CN101222078A - 电动车用充电电池包 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种充电电池包，特别涉及一种电动车用充电电池包。它包括充电电池壳体(1)、充电电池(2)、设置在充电电池壳体(1)上的与充电电池(2)电连接的正负极触点(3)，还包括有总电源开关K’(11)、与总电源开关K’(11)相应的控制线圈K(8)，所述的充电电池(2)包括双电层电容器组(4)、磷酸亚铁锂离子电池组(5)、卷绕式铅酸电池组(6)，双电层电容器组(4)、磷酸亚铁锂离子电池组(5)、卷绕式铅酸电池组(6)依次并联在正负极触点(3)之间，双电层电容器组(4)、磷酸亚铁锂离子电池组(5)、卷绕式铅酸电池组(6)电压相同。采用本发明的好处是：充放电循环寿命长；安全性高；价格低。
Description
技术领域
本发明涉及一种充电电池包，特别涉及一种电动车用充电电池包。
背景技术
电动车是目前常见的一种电动交通工具，它的种类很多，有电动自行车、电动观光车、电动摩托车、电动汽车等多种。做为电动车动力源的充电电池主要有镍镉电池、铅酸电池、锂离子电池，铅酸电池包括有富液式铅酸电池和卷绕式铅酸电池，锂离子电池包括有磷酸亚铁锂离子电池、钴酸锂离子电池、锰酸锂离子电池。镍镉电池和富液式铅酸电池存在着容量密度低、比能量低、环境污染大、循环寿命短、重量重等问题，如富液式铅酸电池充放电循环寿命只有300次左右，因此镍镉电池和富液式铅酸电池已逐渐被淘汰和限制使用。锂离子电池重量轻，但钴酸锂离子电池、锰酸锂离子与磷酸亚铁锂离子电池相比循环寿命相对较短，充放电循环寿命在600-800次左右，而且这两种电池还存在着易爆炸的不安全因素，因此这两种锂离子电池也很少使用。目前普遍使用的是磷酸亚铁锂离子电池和卷绕式铅酸电池，这是因为磷酸亚铁锂离子电池较钴酸锂离子电池、锰酸锂离子电池循环寿命长，不会发生爆炸，磷酸亚铁锂离子电池充放电循环寿命在2000次左右；而卷绕式铅酸电池较富液式铅酸电池含铅量减少70％，能量密度高1.5-2倍，重量密度提高70％，充放电循环寿命提高到800次左右。但这两种充电电池也存在着缺陷，磷酸亚铁锂离子电池存在的缺陷是价格高、高倍率放电及低温特性差，卷绕式铅酸电池存在的缺陷是充放电循环寿命与磷酸亚铁锂离子电池相比相对较短。发明一种价格低、性能好、使用时间长的电动车用充电电池一直是一个无法解决的难题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种价格较低、安全性高、充放电循环寿命长、性能优异的电动车用充电电池包。
实现上述目的技术方案是：一种电动车用充电电池包，包括充电电池壳体、设置在充电电池壳体内的充电电池、设置在充电电池壳体上的与充电电池电连接的正负极触点，还包括有总电源开关K’、与总电源开关K’相应的控制线圈K，所述的充电电池包括双电层电容器组、磷酸亚铁锂离子电池组、卷绕式铅酸电池组，双电层电容器组、磷酸亚铁锂离子电池组、卷绕式铅酸电池组依次并联在正负极触点之间，双电层电容器组、磷酸亚铁锂离子电池组、卷绕式铅酸电池组电压相同，双电层电容器组、磷酸亚铁锂离子电池组、卷绕式铅酸电池组之间设置有复合继电器，复合继电器包括电流线圈L和触点K”，电流线圈L设置在双电层电容器组和磷酸亚铁锂离子电池组之间，并与正触点电连接，触点K”设置在磷酸亚铁锂离子电池和卷绕式铅酸电池之间，并与正触点电连接，双电层电容器、磷酸亚铁锂离子电池、卷绕式铅酸电池与负触点之间设置有总电源开关K’。
进一步，所述的双电层电容器组上设置有与其电连接的均衡充电保护板，均衡充电保护板上设置有由电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极稳压管DW、三极管BG组成的电路。
进一步，所述的磷酸亚铁锂离子电池组上设置有与其电连接的充放电保护板，充放电保护板上设置有由电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极稳压管DW、三极管BG组成的电路。
