0011]鋰離子電池的具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0012]1、具有更高的質(zhì)量比能量120Wh/Kg、體積比能量300Wh/L ；
[0013]2、電壓高，自放電小，可長時(shí)間存放；
[0014]3、超長壽命，特別是磷酸鐵鋰電池，在25°C環(huán)境下，IC充放電循環(huán)壽命達(dá)到1500次以上。
[0015]鋰離子電池的具有以下缺點(diǎn):
[0016]1、鋰離子電池安全性能較差，特別是在大電流放電或充電的情況下；
[0017]2、充電壓過高容易使鋰離子電池鼓脹甚至安全事故，造成無法使用，使用中需要保護(hù)板。
[0018]總之，目前的電池技術(shù)并非完美，在目前電動(dòng)汽車領(lǐng)域，無法同時(shí)在最高時(shí)速、充電次數(shù)和電池成本之間達(dá)到令人滿意的水平。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]本實(shí)用新型的目的是為了克服鉛酸電池與鋰離子電池現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鋰離子電池與鉛酸電池組合的混合系統(tǒng)，對比純鉛酸電池系統(tǒng)，混合系統(tǒng)在恒功率放電、大功率脈沖放電以及循環(huán)壽命等電性能特征有顯著的提升。為此，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0020]一種由鋰離子電池與鉛酸電池組合的混合系統(tǒng)，其特征在于:它包括
[0021]鋰離子電池組，由多個(gè)鋰電池通過串聯(lián)、并聯(lián)或者混聯(lián)形成；
[0022]鉛酸電池組，由多個(gè)鉛酸電池通過串聯(lián)形成；
[0023]所述鋰離子電池組與所述鉛酸電池組并聯(lián)形成混合系統(tǒng)模塊；
[0024]所述混合電池系統(tǒng)含有一個(gè)或多個(gè)上述混合系統(tǒng)模塊。
[0025]由于采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，根據(jù)鋰離子電池與鉛酸電池兩種不同電化學(xué)體系的電池在不同SOC (State Of Charge,充電狀態(tài))狀態(tài)下直流內(nèi)阻、OCV (Open CircuitVoltage)、其他電性能的差異，混合系統(tǒng)模塊中鋰離子電池組與鉛酸電池組回路的電流在不同的SOC狀態(tài)下會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)，防止鋰離子電池出現(xiàn)過充、過放等濫用現(xiàn)象；并且在擱置過程中，鋰離子電池組會(huì)和鉛酸電池組進(jìn)行相互間的自動(dòng)均衡，有利于減緩單體電池間的失效模式及失效速度，從而改善單體電池的一致性；同時(shí)混合系統(tǒng)模塊在大電流放電、循環(huán)壽命等性能要明 顯優(yōu)于純鉛酸電池模塊。
[0026]其中，多個(gè)混合系統(tǒng)模塊的組合方式包括“先串聯(lián)后并聯(lián)”組合方式或者“先并聯(lián)后串聯(lián)”組合方式。這樣，該混合系統(tǒng)都是由混合系統(tǒng)模塊混聯(lián)組合，便于整個(gè)混合系統(tǒng)內(nèi)部的電壓、電流、溫度等參數(shù)的監(jiān)測；混合系統(tǒng)內(nèi)部的混合系統(tǒng)模塊的安裝與更換更加方便；通過混聯(lián)組合可以適當(dāng)?shù)慕档蛦误w電池的容量、外形尺寸等參數(shù)，有利于單體電池的品質(zhì)控制以及電池間一致性的提升；對于先串聯(lián)后并聯(lián)的混合系統(tǒng)或者先并聯(lián)后串聯(lián)混合系統(tǒng)，混合系統(tǒng)的電性能參數(shù)要明顯優(yōu)于純鉛酸電池系統(tǒng)。
