CN114465304A - 一种车载混合电源系统 - Google Patents
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Abstract
一种车载混合电源系统包括：宽温镍氢电池单元、锂离子电池单元、监控管理单元，所述监控管理单元包括宽温镍氢电池监控管理系统和锂离子电池监控管理系统，所述宽温镍氢电池监控管理系统连接宽温镍氢电池单元，所述锂离子电池监控管理系统连接锂离子电池组；所述宽温镍氢电池单元和锂离子电池单元相互串联，所述宽温镍氢电池单元包括宽温镍氢电池组和宽温镍氢电池组内串联有的第一可变电阻模块，所述锂离子电池单元包括锂离子电池组和锂离子电池组内串联有的第二可变电阻模块，在相同充放电电流的条件下，所述宽温镍氢电池单元与锂离子电池单元所具有的电阻值一致。
Description
技术领域
本发明涉及车载电源领域，具体涉及一种车载混合电源系统。
背景技术
近年来，随着燃油的价格的起伏和汽车尾气给环境带来的污染，世界各国都在加强电力交通工具的研究，大力发展绿色环保的新能源车辆，以新能源动力电池为核心的新能源汽车备受瞩目。其中，锂离子电池以其能量密度较高、使用寿命较长、无记忆效应等优点，成为化学电源中研究的焦点。目前锂离子动力电池在低温性能、成本等方面存在一定缺陷。长期以来，锂离子电池在低温环境下输出功率及能量受到严重影响，限制了我国北方地区新能源汽车的推广发展。
锂离子电池由于自身的原因，在高、低温环境下将明显缩短工作时间或不工作。例如，当环境温度超过25℃时，温度每升高7～10℃，锂离子电池使用寿命将缩短一半。如电池设计寿命在25℃时为3年，如在35℃下长期运行，寿命则只有1.5年；而当环境温度温度降低到-20℃时，锂离子电池容量也将下降到电池额定容量的65％左右。
另外，温度过低或过高，会使锂离子电池长期充电不足，造成负极硫酸盐化，最终导致电池放电困难，若基站电源不能充分工作，则会严重影响通讯质量。如何延长锂离子电池的正常使用寿命，一直是业内人士探讨的主要问题。
国家汽车技术研究中心发布的试验结果显示，在室外-7℃、车内保持22℃的情况下，新能源车辆平均续航里程下降39％，不具备电池温控系统的车辆会下降60％。由于电池低温下活性降低，导致低温下新能源汽车的制动能量回收效率明显下降；同时电池充电的时间也会变慢，这也导致不少新能源车主反映冬天充电慢、充不进去电的情况。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种车载混合电源系统。
一种车载混合电源系统包括：宽温镍氢电池单元、锂离子电池单元、监控管理单元，所述监控管理单元包括宽温镍氢电池监控管理系统和锂离子电池监控管理系统，所述宽温镍氢电池监控管理系统连接宽温镍氢电池单元，用于监控宽温镍氢电池单元的各项信息，所述锂离子电池监控管理系统连接锂离子电池组，用于监控锂离子电池单元的各项信息；所述宽温镍氢电池单元和锂离子电池单元相互串联，所述宽温镍氢电池单元包括宽温镍氢电池组和宽温镍氢电池组内串联有的第一可变电阻模块，所述锂离子电池单元包括锂离子电池组和锂离子电池组内串联有的第二可变电阻模块，在相同充放电电流的条件下，所述宽温镍氢电池单元与锂离子电池单元所具有的电阻值一致。
优选的，所述宽温镍氢电池组由多个宽温镍氢电池单体串联而成，所述锂离子电池组由多个锂离子电池单体串联而成，所述宽温镍氢电池组与锂离子电池组的容量相同。
优选的，所述宽温镍氢电池单体的适用温度为-40℃～60℃，所述宽温镍氢电池单体在-50℃～-40℃，0.2C放电条件下，放电容量达到室温额定容量的85％以上，在50℃～60℃，0.2C放电条件下，放电容量达到室温额定容量的80％以上，具有优良的高温放电特性。在不改变原有电池组功能的基础上，利用镍氢电池在宽温条件下可优良工作的优点，提升整体电源在全气候条件下的性能。
优选的，所述监控管理单元还包括在线监控系统，所述在线监控系统分别连接宽温镍氢电池监控管理系统和锂离子电池监控管理系统，用于实时显示宽温镍氢电池监控管理系统和锂离子电池监控管理系统的信息。
优选的，所述监控管理单元还包括温度监控系统，所述温度监控系统连接宽温镍氢电池组和锂离子电池组，用于实时监控电池组温度。
优选的，所述宽温镍氢电池监控管理系统和锂离子电池监控管理系统设有的第一检测端口分别对应与宽温镍氢电池单元和锂离子电池单元的正负极连接，检测结果经设有的数据传送接口传送到在线监控系统。
