[发明专利]模拟铅酸电池电气特性的锂电池柔性集成方法与系统

说明书

本发明公开了一种模拟铅酸电池电气特性的锂电池柔性集成方法与系统，包括以下步骤：步骤1：根据容量需求选择单个或多个单体锂电池组成电池组；步骤2：获取电池组的开路电压V_ocv与剩余电量SOC的非线性电气特性；步骤3：DC/DC变换器以电池组的输出电压V′作为输入电压V_in，根据剩余电量SOC变化情况并通过非线性变换模型对输入电压V_in进行变比例缩放得到输出电压V_out，从而使得输出电压V_out与电池组的剩余电量SOC呈线性关系。本发明的系统包括电池组、DC/DC变换器与非线性变换模型。本发明使得集成后的系统具有铅酸电池的线性输出特性，兼具锂电池与铅酸电池的优点，线性输出，容量大且重量较轻，绿色环保。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种用锂电池或锂电池组模拟铅酸电池电气特性的方法以及一种线性电源。

背景技术

目前能源已出现枯竭危机，全球范围内要求减少污染、节省资源，走可持续发展道路的呼声日益高涨。面对这样的形势，汽车业把开发电动汽车作为今后汽车工业的发展方向，即新能源新动力在汽车上的应用。尽管目前应用在汽车上的还是一些传统能源，但是新能源也在逐渐渗透到国内各家汽车企业，如燃料电池、天然气、氢燃料等等。作为电动汽车的发展相关技术之一即应用在汽车上的电池。主要是锂电池、铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池等。但是由于这些电池中都带有一定的发展局限性，因而都不能得到很好的发展。

我国是全球最大的铅酸蓄电池生产国、消费国和出口大国。我国铅酸蓄电池行业主要实行以销定产，从2005年至2016年，年均复合增长率达10.17％。这巨大的销量都得益于铅酸电池优势：价格较低、具有技术成熟、高低温性能优异、稳定可靠、安全性高等，其中最重要的优势铅酸电池具有电压与输出电量呈线性关系。市场竞争优势明显。而在2014年，铅酸电池的产量为最高点，之后受到锂离子电池的冲击，产量开始缓慢减少。这是由于铅酸电池因其在中低端市场大量使用引起污染环境的严重问题，同时使用铅酸电池过程中存在寿命短的缺点导致产生大量的含铅废物，此外，铅酸电池最大的问题在于自身能量密度较低，常规60V 20Ah铅酸电池重量往往高达35Kg以上，这不仅增大了车辆的自重，同时电池的重量也会影响到车辆的续航和操控性等方面。

锂离子电池对铅酸电池具有很强的竞争性。相较于铅酸电池，它的优势在于电池能量密度高，自放电率低，体积小，重量轻，瞬间放电大等优点，这可以让它需要高续航能力的新能源汽车领域打开市场。此外，国家出台的相关政策也支持锂离子电池的发展。综合来说，因为高续航需求特性，锂电池在新能源汽车应用领域大放异彩，未来新能源汽车的发展以及国家政策的引导一定会促进锂电池行业的发展。

但是，锂电池应用中也有一定的发展局限性。首先，由于锂电池电压与电量呈非线性关系，锂电池管理系统较复杂，其电量算法较复杂，难以在铅酸电池使用场景中应用。其次，由于单节锂电池电压较低(三元锂电池电压范围约为3.6V-4.25V)，容量较小，在实际使用过程中通过采用若干电芯串联从而得到高电压大容量电池组的方法，但单体锂电池组因内部性能、使用环境以及循环次数的差异会造成其工作特性的不一致性，在串联电池组使用过程中，由于流过电芯的电流都完全相同，电芯的不一致性在使用过程中会不断被缩放。这种不一致性是不仅会降低电池组使用容量，严重时甚至会引发安全事故。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明提供了一种模拟铅酸电池电气特性的锂电池柔性集成方法，使集成后的电源具有铅酸电池的线性输出特性，兼具锂电池与铅酸电池的优点，线性输出，容量大且重量较轻，绿色环保。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种模拟铅酸电池电气特性的锂电池柔性集成方法，包括以下步骤：

步骤1：根据容量需求选择单个或多个单体锂电池组成电池组；

步骤2：获取电池组的开路电压V_ocv与剩余电量SOC的非线性电气特性；