[0027]進(jìn)一步地，混合系統(tǒng)模塊中，鋰離子電池的容量占鉛酸電池容量的5% — 40%，最佳值為 10%-20%。
[0028]進(jìn)一步地，混合系統(tǒng)模塊中，鋰離子電池的充放電倍率要求滿足:
[0029]C，=[(l+x)CleadXNXn]+ (CleadXx)
[0030]Clead:鉛酸電池標(biāo)稱容量；
[0031 ] X:鋰離子電池標(biāo)稱容量占鉛酸電池標(biāo)稱容量比例，5%≤X≤40% ；
[0032]CleadX (1+x):混合系統(tǒng)模塊的標(biāo)稱容量；
[0033]N:混合電池系統(tǒng)在實(shí)際工況運(yùn)用中的充放電倍率，O < N≤3 ;
[0034]η:混合系統(tǒng)模塊在充放電過程中通過鋰離子電池支路的電流占總電流的比例，O
<η < 0.6 ；
[0035]Il1:通過鋰離子支路的電流，Ili= (1+x) XCleadXNXn ；
[0036]C’:鋰離子電池的充放電倍率。
[0037]在上述技術(shù)方案中，該混合系統(tǒng)模塊在相同的恒功率放電測試中，當(dāng)鋰離子電池標(biāo)稱容量占鉛酸電池標(biāo)稱容量的5%時(shí)，該混合系統(tǒng)模塊的恒功率放電時(shí)間比純鉛酸電池模塊的恒功率放電時(shí)間高出5%以上；當(dāng)鋰離子電池標(biāo)稱容量占鉛酸電池標(biāo)稱容量的40%時(shí)，該混合系統(tǒng)模塊的恒功率放電時(shí)間比純鉛酸電池模塊的恒功率放電時(shí)間高出50%以上；在大電流脈沖放電測試中，當(dāng)鋰離子電池標(biāo)稱容量占鉛酸電池標(biāo)稱容量的5%時(shí)，該混合系統(tǒng)模塊的大電流脈沖放電的平均功率比純鉛酸電池模塊的大電流脈沖放電的平均功率高出5%以上；當(dāng)鋰離子電池標(biāo)稱容量占鉛酸電池標(biāo)稱容量的40%時(shí)，該混合系統(tǒng)模塊的大電流脈沖放電的平均功率比純鉛酸電池模塊的大電流脈沖放電的平均功率高出40%以上；在100%D0D (DOD:Depth Of Discharge)深度循環(huán)測試中，其混合系統(tǒng)模塊的循環(huán)次數(shù)比純鉛酸電池模塊的循環(huán)次數(shù)要高出40% — 60%。
[0038]在上述技術(shù)方案中，當(dāng)鋰離子電池的標(biāo)稱容量占鉛酸電池標(biāo)稱容量的10%的時(shí)候，混合系統(tǒng)與純鉛酸電池系統(tǒng)相比，前者在恒功率測試的放電時(shí)間提升了約15.0% ;在大電流脈沖放電的平均功率提升了約13.0% ;在100%D0D深度循環(huán)測試中，循環(huán)壽命提升了約50.0%
【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]圖1為本實(shí)用新型混合系統(tǒng)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖2為本實(shí)用新型所提供的實(shí)施例2的鋰離子電池在不同SOC狀態(tài)下充/放電態(tài)直流內(nèi)阻變化圖；
[0041]圖3為本實(shí)用新型所提供的實(shí)施例2的鉛酸電池在不同SOC狀態(tài)下充/放電態(tài)直流內(nèi)阻變化圖；
[0042]圖4為本實(shí)用新型所提供的實(shí)施例2的混合系統(tǒng)模塊在充電過程中鋰離子電池支路與鉛酸電池支路充電容量變化對應(yīng)關(guān)系示意圖；
[0043]圖5為本實(shí)用新型所提供的實(shí)施例2的混合系統(tǒng)模塊在放電過程中鋰離子電池支路與鉛酸電池支路放電容量變化對應(yīng)關(guān)系示意圖；
[0044]圖6為本實(shí)用新型所提供的實(shí)施例2的混合系統(tǒng)模塊在充電過程中，鉛酸電池與鋰離子電池各個(gè)支路中的電流分布圖；