优选的，所述宽温镍氢电池监控管理系统包括均连接宽温镍氢电池组的宽温镍氢电池电压监控系统和宽温镍氢电池电流监控系统，所述锂离子电池监控管理系统包括均连接锂离子电池组的锂离子电池电压监控系统和锂离子电池电流监控系统。
优选的，所述监控管理单元还包括低电量报警系统，所述低电量报警系统设有的第二检测端口分别对应与宽温镍氢电池单元和锂离子电池单元的正负极连接，检测结果经数据传送接口传送到在线监控系统。
有益效果：相同容量的镍氢电池组与锂离子电池通过在电路中连接可变电阻、开关等而组合在一起，电路设计的原则是在相同充放电电流的条件下，电池组电压与电阻的比值趋于一致。本发明主体是由少量宽温镍氢电池与原有锂离子动力电池组按特定方式进行组合获得的新型电池组，是在不改变原有电源设计和功能的基础上发明的。本发明可明显增加高低温环境下的放电容量，延长电源使用寿命，使电源更加适用于在宽温范围(-40℃～+60℃)工作，提高电源使用时间和效率，确保车载电源的宽温工作特性和续航里程。
附图说明
图1为混合电源系统的电路原理示意图。
图2为36V混合电源系统与36V锂离子电池组-20℃容量——电压放电对比图。
图3为48V混合电源系统与48V锂离子电池组-30℃时长——电压放电对比图。
具体实施方式
下面结合附图1-3与实施例对本发明进行进一步说明。
实施例：一种车载混合电源系统包括：宽温镍氢电池单元、锂离子电池单元、监控管理单元。所述宽温镍氢电池单元和锂离子电池单元相互串联，所述宽温镍氢电池单元包括宽温镍氢电池组和宽温镍氢电池组内串联有的第一可变电阻模块。所述锂离子电池单元包括锂离子电池组和锂离子电池组内串联有的第二可变电阻模块。在相同充放电电流的条件下，所述宽温镍氢电池单元与锂离子电池单元所具有的电阻值一致。所述宽温镍氢电池组由多个宽温镍氢电池单体串联而成，所述锂离子电池组由多个锂离子电池单体串联而成，所述宽温镍氢电池组与锂离子电池组的容量相同。所述宽温镍氢电池单体的适用温度为-40℃～60℃，所述宽温镍氢电池单体在-50℃～-40℃，0.2C放电条件下，放电容量达到室温额定容量的85％以上，在50℃～60℃，0.2C放电条件下，放电容量达到室温额定容量的80％以上，具有优良的高温放电特性。在不改变原有电池组功能的基础上，利用镍氢电池在宽温条件下可优良工作的优点，提升整体电源在全气候条件下的性能。
所述监控管理单元包括宽温镍氢电池监控管理系统、锂离子电池监控管理系统、在线监控系统、温度监控系统、低电量报警系统。
所述宽温镍氢电池监控管理系统连接宽温镍氢电池单元，用于监控宽温镍氢电池单元的各项信息，所述锂离子电池监控管理系统连接锂离子电池组，用于监控锂离子电池单元的各项信息。所述在线监控系统分别连接宽温镍氢电池监控管理系统和锂离子电池监控管理系统，用于实时显示宽温镍氢电池监控管理系统和锂离子电池监控管理系统的信息。所述宽温镍氢电池监控管理系统和锂离子电池监控管理系统设有的第一检测端口分别对应与宽温镍氢电池单元和锂离子电池单元的正负极连接，检测结果经设有的数据传送接口传送到在线监控系统。所述宽温镍氢电池监控管理系统包括均连接宽温镍氢电池组的宽温镍氢电池电压监控系统和宽温镍氢电池电流监控系统，所述锂离子电池监控管理系统包括均连接锂离子电池组的锂离子电池电压监控系统和锂离子电池电流监控系统。
所述温度监控系统连接宽温镍氢电池组和锂离子电池组，用于实时监控电池组温度。所述低电宽温镍氢电池单元和锂离子电池单元和锂离子电池组的正负极连接，检测结果经数据传送接口传送到在线监控系统。
以下各实验组中所采用的监控管理单元相同，通过市场上现有的仪器设备便可以实现对电池组件的各种监控配合，因此并不过多赘述。仅以不同类型的宽温镍氢电池与锂离子电池作为具体的实验组，加以阐述。
实验组1：本实验组中的宽温镍氢电池单体选用8Ah宽温镍氢电池单体，由10支宽温镍氢电池单体串联组成12V-8Ah的宽温镍氢电池组，宽温镍氢电池组内串联第一可变电阻模块从而形成宽温镍氢电池单元。某厂家生产的24V-8Ah锂离子电池单体串联形成锂离子电池组，所述锂离子电池组串联与其对应的第二可变电阻模块，从而形成锂离子电池单元。然后将宽温镍氢电池单元与锂离子电池单元相互串联再配以监控管理单元组装成36V混合电源系统。对照组1为同一某厂家生产的常规36V锂离子电池。
将本实验组1和对照组1充满电后，同时在-20℃条件下搁置8h，然后分别以24A电流放电，实验组1放电截止电压为27V，对照组1放电截止电压为27V。测试结果如图2所示，实验组1即图2中显示的36V混合电池组，其放电容量为7.91Ah；对照组1即图2中显示的36V锂离子，其放电时间为7.83Ah。由此可知，实验组1可比对照组1多放出约8％的能量，初始放电电压及中值电压可提高2V以上，可充分满足纯电动汽车冬季运行实际工况需求，续航里程在此工作温区下也不会出现较大幅度的衰减。
