[发明专利]轻型电动车用高空间利用率的多功能锂离子电池储能系统

说明书

本发明涉及轻型电动车用的高空间利用率的多功能锂离子电池储能系统，包括具有安装腔的箱体、装置于箱体安装腔内的电池模组、与电池模组电路连接的充放电插装口，电池模组由四个或八个电池单元串联成组形成，电池单元为容量100Ah到300Ah之间的大容量方形铝壳电芯做成的锂离子电池单体，且电池模组与充放电插装口电路连接的输出电路中设有升压模块，箱体内壁与电池模组之间设有减震结构。本发明采用大容量方形铝壳电芯和升压模块结构，使本发明在达到现有电动自行车新国标电机驱动电压不低于48V标准的同时，又大大减少了串联电芯的个数和提高了使用的安全性，具有高体积能量密度、高安全性、长寿命、低成本、应用范围广等特点。

技术领域

本发明涉及新能源锂离子电池领域,特别是一种轻型电动车用的高空间利用率的多功能锂离子电池储能系统。

背景技术

对于电动车而言（包含电动自行车、电动摩托车、电动三轮车、电动四轮车等），一般情况下，电机驱动电压不低于48V，锂离子单体电芯的额定电压一般为3.0 V到4.4 V之间。为了达到48V的输出电压，需要将十多个单体电芯进行串联（如磷酸铁锂电芯需要16个电芯串联，三元锂芯需要15个电芯串联），对于要求更高输出电压的电动摩托车，电机则需要更多的电芯串联个数。而单体大容量100Ah到300Ah之间的方形铝壳电池体积比较大, 直接通过十几个电芯串联成组后的电池组体积远远超过了电动自行车或者电动摩托车车架所能容纳的空间，导致电池组和车架的尺寸匹配出现问题。

申请号为201110297192.3的专利和申请号为201180069814.5的专利申请公开了一种电动自行车用电池组。这两项发明技术均使用了扁形覆膜软包电芯单体进行电池成组，通过多个电芯的串联来实现驱动电动自行车的功能。然而这两项发明专利技术存在的问题如下：

（1）单体电池容量小，铝塑膜软包单体电芯由于铝塑膜冲坑深度的限制导致单体容量无法做大。一般而言,软包单体电芯的容量为20到30Ah。

（2）串联电芯个数多，为了实现驱动电动自行车的功能，电池组电压需要达到不低于48V的电压，由于单体额定电压一般在3V到4V之间，成组的单体电芯个数必须达到15或16个，导致电池组体积大。

（3）续航较短，由于单体电芯容量比较小，多个单体串联后的电池组能够达到48V30Ah,电动自行车续航约为100km到80km，无法实现大于200km的长续航能力，比如及时配送行业要求新国标电动自行车电池充满电后续航可以达到200km。

（4）成组后由于电池单体数量比较多，在电池组整个生命周期内的老化过程中，单体电芯之间的不一致性给整个电池组的使用寿命带来极大挑战，以致电池寿命只有1至2年，较短的电池寿命使得电池的使用成本较高。

（5）为了追求比较高的能量密度，软包电芯通常选择使用镍钴锰酸锂正极三元材料体系，三元锂离子电池的热稳定性比较差，牺牲了一定的安全性，给广大使用锂离子电池的消费者安全带来一定的隐患。

（6）电池单体数量多，导致电池系统空间利用率较低，体积能量密度较低。

电动自行车新国标：是指2019年4月15日，中国正式实施的GB 17761-2018 《电动自行车安全技术规范》,该新国家标准要求整车质量（含电池）小于等于55kg，电机功率小于等于400W,蓄电池标称电压小于等于48V,必须具有脚踏骑行功能。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种在达到现有电动自行车新国标电机驱动电压不低于48V标准的同时，又大大减少了串联电芯的个数，并且具有高空间利用率、高体积能量密度、高安全性、长寿命、长续航、低成本、应用范围广等特点的多功能锂离子电池储能系统。该锂离子电池储能系统具有多功能用途，除了用于轻型电动车领域外，还可以用于普通家用电器和户外电源等。

本发明的技术方案是：