[0045]圖7為本實(shí)用新型所提供的實(shí)施例2的混合系統(tǒng)模塊在放電過程中，鉛酸電池與鋰離子電池各個(gè)支路中的電流分布圖；
[0046]圖8為本實(shí)用新型所提供的實(shí)施例2的混合系統(tǒng)模塊與純鉛酸電池模塊在相同電流的充放電曲線對比圖；
[0047]圖9為本實(shí)用新型所提供的實(shí)施例2的混合系統(tǒng)模塊與純鉛酸電池模塊的恒功率放電曲線對比圖；
[0048]圖10為本實(shí)用新型所提供的實(shí)施例2的混合系統(tǒng)模塊與純鉛酸電池模塊的大電流脈沖放電曲線對比圖；
[0049]圖11為本實(shí)用新型所提供的實(shí)施例2的混合系統(tǒng)模塊與純鉛酸電池模塊的100%D0D循環(huán)壽命測試對比圖；
[0050]圖12為本實(shí)用新型混合系統(tǒng)模塊的串聯(lián)組合成混合電池系統(tǒng)的示意圖；
[0051]圖13為本實(shí)用新型混合系統(tǒng)模塊先串聯(lián)后并聯(lián)組合成混合電池系統(tǒng)的示意圖；
[0052]圖14為本實(shí)用新型混合系統(tǒng)模塊先并聯(lián)后串聯(lián)組合成混合電池系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0053]為了能夠更清楚地理解本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。可以理解，本實(shí)用新型也可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實(shí)施，因此，本實(shí)用新型并不限于下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0054]實(shí)施例1:鋰離子電池標(biāo)稱容量占鉛酸電池標(biāo)稱容量的5%。
[0055]如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種混合電池裝置，包括:鋰離子電池組1，4個(gè)磷酸鐵鋰方形電池(生產(chǎn)廠商:浙江南都電源動(dòng)力股份有限公司，標(biāo)稱容量為IOAh)通過串聯(lián)形成鋰離子電池組I ;鉛酸電池組2，2個(gè)鉛酸電池(生產(chǎn)廠商:浙江南都電源動(dòng)力股份有限公司，標(biāo)稱容量為200Ah)通過串聯(lián)形成鉛酸電池組2，所述磷酸鐵鋰電池組I與所述鉛酸電池組2并聯(lián)組成混合系統(tǒng)模塊3。
[0056]在上述技術(shù)方案中，在相同的測試方案、測試設(shè)備、測試環(huán)境條件下，本次實(shí)用新型混合系統(tǒng)模塊恒功率放電時(shí)間比純鉛酸電池模塊恒功率放電時(shí)間多出5.3% ;在600A持續(xù)放電3分鐘結(jié)果分析，其混合系統(tǒng)模塊的放電平均功率比純鉛酸電池模塊增加6.3% ;在100%D0D狀態(tài)的循環(huán)測試中，混合系統(tǒng)模塊的循環(huán)次數(shù)比純鉛酸電池模塊的循環(huán)次數(shù)高出38.8%，測試數(shù)據(jù)見表I。
[0057]實(shí)施例2:鋰離子電池標(biāo)稱容量占鉛酸電池標(biāo)稱容量的10%。
[0058]如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種混合電池裝置，包括:鋰電池組1，4個(gè)磷酸鐵鋰方形電池(生產(chǎn)廠商:浙江南都電源動(dòng)力股份有限公司，標(biāo)稱容量為20Ah)通過串聯(lián)形成鋰電池組I ;鉛酸電池組2，2個(gè)鉛酸電池(生產(chǎn)廠商:浙江南都電源動(dòng)力股份有限公司，標(biāo)稱容量為200Ah)通過串聯(lián)形成鉛酸電池組2,所述磷酸鐵鋰電池組I與所述鉛酸電池組2并聯(lián)組成混合系統(tǒng)模塊3。