实验组2：本实验组中的宽温镍氢电池单体选用100Ah宽温镍氢电池单体，由10支宽温镍氢电池单体串联组成12V-100Ah的宽温镍氢电池组，宽温镍氢电池组内串联第一可变电阻模块从而形成宽温镍氢电池单元。某厂家生产的36V-100Ah锂离子电池单体串联形成锂离子电池组，所述锂离子电池组串联与其对应的第二可变电阻模块，从而形成锂离子电池单元。然后将宽温镍氢电池单元与锂离子电池单元相互串联再配以监控管理单元组装成48V混合电源系统。对照组2为同一某厂家生产的常规48V锂离子电池。
将本实验组2和对照组2充满电后，同时在-30℃条件下搁置8h。通过监测放电过程中电流的变化可知，放电电流为7.2±0.8A。测试结果是当混合电源系统和锂离子电池均放至相同电压46.8V时，混合电源系统的放电时间为10.58h，锂离子电池放电时间为7.67h，混合电源系统比锂离子电池放电时间多2.92h。当混合电源系统中的锂离子电池和作为对照实验的锂离子电池放至相同电压46.2V时，混合电源系统总体电压放至47.2V，放电时间为9.92h，锂离子电池放电电压放至46.2V，放电时间为8.58h，混合电源系统比锂离子电池放电时间多1.33h。综上可知，混合电源系统相比锂离子电池低温放电性能优越。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了说明本发明所作的举例，而并非对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷例。而这些属于本发明的实质精神所引申出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种车载混合电源系统，其特征在于，包括：宽温镍氢电池单元、锂离子电池单元、监控管理单元，所述监控管理单元包括宽温镍氢电池监控管理系统和锂离子电池监控管理系统，所述宽温镍氢电池监控管理系统连接宽温镍氢电池单元，用于监控宽温镍氢电池单元的各项信息，所述锂离子电池监控管理系统连接锂离子电池组，用于监控锂离子电池单元的各项信息；所述宽温镍氢电池单元和锂离子电池单元相互串联，所述宽温镍氢电池单元包括宽温镍氢电池组和宽温镍氢电池组内串联有的第一可变电阻模块，所述锂离子电池单元包括锂离子电池组和锂离子电池组内串联有的第二可变电阻模块，在相同充放电电流的条件下，所述宽温镍氢电池单元与锂离子电池单元所具有的电阻值一致。
2.根据权利要求1所述的一种车载混合电源系统，其特征在于：所述宽温镍氢电池组由多个宽温镍氢电池单体串联而成，所述锂离子电池组由多个锂离子电池单体串联而成，所述宽温镍氢电池组与锂离子电池组的容量相同。
3.根据权利要求2所述的一种车载混合电源系统，其特征在于：所述宽温镍氢电池单体的适用温度为-40℃～60℃，所述宽温镍氢电池单体在-50℃～-40℃，0.2C放电条件下，放电容量达到室温额定容量的85％以上，在50℃～60℃，0.2C放电条件下，放电容量达到室温额定容量的80％以上。
4.根据权利要求1所述的一种车载混合电源系统，其特征在于：所述监控管理单元还包括在线监控系统，所述在线监控系统分别连接宽温镍氢电池监控管理系统和锂离子电池监控管理系统，用于实时显示宽温镍氢电池监控管理系统和锂离子电池监控管理系统的信息。
5.根据权利要求4所述的一种车载混合电源系统，其特征在于：所述监控管理单元还包括温度监控系统，所述温度监控系统连接宽温镍氢电池组和锂离子电池组，用于实时监控电池组温度。
6.根据权利要求4所述的一种车载混合电源系统，其特征在于：所述宽温镍氢电池监控管理系统和锂离子电池监控管理系统设有的第一检测端口分别对应与宽温镍氢电池单元和锂离子电池单元的正负极连接，检测结果经设有的数据传送接口传送到在线监控系统。
7.根据权利要求4所述的一种车载混合电源系统，其特征在于：所述宽温镍氢电池监控管理系统包括均连接宽温镍氢电池组的宽温镍氢电池电压监控系统和宽温镍氢电池电流监控系统，所述锂离子电池监控管理系统包括均连接锂离子电池组的锂离子电池电压监控系统和锂离子电池电流监控系统。
8.根据权利要求4所述的一种车载混合电源系统，其特征在于：所述监控管理单元还包括低电量报警系统，所述低电量报警系统设有的第二检测端口分别对应与宽温镍氢电池单元和锂离子电池单元的正负极连接，检测结果经数据传送接口传送到在线监控系统。
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