CN208428975U - 一种动力电池系统 - Google Patents

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程从彬
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Abstract

本实用新型公开一种动力电池系统，包括：功率型电池组、容量型电池组、限流器、控制器和功率电路；所述功率型电池组与所述功率电路并联，所述容量型电池组与所述限流器串联之后与所述功率电路并联；所述控制器与所述限流器连接，所述功率电路为能量转换装置；所述功率型电池组包括若干个可充电的功率型单体电池，所述容量型电池组包括若干个可充电的容量型单体电池。本实用新型提供的动力电池系统，采用功率型电池组和容量型电池组在控制器的控制下在协调工作，使动力电池系统不仅可以进行高倍率大电流放电的特性，同时具有容量型电池组容量高，持续放电时间长的优点，可以适应多种工况环境下使用，同时可以明显提高电池的使用寿命。

Description

一种动力电池系统
技术领域
本实用新型涉及可再生能源领域，特别是涉及一种动力电池系统。
背景技术
近年来，动力电池在电动汽车、轨道交通等领域得到了广泛应用。电动汽车的加速功率特性和续航能力是评价动力电池组性能的重要指标。一般情况下，动力电池组都是通过若干个相同性能的单体电池并联和串联组成的，功率型电池具有很小的内阻，可以进行高倍率大电流放电，保证电动汽车的爬坡能力，但是电池容量只能做得很低；容量型电池的内阻很高，容量可以做的很大，可以存储更多的电能，保持较长的续航能力。但是不能进行高倍率大电流放电，甚至会严重影响电池组寿命。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种动力电池系统，既能够进行高倍率大电流放电，又具有较高的电池容量，持续放电时间长。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
一种动力电池系统，包括：功率型电池组、容量型电池组、限流器、控制器和功率电路；所述功率型电池组与所述功率电路并联，所述容量型电池组与所述限流器串联之后与所述功率电路并联；所述控制器与所述限流器连接，所述功率电路为能量转换装置；所述功率型电池组包括若干个可充电的功率型单体电池，所述容量型电池组包括若干个可充电的容量型单体电池。
可选的，所述功率电路为电动机或加热器。
可选的，所述限流器为电子开关。
可选的，所述限流器为线性恒流源或开关式恒流源。
可选的，所述限流器为一只或多只限流电阻。
可选的，所述功率型单体电池为锂离子电池、镍氢电池、镍镉电池、铅酸电池或超级电容器。
可选的，所述容量型单体电池为锂离子电池、镍氢电池、镍镉电池或铅酸电池。
根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：
本实用新型提供的动力电池系统，采用功率型电池组和容量型电池组在控制器的控制下在协调工作，使动力电池系统不仅可以进行高倍率大电流放电的特性，同时具有容量型电池组容量高，持续放电时间长的优点，可以适应多种工况环境下使用，同时可以明显提高电池的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型动力电池系统的实施例1的结构连接图；
图2为本实用新型动力电池系统的实施例2的结构连接图；
图3为本实用新型动力电池系统的实施例3的结构连接图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型的目的是提供动力电池系统，既能够进行高倍率大电流放电，又具有较高的电池容量，持续放电时间长。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
实施例1
如图1所示，本实施例提供的动力电池系统，由功率型电池组B1、容量型电池组B2、限流器X、控制器K和功率电路P组成。功率型电池组B1是由若干个功率型单体电池通过串联/并联组成，保证电动汽车的爬坡能力。容量型电池组B2是由若干个容量型单体电池通过串联/并联组成，保证电动汽车的续航能力。功率型电池组B1直接并联在功率电路P中，容量型电池组B2经过限流器X再并联在功率电路P两端，限流器X的电流大小由控制器K进行控制。
动力电池系统的电池容量是指电池在常温环境温度下，以1h倍率放电至终止电压时所应提供的电量，通常称为1倍率或者1C，单位为安时(Ah)。电动汽车在行驶过程中的动力电池系统可以分为在高倍率放电工况和高容量放电工况。高倍率放电工况是电动汽车在启动、加速和爬坡过程中，放电电流大于等于1C的工况；高容量放电工况是电动汽车在正常行驶巡航速度过程中，放电电流小于1C的工况。
当动力电池系统在高倍率放电工况下，直接由功率型电池组B1输出全部或者大部分电流，由于功率型电池组B2具有较低的内阻，完全可以满足大电流输出的需要，保证了电动汽车的爬坡能力，但是不能持续很长时间。在实际工作一般情况下，大电流需求都不会很长时间，大电流结束后，容量型电池组B2经过限流器X给功率型电池组B1充电或向功率电路P直接输出电流。
当动力电池系统在高容量放电工况下，工作电流较小，容量型电池组B2经过限流器X输出到功率电路P，由于容量型电池组B2是由若干个大容量型单体电池通过串联/并联组成的，容量较大，保证了较长的放电时间，达到了较长的续航里程的目的。
其中，功率型电池组B1可以由锂离子电池、镍氢电池、镍镉电池、铅酸电池、超级电容器、或其他可充电的二次电池组成。功率型电池的比功率应符合国家或IEC相关标准。
容量型电池组B2可以由锂离子电池、镍氢电池、镍镉电池、铅酸电池或其他可充电的二次电池组成。
限流器X可以采用电子开关，通过控制电子开关的占空比，控制容量型电池组B2的电流。也可采用线性恒流源或开关式恒流源控制容量型电池组B2的电流。也可以采用一只或多只限流电阻串并联达到限流作用。
控制器K，是整个系统的控制装置，指挥限流器X根据不同的工况要求(高倍率放电工况是放电电流大于等于1C的工况；高容量放电工况是放电电流小于1C的工况)给出所需要的电流，控制器K可以采用可编程序控制器PC，具有信号处理功能的其他装置也是可以被应用于本发明中，例如：工业控制机，数字信号处理器DSP。以及其他系列的单片机嵌入式系统。
功率电路P是一种能量转换装置，可以是电动机，加热器，或其他电能机械能、电能热能、电能化学能转换装置。
本实用新型提供的动力电池系统，采用功率型电池组和容量型电池组在控制器的控制下在协调工作，使动力电池系统不仅可以进行高倍率大电流放电的特性，同时具有容量型电池组容量高，持续放电时间长的优点，可以适应多种工况环境下使用，同时可以明显提高电池的使用寿命。
实施例2
如图2所示：功率型电池组B1是由功率型18650型号1.5Ah/3.2V磷酸铁锂单体电池16支串联组成；容量型电池组B2是由26650型号4.5Ah/3.6V镍钴锰单体电池14支串联组成，限流器采用ZM20-12ET开关式受控恒流源H，受控输出电流范围1-10A，电流准确度1.0％，可以接受控制器K的控制信号，准确控制输出电流。控制器K采用数字信号处理器DSP。数字信号处理器DSP由大规模或超大规模集成电路心片组成、用来完成信号处理任务的处理器。为了实现快速计算功能，数字信号处理器DSP采用了TMS320F2812DSP应用系统板，TMS320F2812DSP应用系统板带有数模转换器与模数转换器，因此是一种可以完成限流功能的优选的控制装置。功率电路P采用电动机，是一种最常用的电能机械能转换装置，可以是电动汽车驱动电机，电动船的螺旋桨驱动电机，电动工具电机等。例如当电动汽车上坡时，需要很大的工作电流，这时功率型电池组B1所提供的大电流可以满足要求，当平路或下坡时，电流很小，此时容量型电池组B2通过限流器给功率型电池组B1充电，准备下一次上坡时再用，由于容量型电池组容量B2很大，可以多次给功率型电池组B1充电，达到了大功率输出和长续驶里程使用的目的。
实施例3：
如图3所示：功率型电池组B1由20只GHC系列2.7V2.5F超级电容器串联组成；容量型电池组B2是由32650型号镍钴铝6.5Ah/3.6V单体电池10支串联组成，限流器采用2欧姆10W线绕电阻R。功率电路P采用小型电钻电动机。当电动工具钻孔时，需要很大的工作电流，这时功率型电池组B1所提供的大电流可以满足要求，当电钻拔出或寻找另一个钻孔位置间隔时间，电钻处于空载状态，电流很小，此时容量型电池组B2通过限流器X给功率型电池组B1充电，准备下一次钻孔大电流应用，由于容量型电池组B2容量很大，可以多次给功率型电池组B1充电，保证了长时间的应用。达到了大功率和长时间使用的目的，这里值得注意的是：单独使用容量型电池组B2不能提供出大电流，因此电钻力矩太小不能满足使用要求，同理单独使用功率型电池组B1只能钻几个孔就需要充电，也不能满足使用要求。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (7)