[0059]在上述技術(shù)方案中，在混合系統(tǒng)模塊的恒流充電階段，充電電流自動(dòng)分配在鋰離子電池組與鉛酸電池組之間，在鉛酸電池充電至5%S0C — 35%S0C的時(shí)候，鋰離子電池組的充電完成5%-95%S0C，在混合系統(tǒng)的恒流充電后期與恒壓充電階段，充電電流主要對鉛酸電池組2進(jìn)行充電，從而起到防止鋰離子電池過充的作用，如圖4和圖6所示，其中圖4中，實(shí)施例2中混合系統(tǒng)模塊的充電測試中各個(gè)電池組支路中充電容量分布變化情況，4-01表示4串LFP電池組支路在不同時(shí)間內(nèi)充電容量，4-02表示2串鉛酸電池組支路在不同時(shí)間內(nèi)充電容量，4-03表示4串LFP電池組的充電容量變化曲線，4-04表示2串鉛酸電池組的充電變化曲線。圖6中，實(shí)施例2中混合系統(tǒng)模塊的充電測試中各個(gè)電池組支路中的電流分布變化情況，6-01表示在恒流73.3A充電過程中通過2串鉛酸電池組支路的電流變化曲線，6-02表示在恒流73.3A充電過程中通過4串LFP電池組支路的電流變化曲線，6_03表示在恒流150A充電過程中通過2串鉛酸電池組支路的電流變化曲線，6-04表示在恒流150A充電過程中通過4串LFP電池組支路的電流變化曲線。而在混合系統(tǒng)的恒流或恒功率放電階段，電流自動(dòng)分配在鋰離子電池組與鉛酸電池組之間，鋰離子電池分流占總電流的30%—60%,并且逐步減少，當(dāng)鋰離子電池完成放電時(shí),鉛酸電池放電容量占其標(biāo)稱容量的5%S0C—40%S0C，在放電中后期，放電電流通過鉛酸電池支路，如圖5和圖7所示，其中圖5中，實(shí)施例2中混合系統(tǒng)模塊的放電測試中各個(gè)電池組支路中放電容量分布變化情況，5-01表示2串鉛酸電池組支路在不同時(shí)間內(nèi)放電容量，5-02表示4串LFP電池組支路在不同時(shí)間內(nèi)放電容量，5-03表示4串LFP電池組的放電容量變化曲線，5-04表示2串鉛酸電池組的放電變化曲線。圖7中，實(shí)施例2中混合系統(tǒng)模塊的放電測試中各個(gè)電池組支路中的電流分布變化情況，7-01表示在恒流73.3A放電過程中通過4串LFP電池組支路的電流變化曲線，7-02表示在恒流73.3A放電過程中通過2串鉛酸電池組支路的電流變化曲線，7-03表示在恒流150A放電過程中通過4串LFP電池組支路的電流變化曲線，7-04表示在恒流150A放電過程中通過2串鉛酸電池組支路的電流變化曲線。
[0060]在上述技術(shù)方案中，挑選單體鉛酸電池與單體鋰離子電池主要技術(shù)參數(shù)為直流內(nèi)阻、0CV。鋰離子電池在不同SOC狀態(tài)下的直流內(nèi)阻包括充電態(tài)直流內(nèi)阻和放電態(tài)直流內(nèi)阻，鋰離子電池10%S0C-90%S0C充電態(tài)直流內(nèi)阻大于鉛酸電池10%S0C-70%S0C充電態(tài)內(nèi)阻，鋰離子電池10%S0C-90%S0C放電態(tài)直流內(nèi)阻大于鉛酸電池10%S0C-90%S0C放電態(tài)直流內(nèi)阻，如圖2和圖3所示。圖2表示4串LFP電池組的直流內(nèi)阻對應(yīng)不同SOC狀態(tài)下的變化曲線，2-01表示充電態(tài)直流內(nèi)阻對應(yīng)不同SOC狀態(tài)下的變化曲線，2-02表示放電態(tài)直流內(nèi)阻對應(yīng)不同SOC狀態(tài)下的變化曲線；圖3表示2串鉛酸電池組的直流內(nèi)阻對應(yīng)不同SOC狀態(tài)下的變化曲線，3-01表示充電態(tài)直流內(nèi)阻對應(yīng)不同SOC狀態(tài)下的變化曲線，3-02表示放電態(tài)直流內(nèi)阻對應(yīng)不同SOC狀態(tài)下的變化曲線。
