[实用新型]多电池组电动汽车动力电池系统

说明书

一、技术领域：本实用新型涉及一种电动汽车动力电池，特别是涉及一种多电池组电动汽车动力电池系统。

二、背景技术：电动汽车由于其环保、节能、效率高等特点受到日益广泛的关注。但是作为电动汽车关键部件之一的动力电池，目前还没有一种理想的能够满足电动汽车动力电池的高倍率放电性能、高倍率充电性能、高输出电压、高荷电容量等技术要求的动力电池系统。目前，电动汽车动力电池已成为制约电动汽车普及和发展的一大瓶颈。

在电动汽车等应用技术领域，可以作为车载动力的电池类型很多，主要有铅酸电池、镉镍电池、镍氢电池、锂离子电池、锌-空气电池和超级电容器等。镉镍电池的高功率输出特性很好，早已使用于电动汽车动力。镉镍电池当其荷电态SOC＝100％时，在15秒内输出功率密度可达到500W/kg；即使SOC＝50％时也可以达到250W/kg。此外，它的低温放电特性和循环寿命都很好，均可以满足实验设计(DOE)的要求。它在荷电态为30-70％范围内的充电接受能力也是非常好的。但是镉镍电池的比能量不是很高，限制了它在电动汽车上的应用。

铅酸电池至今已有100多年的历史，是价格最便宜、技术最成熟的电池。最早的电动汽车就是采用铅酸电池作为能源的。它的比能量只有40-50W.h/kg；比功率有400-450W/kg。但是它们之间的平衡关系却是位居各种蓄电池之上。例如它的荷电态从100％降到50％时，其输出比功率仍然可以达到350W/kg。远优于镉镍电池盒镍氢电池。因此，从比能量与比功率关系的角度来看，这种电池满足了DOE的下线要求。同时，铅酸电池的高温(52℃)和低温(-20℃)状态下的输出功率、比能量、充电接受能力、循环寿命、自放电等特性均满足DOC的要求。

日本本田公司把6.25Ah圆柱形D镍氢电池用于Prinus混合型电动汽车。这是在混合型电动汽车上实验过最多的一种电池，也是比较成熟的一种电池。镍氢电池之所以受到电动汽车行业的青睐，首先在于它具有600-900W/kg的高功率密度，甚至在SOC＝50％时也具有很好的充电接受能力。然而镍氢电池在高功率输出时其比能量却下降得很快，即使在允许的SOC变化范围内也难于满足DOE提出的300-400V的要求。

新开发的磷酸铁锂电池是用磷酸铁锂(LiFePO4，简称LFP)材料作电池正极的锂离子电池，它是锂离子电池家族的新成员。磷酸铁锂电池的主要优势体现在：1)使用安全，磷酸根化学键的结合力比传统的过渡金属氧化物结构化学键强，所以结构更加稳定，并且不易释放氧气，完全解决了钴酸锂和锰酸锂的安全隐患问题，磷酸铁锂电池是目前全球唯一绝对安全的锂离子电池，在高温下的稳定性可达400-500℃，保证了电池内在的安全性；不会因过充、温度过高、短路、撞击而产生爆炸或燃烧；2)电池寿命超长，循环使用次数高，在室温下1C充放电循环2000次，容量保持率80％以上；是当前锂离子电池的2倍以上；3)该电池不含任何重金属与稀有金属(镍氢电池需稀有金属)，无毒(SGS认证通过)，无污染，符合欧洲RoHS规定，为绝对的绿色环保电池；4)该电池重量很轻，是铅酸电池的1/3，镍氢电池的63％；5)放电平台稳定，可满足大电流高功率充放电高倍率放电特性：10C充放电效率达到96％以上，容量保持率90％以上，可实现10C放电；6)电池自放电小，无记忆效应；可充电池在经常处于充满不放完的条件下工作，容量会迅速低于额定容量值，这种现象叫做记忆效应。像镍氢、镍镉电池存在记忆效应，而磷酸铁锂电池无此现象，电池无论处于什么状态，可随充随用，无须先放完再充电；7)该电池快速充电特性优，2C快充半小时充足95％；8)工作温度范围宽广(-20℃-+75℃)，有耐高温特性，磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃，而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。

由于磷酸铁锂电池先天性的结构稳定特性，特别是在安全性和循环性能方面具有无可比拟的优势，所以采用磷酸铁锂正极材料的电池主要应用于大型电动车辆(火车、公交车、叉车、景点游览车、混合动力车和纯电动车等)和军事、航天领域(轮船、潜艇、装甲车、火箭、太空车等)。但是，磷酸铁锂导电性差、锂离子扩散速度慢。高倍率充放电时，实际比容量低，这个问题是制约磷酸铁锂锂离子电池产业发展的一个难点。

三、实用新型内容：

本实用新型针对现有技术不足，提出一种多电池组电动汽车动力电池系统，混合使用铅酸电池、镉镍或镍氢电池和磷酸铁锂锂离子电池，扬长避短，能够满足电动汽车动力电池的高倍率放电性能、高荷电容量等技术要求。

本实用新型所采用的技术方案：