[实用新型]一种锂离子电池与铅酸电池混合系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及不同电化学体系电池混合系统，特别涉及到锂离子电池与铅酸电池混合系统在低速电动汽车、电动汽车领域的应用。

背景技术

近年来，我国汽车工业迅猛发展，其中轿车中家庭用车的比例占60%以上，每天的行驶里程大多在50公里范围内，活动场所也主要在城区道路，平均行驶速度为50-60公里/小时。按每辆家庭用车年运行12000公里计算，燃油汽车最低消耗燃油800升，若有20%的家庭用车改为电动乘用车，每年节省的燃油消耗量是巨大的。由于现有电池技术的限制，即便有高额的政府补贴，目前的电动汽车性价比依旧非常有限，发展“低速电动汽车”作为走向“电动汽车”的过渡——比较可行而且社会成本比较小，这是更适合中国的电动汽车实现路径。

电动车蓄电池主要有：铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等，考虑到同等容量镍氢电池价格是铅酸电池的两倍以上，锂离子电池的成本更高，在低速电动汽车配套上以铅酸电池为主。

铅酸电池的优点：

安全可靠，电压平台较好，生产工艺成熟，价格低廉，原材料丰富以及能够回收再生利用。

铅酸电池的缺点：

1、质量比能量和体积比能量都比较低(通常为35Wh/kg和70Wh/L)；

2、自放电率较高(每天降低1%在环境温度25℃的条件下)；

3、循环寿命相对较低(深充深放循环次数≈300次)；

4、由于硫酸腐蚀电极不便于长期储存，不适合大电流放电，特别在大功率和大电流放电的工作状态下，电池实际平均工作时间显著减少，达不到用户标准。

锂离子电池的具有以下优点：

1、具有更高的质量比能量120Wh/Kg、体积比能量300Wh/L；

2、电压高，自放电小，可长时间存放；

3、超长寿命，特别是磷酸铁锂电池，在25℃环境下，1C充放电循环寿命达到1500次以上。

锂离子电池的具有以下缺点：

1、锂离子电池安全性能较差，特别是在大电流放电或充电的情况下；

2、充电压过高容易使锂离子电池鼓胀甚至安全事故，造成无法使用，使用中需要保护板。

总之，目前的电池技术并非完美，在目前电动汽车领域，无法同时在最高时速、充电次数和电池成本之间达到令人满意的水平。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服铅酸电池与锂离子电池现有技术的不足，提供一种锂离子电池与铅酸电池组合的混合系统，对比纯铅酸电池系统，混合系统在恒功率放电、大功率脉冲放电以及循环寿命等电性能特征有显著的提升。为此，本实用新型采用以下技术方案：

一种由锂离子电池与铅酸电池组合的混合系统，其特征在于：它包括

锂离子电池组，由多个锂电池通过串联、并联或者混联形成；

铅酸电池组，由多个铅酸电池通过串联形成；

所述锂离子电池组与所述铅酸电池组并联形成混合系统模块；

所述混合电池系统含有一个或多个上述混合系统模块。

由于采用本实用新型的技术方案，根据锂离子电池与铅酸电池两种不同电化学体系的电池在不同SOC（State Of Charge，充电状态）状态下直流内阻、OCV（Open Circuit Voltage）、其他电性能的差异，混合系统模块中锂离子电池组与铅酸电池组回路的电流在不同的SOC状态下会自动调节，防止锂离子电池出现过充、过放等滥用现象；并且在搁置过程中，锂离子电池组会和铅酸电池组进行相互间的自动均衡，有利于减缓单体电池间的失效模式及失效速度，从而改善单体电池的一致性；同时混合系统模块在大电流放电、循环寿命等性能要明显优于纯铅酸电池模块。

其中，多个混合系统模块的组合方式包括“先串联后并联”组合方式或者“先并联后串联”组合方式。这样，该混合系统都是由混合系统模块混联组合，便于整个混合系统内部的电压、电流、温度等参数的监测；混合系统内部的混合系统模块的安装与更换更加方便；通过混联组合可以适当的降低单体电池的容量、外形尺寸等参数，有利于单体电池的品质控制以及电池间一致性的提升；对于先串联后并联的混合系统或者先并联后串联混合系统，混合系统的电性能参数要明显优于纯铅酸电池系统。

进一步地，混合系统模块中，锂离子电池的容量占铅酸电池容量的5%—40%，最佳值为10%-20%。

进一步地，混合系统模块中，锂离子电池的充放电倍率要求满足：

C’=[(1+x)C_lead×N×n]÷（C_lead×x）