[0061]在上述技術(shù)方案中，在相同的測試方案、測試設(shè)備、測試環(huán)境條件下，本次實(shí)用新型混合系統(tǒng)模塊恒功率放電時(shí)間比純鉛酸電池模塊恒功率放電時(shí)間多出12.6%。如圖9所示，圖9表示實(shí)施例2中混合系統(tǒng)模塊與鉛酸電池組在恒功率放電曲線的對比,9-01表示混合系統(tǒng)模塊的恒功率放電曲線,9-02表示鉛酸電池組的恒功率放電曲線；在600A持續(xù)放電3分鐘結(jié)果分析，其混合系統(tǒng)模塊的放電平均功率比純鉛酸電池模塊增加10.0%。如圖10所示，圖10表示實(shí)施例2中混合系統(tǒng)模塊與鉛酸電池組在大電流脈沖放電測試曲線對t匕，10-01表示混合系統(tǒng)模塊的大電流脈沖放電曲線，10-02表示鉛酸電池組的大電流脈沖放電曲線；在100%D0D狀態(tài)的循環(huán)測試中，混合系統(tǒng)模塊的循環(huán)次數(shù)比純鉛酸電池模塊的循環(huán)次數(shù)高出45.2%，測試數(shù)據(jù)見表I。如圖11所示，圖11表示實(shí)施例2中混合系統(tǒng)模塊與鉛酸電池在100%D0D狀態(tài)下循環(huán)壽命測試曲線對比，11-01表示混合系統(tǒng)模塊循環(huán)壽命測試曲線，11-02表示鉛酸電池循環(huán)壽命測試曲線。
[0062]在上述技術(shù)方案中，本次實(shí)用新型混合系統(tǒng)模塊的實(shí)施例在容量測試、不同電池的放電測試中可以得出在充電后期與放電初期，電壓平臺(tái)出現(xiàn)明顯的變化，如圖8所示。圖8表示實(shí)施例2中混合系統(tǒng)模塊與鉛酸電池組在相同的充放電電流測試下的充放電曲線對t匕。8-01表示鉛酸電池組的充電曲線，8-02表示鉛酸電池組的放電曲線，8-03表示混合系統(tǒng)模塊的充電曲線，8-04表示混合系統(tǒng)模塊的放電曲線。
[0063]實(shí)施例3:鋰離子電池標(biāo)稱容量占鉛酸電池標(biāo)稱容量的40%。
[0064]如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種混合電池裝置，包括:鋰電池組1，4個(gè)磷酸鐵鋰方形電池(生產(chǎn)廠商:浙江南都電源動(dòng)力股份有限公司，標(biāo)稱容量為80Ah)通過串聯(lián)形成鋰電池組I ;鉛酸電池組2，2個(gè)鉛酸電池(生產(chǎn)廠商:浙江南都電源動(dòng)力股份有限公司，標(biāo)稱容量為200Ah)通過串聯(lián)形成鉛酸電池組2,所述磷酸鐵鋰電池組I與所述鉛酸電池組2并聯(lián)組成混合系統(tǒng)模塊3。
[0065]在上述技術(shù)方案中，在相同的測試方案、測試設(shè)備、測試環(huán)境條件下，本次實(shí)用新型混合系統(tǒng)模塊恒功率放電時(shí)間比純鉛酸電池模塊恒功率放電時(shí)間多出50.9% ;在600八持續(xù)放電3分鐘結(jié)果分析，其混合系統(tǒng)模塊的放電平均功率比純鉛酸電池模塊增加44.7% ;在100%D0D狀態(tài)的循環(huán)測試中，混合系統(tǒng)模塊的循環(huán)次數(shù)比純鉛酸電池模塊的循環(huán)次數(shù)高出59.0%，測試數(shù)據(jù)見表I。
[0066]實(shí)施例4:混合系統(tǒng)模塊串聯(lián)組合成混合系統(tǒng)。
[0067]如圖12所示，本實(shí)用新型提供了一種混合系統(tǒng)，包括:鋰電池組1，4個(gè)磷酸鐵鋰方形電池(生產(chǎn)廠商:浙江南都電源動(dòng)力股份有限公司，標(biāo)稱容量為20Ah)通過串聯(lián)形成鋰電池組I ;鉛酸電池組2，2個(gè)鉛酸電池(生產(chǎn)廠商:浙江南都電源動(dòng)力股份有限公司，標(biāo)稱容量為200Ah)通過串聯(lián)形成鉛酸電池組2，所述磷酸鐵鋰電池組I與所述鉛酸電池組2并聯(lián)組成混合系統(tǒng)模塊3，再由3個(gè)混合系統(tǒng)模塊3串聯(lián)組合成混合系統(tǒng)4。