1.一种动力电池系统，其特征在于，包括：功率型电池组、容量型电池组、限流器、控制器和功率电路；所述功率型电池组与所述功率电路并联，所述容量型电池组与所述限流器串联之后与所述功率电路并联；所述控制器与所述限流器连接，所述功率电路为能量转换装置；所述功率型电池组包括若干个可充电的功率型单体电池，所述容量型电池组包括若干个可充电的容量型单体电池。
2.根据权利要求1所述的动力电池系统，其特征在于，所述功率电路为电动机或加热器。
3.根据权利要求1所述的动力电池系统，其特征在于，所述限流器为电子开关。
4.根据权利要求1所述的动力电池系统，其特征在于，所述限流器为线性恒流源或开关式恒流源。
5.根据权利要求1所述的动力电池系统，其特征在于，所述限流器为一只或多只限流电阻。
6.根据权利要求1所述的动力电池系统，其特征在于，所述功率型单体电池为锂离子电池、镍氢电池、镍镉电池、铅酸电池或超级电容器。
7.根据权利要求1所述的动力电池系统，其特征在于，所述容量型单体电池为锂离子电池、镍氢电池、镍镉电池或铅酸电池。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111478401A (zh) * 2020-05-09 2020-07-31 郑州正方科技有限公司 电池组放电功率控制系统及方法

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