CN108172718A - 一种便于梯次利用的汽车动力锂电池包 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种便于梯次利用的汽车动力锂电池包。本发明将汽车动力锂电池包内部的小模块设计为可直接用于第二梯次产品应用领域的标准模块，这些标准模块既满足汽车动力锂电池包对模块的技术要求，也满足下一梯次利用产品的技术要求。这些标准模块可以根据电动汽车电池包的要求进行串并联得到需要的电压和容量；当整包电池组电量衰减不能支撑汽车使用时，可将包内标准模块梯次利用到四轮低速电动车、电动摩托车、电动自行车等领域。本发明的优点是有利于锂电池的梯次利用，标准模块可批量自动化制造利于控制质量和成本，整车电池包由模块堆垛而成新品开发周期短成本低，电池包故障维修更换模块方便，商业应用前景广阔。

Description

一种便于梯次利用的汽车动力锂电池包
技术领域
本发明属于蓄电池技术领域，特别涉及一种汽车动力锂电池包。
背景技术
目前电动汽车退役的动力电池包有两种可行的处理方法，一种是直接作为工业废品，进行报废和拆解，提炼其中的原材料，实现原材料的循环利用，这方面已经有一些国内的企业进行商业化运作；另一种方式，则考虑退役的动力电池包，虽然已经不满足汽车的使用条件，但仍然拥有约80%的余能，完全可以用在其他领域作为电能的载体使用，从而充分发挥其剩余价值，国家也出台相关政策鼓励锂电池的梯次利用，实现节能环保。
然而，汽车动力锂电池的梯次利用目前还存在许多技术难题，严重阻碍了梯次利用产业的发展壮大，制约锂电梯次利用产业存在的主要技术难点有：1、汽车动力电池包拆解困难，原因是产品制造过程中为了实现产品满足国家标准要求采用了焊接、灌封等工艺，拆解过程容易导致电芯损坏、安全性降低从而失去梯次利用价值；2、拆解后的电芯由于一致性差导致分组另行组包困难；3、梯次利用再次成组的电池组BMS管理情况复杂，安全性、可靠性无法保障；4、拆解再次成组的成本太高，商业价值不大。
发明内容
为了克服汽车动力电池梯次利用目前存在的这些问题，响应国家锂电梯次利用产业政策，做强做大我国锂电池梯次利用产业，本发明提供了一种便于梯次利用的汽车动力锂电池包，具体是在设计汽车动力电池包时，提前规划梯次利用路线，将组合成为汽车动力电池包的锂电模块设计成为既满足汽车动力电池的技术要求，同时也满足梯次利用产品对电池组的技术要求，组成电池包的锂电池标准模块可作为独立商品用作后续梯次利用产品的电池组，汽车动力电池包退役后拆解下来的锂电池标准模块可通过简单的电连接直接应用于第二梯次产品上。
这一产品技术方案具体实施步骤如下：
步骤1）、在设计汽车动力电池包之前，确定下一梯次利用产品范围及其技术要求；第一梯次的汽车动力电池包在退役后，下一梯次的应用领域有电动自行车、电动摩托车、电动三轮车、低速四轮电动车，其主要技术要求中电压一般为12V、24V、36V、48V、60V、72V，通过模组串联实现；容量范围一般在10Ah~200Ah，通过模组并联实现；
步骤2）、根据汽车动力电池包的电压、容量要求结合下一梯次利用的产品电池组的电压、容量，确定标准模块的电压和容量、电芯的串联数量和并联数量；
步骤3）、根据汽车动力电池包技术要求和第二梯次产品电池组的技术要求设计模组BMS，BMS的功能包括过充保护、过放保护、过流或短路保护、温度保护、CAN通讯；
步骤4）、将串并联电芯模组和BMS装入密封盒子形成标准电池模块，标准模块外部有正极、负极和CAN通讯接口；
步骤5）、将标准模块装入汽车动力电池PACK箱，进行电连接形成汽车动力电池包，这些标准模块可以根据电池包的电压和和容量要求自由堆垛，电压通过串联实现，容量通过并联实现；
步骤6）、汽车动力电池包若出现故障，可以采取更换标准模块的方式消除故障；
步骤7）、汽车动力电池包退役，拆解下来的标准模块可直接应用于电动自行车、电动摩托车、电动三轮车、低速四轮电动车等下一梯次利用产品。
优选的，所述锂电池标准模块的标称电压选择12V或24V或36V或60V或72V。
优选的，所述锂电池标准模块保护电路功能有过充保护、过放保护、过流或短路保护、温度保护。
优选的，所述锂电池标准模块设置有CAN通讯插口，与电池包BMS通讯连接。
优选的，所述锂电池标准模块有密封外壳体、正极、负极，可独立作为商品使用。
与现有技术相比，本发明的效果是：
1）、高效率、低成本、大规模实现汽车动力电池的梯次利用；
2）、标准模块可自动化流水线规模制造，有利于更好地控制质量和降低成本；
3）、标准模块自由堆垛形成汽车动力电池包，新品开发周期短、成本低；
4）、汽车动力电池包的售后服务由于可以便捷更换标准模块，维修便利、成本低；
5）、避免了锂电梯次利用对电芯的拆解，产品安全性和可靠性得到保障。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定；