[0068]在上述技術(shù)方案中，在相同的測試方案、測試設(shè)備、測試環(huán)境條件下，本混合系統(tǒng)4恒功率放電時(shí)間比純鉛酸電池系統(tǒng)恒功率放電時(shí)間多出15.6% ;在600A持續(xù)放電3分鐘結(jié)果分析，本混合系統(tǒng)4的放電平均功率比純鉛酸電池系統(tǒng)增加12.3% ;在100%D0D狀態(tài)的循環(huán)測試中，本混合系統(tǒng)4的循環(huán)次數(shù)比純鉛酸電池系統(tǒng)的循環(huán)次數(shù)高出48.0%，測試數(shù)據(jù)見表I。
[0069]實(shí)施例5:混合系統(tǒng)模塊先串聯(lián)后并聯(lián)組合混合系統(tǒng)。
[0070]如圖13所示，本實(shí)用新型提供了一種混合系統(tǒng)，包括:鋰電池組1，4個(gè)磷酸鐵鋰方形電池(生產(chǎn)廠商:浙江南都電源動(dòng)力股份有限公司，標(biāo)稱容量為5Ah)通過串聯(lián)形成鋰電池組I ;鉛酸電池組2，2個(gè)鉛酸電池(生產(chǎn)廠商:浙江南都電源動(dòng)力股份有限公司，標(biāo)稱容量為50Ah)通過串聯(lián)形成鉛酸電池組2，所述磷酸鐵鋰電池組I與所述鉛酸電池組2并聯(lián)組成混合系統(tǒng)模塊3，由3個(gè)混合系統(tǒng)模塊3串聯(lián)組合成混合系統(tǒng)5，再由4個(gè)混合系統(tǒng)5并聯(lián)組合成混合系統(tǒng)6。
[0071]在上述技術(shù)方案中，在相同的測試方案、測試設(shè)備、測試環(huán)境條件下，本混合系統(tǒng)6恒功率放電時(shí)間比純鉛酸電池恒功率放電時(shí)間多出16.1% ;在600A持續(xù)放電3分鐘結(jié)果分析，本混合系統(tǒng)6的放電平均功率比純鉛酸電池增加13.2% ;在100%D0D狀態(tài)的循環(huán)測試中，本混合系統(tǒng)6的循環(huán)次數(shù)比純鉛酸電池的循環(huán)次數(shù)高出50.1%，測試數(shù)據(jù)見表I。
[0072]實(shí)施例6:混合系統(tǒng)模塊先并聯(lián)后串聯(lián)組合成混合系統(tǒng)。
[0073]如圖14所示，本實(shí)用新型提供了一種混合系統(tǒng)，包括:鋰電池組1，4個(gè)磷酸鐵鋰方形電池(生產(chǎn)廠商:浙江南都電源動(dòng)力股份有限公司，標(biāo)稱容量為5Ah)通過串聯(lián)形成鋰電池組I ;鉛酸電池組2，2個(gè)鉛酸電池(生產(chǎn)廠商:浙江南都電源動(dòng)力股份有限公司，標(biāo)稱容量為50Ah)通過串聯(lián)形成鉛酸電池組2，所述磷酸鐵鋰電池組I與所述鉛酸電池組2并聯(lián)組成混合系統(tǒng)模塊3，由4個(gè)混合系統(tǒng)模塊3并聯(lián)組合成混合系統(tǒng)7，再由3個(gè)混合系統(tǒng)7串聯(lián)組合成混合系統(tǒng)8。
[0074]在上述技術(shù)方案中，在相同的測試方案、測試設(shè)備、測試環(huán)境條件下，本混合系統(tǒng)8恒功率放電時(shí)間比純鉛酸電池恒功率放電時(shí)間多出15.9% ;在600A持續(xù)放電3分鐘結(jié)果分析，本混合系統(tǒng)8的放電平均功率比純鉛酸電池增加12.7% ;在100%D0D狀態(tài)的循環(huán)測試中，本混合系統(tǒng)8的循環(huán)次數(shù)比純鉛酸電池的循環(huán)次數(shù)高出50.3%，測試數(shù)據(jù)見表I。
[0075]表1:實(shí)施例評價(jià)對比測試項(xiàng)目數(shù)據(jù)對比
[0076]