进一步，所述的卷绕式铅酸电池组上设置有与其电连接的充放电保护板，充放电保护板上设置有由电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极稳压管DW、三极管BG组成的电路。
进一步，所述的双电层电容器组由单体同容量双电层电容器组合而成。
进一步，所述的磷酸亚铁锂离子电池组由单体同容量磷酸亚铁锂离子电池组合而成。
进一步，所述的卷绕式铅酸电池组由单体同容量卷绕式铅酸电池组合而成。
采用上述技术方案后，具有很多好处：本发明克服了目前电动车用单一充电电池的缺点，充分利用双电层电容器、磷酸亚铁锂离子电池、卷绕式铅酸电池各自性能的优异性，相互弥补各自的不足，使本发明性能更加优异。(1)选材范围广。双电层电容器可选用平均放电电压为0.8V-1200V，容量为1F-80000F的双电层电容器，磷酸亚铁锂离子电池可选用平均放电电压为3.2V-1200V，容量为1Ah-1200Ah的磷酸亚铁锂离子电池，卷绕式铅酸电池可选用平均放电电压为2V-1200V，容量为1Ah-1200Ah卷绕式铅酸电池。根据实际需要的电压，选材容易，单体配备简单；(2)充放电循环寿命长、性能优异。利用了双电层电容器超级储电能力和高功率放电特性，提供强大的脉冲功率的物理二次电源和极好的充放电循环寿命十万次以上，第一，解决了磷酸亚铁锂离子电池高倍率放电及低温特性差的问题，使磷酸亚铁锂离子电池放电容量提高30％左右，成本降低10％左右，充放电循环寿命提高为原有2000次左右的1.5-2倍，而且输出功率强，使电动车在启动、加速、爬坡、载重时动力大大提高；第二，解决了卷绕式铅酸电池充放电循环寿命相对较短的问题，卷绕式铅酸电池充放电循环寿命提高为原有800次左右的2倍以上；(3)安全性高。利用磷酸亚铁锂离子电池不会爆炸的特性，大大提高了本发明的安全性；(4)价格较低。利用卷绕式铅酸电池价格便宜的特性，克服了磷酸亚铁锂离子电池价格的缺陷，从而降低本发明的整体成本。本发明性能优异，创新效果显著。本发明价格低，性能好，能量密度提高30％，容量密度提高70％；安全性高，不会爆炸；充放电循环寿命平均达到1500-2000次，按一天充放一次为一循环，实际使用寿命达五年以上，按每天充放一次续行100km计算，实际续行距离在15万km；本发明的成本价格为磷酸亚铁锂离子电池的2/3，价格下降1/3。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的电路原理示意图；
图3为本发明件12均衡充电保护板、件13充放电保护板、件14充放电保护板的电路工作原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1、图2、图3所示，一种电动车用充电电池包，包括充电电池壳体1、设置在充电电池壳体1内的充电电池2、设置在充电电池壳体1上的与充电电池2电连接的正负极触点3，还包括有总电源开关K’11、与总电源开关K’11相应的控制线圈K8，所述的充电电池2包括双电层电容器组4、磷酸亚铁锂离子电池组5、卷绕式铅酸电池组6，双电层电容器组4、磷酸亚铁锂离子电池组5、卷绕式铅酸电池组6依次并联在正负极触点3之间，在双电层电容器组4与磷酸亚铁锂离子电池组5之间设置有隔板15，在磷酸亚铁锂离子电池组5与卷绕式铅酸电池组6之间也设置有隔板15。双电层电容器组4、磷酸亚铁锂离子电池组5、卷绕式铅酸电池组6电压相同，双电层电容器组4上设置有与其电连接的均衡充电保护板12，磷酸亚铁锂离子电池组5上设置有与其电连接的充放电保护板13，卷绕式铅酸电池组6上设置有与其电连接的充放电保护板14。双电层电容器组4由单体同容量双电层电容器串联组合而成，采用的是60只单体工作电压为0.8V、容量为200F的双电层电容器进行串联，其工作电压为48V、容量为3.3F，每个单体同容量双电层电容器电连接有一个设置在均衡充电保护板12上的由电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极稳压管DW、三极管BG组成的电路。