在附图中，图1为本发明的电路结构示意图：
图中标号说明：1、电池包；2、标准模块；3、标准模块管理电路板；4、标准模块壳体；5、CAN通讯接口；6、电芯；7、电池包BMS。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
一种便于梯次利用的汽车动力锂电池包，具体产品实施步骤举例如下：
步骤1）、假定现需要设计一电动物流轻卡所述电池包(1)，标称电压要求360V±10V、能量要求50KWh±2 KWh，所述电芯(6)要求选择18650三元锂电芯，容量为2.2Ah；在设计汽车动力电池包之前，分析市场得知，第一梯次的汽车动力电池包在退役后，下一梯次的应用领域目前最大的市场是电动自行车、电动三轮车和低速四轮电动车，电动自行车用电池主要规格是48V20AH，电动三轮车、低速四轮电动车用电池主要规格要求是72V40Ah；
步骤2）、根据汽车动力电池包的电压、容量要求结合下一梯次利用的产品电池组的电压、容量，确定标准模块的电压和容量、电芯的串联数量和并联数量：
结合第一梯次利用的电动物流轻卡汽车对电池包的技术要求和第二梯次利用电动自行车、电动三轮车、低速四轮电动车对电池组的技术要求，优选7S9P（7串9并）形成所述标准模块(2)，18650三元锂电芯的标称电压为3.6V，7串为25.2V，2.4Ah的电芯9并容量为19.8Ah，即所述标准模块(2)的电压和容量规格为25.2V19.8Ah；
25.2V19.8Ah的所述标准模块（2）2只串联，则可替代电动自行车上的48V20Ah铅酸电池使用；25.2V19.8Ah的所述标准模块（2）3只串联，然后两个串联的三只标准模块再并联，形成75.6V39.6Ah电池组，则可替代电动三轮车、低速四轮电动车上的72V40Ah铅酸电池组使用；实作证明这样的梯次利用，锂电池组的重量只有相同规格的铅酸电池的四分之一，体积只有相同规格铅酸电池的二分之一；
25.2V19.8Ah的所述标准模块（2）电连接为14串7并电池组，则电动物流轻卡所述电池包（1）规格为352.8V138.6Ah，电池能量为48.9KWh；
步骤3）、根据汽车动力电池包技术要求和第二梯次产品电池组的技术要求设计所述标准模块保护电路板（3），经过分析产品要求，所述标准模块保护电路板（3）的功能应包括过充保护、过放保护、过流或短路保护、温度保护、CAN通讯；
步骤4）、将串并联电芯模组和所述标准模块保护电路板（3）装入所述标准模块壳体（4）形成所述标准模块（2），所述标准模块（2）外部有正极、负极和所述CAN通讯接口（5）；
步骤5）、将所述标准模块（2）装入汽车动力电池PACK箱，14串7并，与所述电池包BMS（7）进行电连接，形成需要的轻卡物流车所述电池包（1）；
步骤6）、轻卡物流车销售市场使用，售后若发生所述电池包（1）出现故障，可以采取更换所述标准模块（2）方式消除故障；
步骤7）、汽车动力电池包退役，拆解下来的所述标准模块（2）可直接应用于电动自行车、电动摩托车、电动三轮车、低速四轮电动车等下一梯次利用产品，具体举例如25.2V19.8Ah的所述标准模块（2）2只串联，则可替代电动自行车上的48V20Ah铅酸电池使用；25.2V19.8Ah的所述标准模块（2）3只串联，然后两个串联的三只标准模块再并联，形成75.6V39.6Ah电池组，则可替代电动三轮车、低速四轮电动车上的72V40Ah铅酸电池组使用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种便于梯次利用的汽车动力锂电池包，其特征在于组成电池包的锂电池标准模块可作为独立商品用作后续梯次利用产品的电池组，汽车动力电池包退役后拆解下来的锂电池标准模块可通过简单的电连接直接应用于第二梯次产品上。
2.根据权利要求1所述一种便于梯次利用的汽车动力锂电池包，其特征在于所述锂电池标准模块标称电压为下一梯次利用产品常用的电压，一般为12V或24V或36V或60V或72V。
3.根据权利要求1所述一种便于梯次利用的汽车动力锂电池包，其特征在于所述锂电池标准模块内置保护电路，基本功能有过充保护、过放保护、过流或短路保护、温度保护。
4.根据权利要求1所述一种便于梯次利用的汽车动力锂电池包，其特征在于所述锂电池标准模块有CAN通讯插口，与电池包BMS通讯连接。
5.根据权利要求1所述一种便于梯次利用的汽车动力锂电池包，其特征在于所述锂电池标准模块可以通过串并联电连接组合成下一梯次产品需要的电压和容量。
6.根据权利要求1所述一种便于梯次利用的汽车动力锂电池包，其特征在于所述锂电池标准模块具有密封外壳体、正极和负极，可独立作为商品。
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