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電池與鉛酸電池混合系統(tǒng)，其特征在于:所述混合系統(tǒng)包括: 鋰離子電池組，由多個(gè)鋰電池通過串聯(lián)、并聯(lián)或者混聯(lián)形成； 鉛酸電池組，由多個(gè)鉛酸電池通過串聯(lián)形成； 所述鋰離子電池組與所述鉛酸電池組并聯(lián)形成混合系統(tǒng)模塊； 所述混合電池系統(tǒng)含有一個(gè)或多個(gè)所述混合系統(tǒng)模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池與鉛酸電池混合系統(tǒng)，其特征在于:鋰離子電池標(biāo)稱容量占鉛酸電池標(biāo)稱容量的5% — 40%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池與鉛酸電池混合系統(tǒng)，其特征在于:混合系統(tǒng)模塊中鋰離子電池標(biāo)稱容量占鉛酸電池標(biāo)稱容量的最佳值為10% — 20%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池與鉛酸電池混合系統(tǒng)，其特征在于:混合系統(tǒng)模塊中，鋰離子電池的充放電倍率要求滿足:C’ =[(l+x)CleadXNXn]^- (CleadXx) Clead:鉛酸電池標(biāo)稱容量； X:鋰離子電池標(biāo)稱容量占鉛酸電池標(biāo)稱容量比例，5% < X < 40% ； CleadX (1+x):混合系統(tǒng)模塊的標(biāo)稱容量； N:混合電池系統(tǒng)在實(shí)際工況運(yùn)用中的充放電倍率，O < 3 ； η:混合系統(tǒng)模塊在充放電過程中通過鋰離子電池支路的電流占總電流的比例，O < η<0.6 ； Il1:通過鋰離子支路的電流，Ili= (1+x) XCleadXNXn ； C’:鋰離子電池的充放電倍率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池與鉛酸電池混合系統(tǒng)，其特征在于:混合系統(tǒng)模塊中，鉛酸電池與鋰離子電池的充放電參數(shù)滿足，在混合電池系統(tǒng)的恒流充電階段，在鉛酸電池充電至5%SOC — 35%SOC的時(shí)候，鋰離子電池的充電完成5%SOC-95%SOC，而在混合電池系統(tǒng)的恒流或恒功率放電階段,鋰離子電池分流占總電流的30% — 60%，并且逐步減少，當(dāng)鋰離子電池完成放電時(shí)，鉛酸電池放電容量占其標(biāo)稱容量的5%SOC — 40%S0C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池與鉛酸電池混合系統(tǒng)，其特征在于:混合系統(tǒng)模塊中，鋰離子電池在不同SOC狀態(tài)下的直流內(nèi)阻包括充電態(tài)直流內(nèi)阻和放電態(tài)直流內(nèi)阻，鉛酸電池與鋰離子電池的充放電直流內(nèi)阻滿足:鋰離子電池10%S0C-90%S0C充電態(tài)直流內(nèi)阻大于鉛酸電池10%S0C-70%S0C充電態(tài)內(nèi)阻，鋰離子電池10%S0C-90%S0C放電態(tài)直流內(nèi)阻大于鉛酸電池10%S0C-90%S0C放電態(tài)直流內(nèi)阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的一種鋰離子電池與鉛酸電池混合系統(tǒng)，其特征在于:所述混合電池系統(tǒng)含有多個(gè)所述混合系統(tǒng)模塊，多個(gè)混合系統(tǒng)模塊的組合方式采用“先串聯(lián)后并聯(lián)”組合方式或者“先并聯(lián)后串聯(lián)”組合方式。
【文檔編號】H02J7/00GK203674347SQ201320703561
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】曹瑞中, 陳建, 于文志, 伍建中 申請人:浙江南都電源動(dòng)力股份有限公司, 杭州南都動(dòng)力科技有限公司