磷酸亚铁锂离子电池组5由单体同容量磷酸亚铁锂离子电池串联组合而成，采用的是15只单体工作电压为3.2V、容量为10Ah的磷酸亚铁锂离子电池进行串联，其工作电压为48V、容量为10Ah，每个单体同容量磷酸亚铁锂离子电池电连接有一个设置在充放电保护板13上的由电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极稳压管DW、三极管BG组成的电路。卷绕式铅酸电池组6由单体同容量卷绕式铅酸电池串联组合而成，采用的是24只工作电压为2V，容量为10Ah卷绕式铅酸电池进行串联，其工作电压为48V、容量为10Ah，每个单体同容量卷绕式铅酸电池电连接有一个设置在充放电保护板14上的由电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极稳压管DW、三极管BG组成的电路。双电层电容器组4、磷酸亚铁锂离子电池组5、卷绕式铅酸电池组6之间设置有复合继电器7，复合继电器7包括电流线圈L9和触点K”10，电流线圈L9设置在双电层电容器组4和磷酸亚铁锂离子电池组5之间，并与正触点3-1电连接，触点K”10设置在磷酸亚铁锂离子电池5和卷绕式铅酸电池6之间，并与正触点3-1电连接，复合继电器7电流线圈9的电流为30A，动作电流为10A，触点10电流为20A。双电层电容器4、磷酸亚铁锂离子电池5、卷绕式铅酸电池6与负触点3-2之间设置有总电源开关K’11。本实施例中电流线圈9的电流大于10A时，触点K”10吸合导通。
实施例二
如图1、图2、图3所示，本实施例与实施例一基本相同，所不同的是双电层电容器组4由单体同容量双电层电容器串联而成，采用的是30只单体工作电压为2.5V、容量为300F的双电层电容器进行串联，其工作电压为75V、容量为10F。磷酸亚铁锂离子电池组5由单体同容量磷酸亚铁锂离子电池串联而成，采用的是23只单体工作电压为3.2V、容量为50Ah的磷酸亚铁锂离子电池进行串联，其工作电压为73.6V、容量为50Ah。卷绕式铅酸电池组6由单体同容量卷绕式铅酸电池串联而成，采用的是36只工作电压为2V，容量为50Ah卷绕式铅酸电池进行串联，其工作电压为72V、容量为50Ah。复合继电器7电流线圈9的电流为150A，动作电流为50A，触点K”10电流为100A。本实施例中电流线圈9的电流大于50A时，触点K”10吸合导通。
实施例三
如图1、图2、图3所示，本实施例与实施例一基本相同，所不同的是双电层电容器组4由单体同容量双电层电容器串联而成，采用的是50只单体工作电压为2.7V、容量为400F的双电层电容器进行串联，其工作电压为135V、容量为8F。磷酸亚铁锂离子电池组5由单体同容量磷酸亚铁锂离子电池串联而成，采用的是40只单体工作电压为3.2V、容量为100Ah的磷酸亚铁锂离子电池进行串联，其工作电压为128V、容量为100Ah。卷绕式铅酸电池组6由单体同容量卷绕式铅酸电池串联而成，采用的是64只工作电压为2V，容量为100Ah卷绕式铅酸电池进行串联，其工作电压为128V、容量为100Ah。复合继电器7电流线圈9的电流为250A，动作电流为100A，触点K”10电流为150A。本实施例中电流线圈9的电流大于100A时，触点K”10吸合导通。
本发明中，双电层电容器组4可由单体同容量双电层电容器串联组合而成，也可由单体同容量双电层电容器并联组合而成，也可由单体同容量双电层电容器串并联共用组合而成；磷酸亚铁锂离子电池组5可由单体同容量磷酸亚铁锂离子电池串联组合而成，也可由单体同容量磷酸亚铁锂离子电池并联组合而成，也可由单体同容量磷酸亚铁锂离子电池串并联共用组合而成；卷绕式铅酸电池组6可由单体同容量卷绕式铅酸电池串联组合而成，也可由单体同容量卷绕式铅酸电池并联组合而成，也可以由单体同容量卷绕式铅酸电池串并联共用组合而成的。据此可根据需要组合出不同的电压或容量，来满足不同的需要。
本发明的工作原理是：本发明的电动车用充电电池包安装在电动车上使用时，将设置在充电电池壳体1上的与充电电池2电连接的正极触点3-1接到电动车控制器正极端，负触点3-2接到电动车控制器负极端。当电动车启动起步时，车用开关S闭合，控制线圈K8得电吸合，总电源开关K’闭合，电动车得电，由双电层电容器4提供大电流供电，同时磷酸亚铁锂离子电池5通过复合继电器7中的电流线圈L9向双电层电容器4充电并供电，当电流线圈L9电流大于电流线圈L9的动作电流时，触点K”10吸合导通，卷绕式铅酸电池6通过触点K”10向磷酸亚铁锂离子电池5充电，并同时向双电层电容器4和磷酸亚铁锂离子电池5并联供电，以满足电动车在启动、加速、爬坡、载重时各种路况下的动力需要，使电动车始终工作在最佳动力状态。当电动车不工作时，将总电源开关K’断开，确保充电电池包不放电。当本发明的电动车用充电电池包要充电时，将本发明的正负极触点3与外部电源电连接，将总电源开关K’闭合，就可进行充电，补充电能。而均衡充电保护板12、充放电保护板13、充放电保护板14的工作原理基本相同，当电阻R1、电阻R2设定分压电压，二极稳压管DW设定分压电压，当达到设置的电压时，二极稳压管DW导通，三极管BG导通，电源通过三极管BG的发射极、集电极、电阻R3导通放电。从而使均衡充电保护板12、充放电保护板13、充放电保护板14起到保护作用。
本发明的实施方案很多，无法穷举，凡是采用等同或等效替换，将双电层电容器、磷酸亚铁锂离子电池、卷绕式铅酸电池并联成电动车用充电电池包的一切技术方案，均属本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种电动车用充电电池包，包括充电电池壳体(1)、设置在充电电池壳体(1)内的充电电池(2)、设置在充电电池壳体(1)上的与充电电池(2)电连接的正负极触点(3)，其特征在于：还包括有总电源开关K’(11)、与总电源开关K’(11)相应的控制线圈K(8)，所述的充电电池(2)包括双电层电容器组(4)、磷酸亚铁锂离子电池组(5)、卷绕式铅酸电池组(6)，双电层电容器组(4)、磷酸亚铁锂离子电池组(5)、卷绕式铅酸电池组(6)依次并联在正负极触点(3)之间，双电层电容器组(4)、磷酸亚铁锂离子电池组(5)、卷绕式铅酸电池组(6)电压相同，双电层电容器组(4)、磷酸亚铁锂离子电池组(5)、卷绕式铅酸电池组(6)之间设置有复合继电器(7)，复合继电器(7)包括电流线圈L(9)和触点K”(10)，电流线圈L(9)设置在双电层电容器组(4)和磷酸亚铁锂离子电池组(5)之间，并与正触点(3-1)电连接，触点K”(10)设置在磷酸亚铁锂离子电池(5)和卷绕式铅酸电池(6)之间，并与正触点(3-1)电连接，双电层电容器(4)、磷酸亚铁锂离子电池(5)、卷绕式铅酸电池(6)与负触点(3-2)之间设置有总电源开关K’(11)。
2.根据权利要求1所述的电动车用充电电池包，其特征在于：所述的双电层电容器组(4)上设置有与其电连接的均衡充电保护板(12)，均衡充电保护板(12)上设置有由电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极稳压管DW、三极管BG组成的电路。
3.根据权利要求1所述的电动车用充电电池包，其特征在于：所述的磷酸亚铁锂离子电池组(5)上设置有与其电连接的充放电保护板(13)，充放电保护板(13)上设置有由电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极稳压管DW、三极管BG组成的电路。
4.根据权利要求1所述的电动车用充电电池包，其特征在于：所述的卷绕式铅酸电池组(6)上设置有与其电连接的充放电保护板(14)，充放电保护板(14)上设置有由电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极稳压管DW、三极管BG组成的电路。
5.根据权利要求1所述的电动车用充电电池包，其特征在于：所述的双电层电容器组(4)由单体同容量双电层电容器组合而成。
6.根据权利要求1所述的电动车用充电电池包，其特征在于：所述的磷酸亚铁锂离子电池组(5)由单体同容量磷酸亚铁锂离子电池组合而成。
7.根据权利要求1所述的电动车充电电池包，其特征在于：所述的卷绕式铅酸电池组(6)由单体同容量卷绕式铅酸电池组合而成。
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