CN102024982B - 混合电池装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合电池装置，包括：锂电池组，多个锂电池通过串联和/或并联形成锂电池组；铅酸电池组，多个铅酸电池通过串联和/或并联形成铅酸电池组；其中，锂电池组与铅酸电池组并联。通过该技术方案，使用铅酸电池组可以缓冲充放电对锂电池造成的大电流冲击，并可以在锂电池充电至恒压时，吸收过量的充电电流。

Description

混合电池装置
技术领域
本发明涉及电池技术，具体而言，涉及一种混合电池装置。
背景技术
由于锂离子电池(可简称为锂电池)的特有的性能优势，其已在便携式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。目前开发的大容量锂电池已在电动汽车中开始试用，预计将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一，并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。随着能源的紧缺和世界的环保方面的压力，锂电池现在被广泛应用于电动车行业，而特别是磷酸铁锂材料电池的出现，使锂电池具有优良的贮存性能和长的循环寿命。
锂电池的具有以下优点：
1、具有更高的能量重量比、能量体积比；
2、电压高，单节锂电池电压为3.6V，约等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压；
3、自放电小，可长时间存放，这是锂电池最突出的优越性；
4、超长寿命，长寿命铅酸电池的循环寿命在200次左右，最高也就300次，而锂动力电池，循环寿命达到300次以上，标准充电(5小时率)使用，最高可达到500次，综合考虑，性能价格比将为铅酸电池的2倍以上。
同时，锂电池的具有以下缺点：
1、锂电池安全性能较差；
2、锂电池大电流能力较差，大电流放电或充电时容易使隔膜击穿，使锂电池破损；
3、充电压过高容易使锂电池鼓胀，造成无法使用，使用中需要保护板。
根据上述内容可知，需求一种的方式，能够保证对锂电池的充分使用，又可以避免充电和放电过程中锂电池可能受到的损害。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种方式，能够保证对锂电池的充分使用，又可以避免充电和放电过程中锂电池可能受到的损害。
有鉴于此，本发明公开了一种混合电池装置，包括：锂电池组，多个锂电池通过串联和/或并联形成锂电池组；铅酸电池组，多个铅酸电池通过串联和/或并联形成铅酸电池组；其中，所述锂电池组与所述铅酸电池组并联。通过该技术方案，使用铅酸电池组可以缓冲充放电对锂电池造成的大电流冲击，并可以在锂电池充电至恒压时，吸收过量的充电电流。
在上述技术方案中，优选地，所述锂电池组与所述铅酸电池组的电压相同。
在上述技术方案中，优选地，所述锂电池组中，多个并联的锂电池形成并联锂电池组，多个并联锂电池组进行串联以形成所述锂电池组；所述铅酸电池组中，多个并联的铅酸电池形成并联铅酸电池组，多个并联铅酸电池组串联连接以形成所述铅酸电池组。
在上述技术方案中，优选地，所述多个并联锂电池组中的锂电池数量相同，所述多个并联铅酸电池组中的铅酸电池数量相同。
在上述技术方案中，优选地，所述锂电池组与所述铅酸电池组之间连接有至少一个均衡电阻，使通过所述至少一个均衡电阻分割的所述锂电池组中的一部分锂电池与对应的所述铅酸电池组中的一部分铅酸电池并联且电压相同。通过该技术方案，使用均衡电阻连接锂电池组和铅酸电池组，可以以更小的单元调节锂电池组和铅酸电池组之间的电能，更有利于锂电池组的保护。
在上述技术方案中，优选地，所述锂电池组中的一部分锂电池的电压为所述锂电池组中的锂电池的电压与所述铅酸电池组中的铅酸电池的电压的最小公倍数。
在上述技术方案中，优选地，单独对所述锂电池组充电以对所述混合电池装置充电。通过该技术方案，锂电池组在混合电池装置内对铅酸电池组充电。
在上述技术方案中，优选地，所述锂电池组在充电时，从所述混合电池装置中分离出来。通过该技术方案，由于锂电池组重量较轻，提行方便，单独对锂电池组充电更方便快捷。
在上述技术方案中，优选地，同时对所述锂电池组和所述铅酸电池组充电以对所述混合电池装置充电。
在上述技术方案中，优选地，CPb＝(1/4～1/2)Cli，其中CPb为所述铅酸电池组的电池容量，所述Cli为所述锂电池组电池容量。通过该技术方案，既保证了铅酸电池组能为锂电池组缓冲大电流，又保证了不会造成混合电池装置过重。
通过上述技术方案，可以实现一种混合电池装置，其既具有锂电池的高能量重量比和能量体积比、电压高、放电小、寿命长等优点，又消除了锂电池在充放电容易出现损坏的缺点。
附图说明
图1是根据本发明的混合电池装置的示意图；
图2A是根据本发明的一个实施例的混合电池装置的示意图；
图2B是根据本发明的一个实施例的混合电池装置的示意图；
图3是根据本发明的一个实施例的混合电池装置中锂电池组和铅酸电池组的充电示意图；
图4是根据本发明的一个实施例的混合电池装置的放电示意图和其中铅酸电池组的放电示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。
图1是根据本发明的混合电池装置的示意图。
如图1所示，本发明提供了一种混合电池装置100，包括：锂电池组102，多个锂电池通过串联和/或并联形成锂电池组102；铅酸电池组104，多个铅酸电池通过串联和/或并联形成铅酸电池组104；其中，所述锂电池组102与所述铅酸电池组104并联。通过该技术方案，使用铅酸电池组可以缓冲充放电对锂电池造成的大电流冲击，并可以在锂电池充电至恒压时，吸收过量的充电电流。
在上述技术方案中，所述锂电池组102与所述铅酸电池组104的电压相同。
在上述技术方案中，所述锂电池组102中，多个并联的锂电池形成并联锂电池组，多个并联锂电池组进行串联以形成所述锂电池组102；所述铅酸电池组101中，多个并联的铅酸电池形成并联铅酸电池组，多个并联铅酸电池组串联连接以形成所述铅酸电池组104。
在上述技术方案中，所述多个并联锂电池组中的锂电池数量相同，所述多个并联铅酸电池组中的铅酸电池数量相同。
在上述技术方案中，所述锂电池组102与所述铅酸电池组104之间连接有至少一个均衡电阻，使通过所述至少一个均衡电阻分割的所述锂电池组102中的一部分锂电池与对应的所述铅酸电池组104中的一部分铅酸电池并联且电压相同。通过该技术方案，使用均衡电阻连接锂电池组和铅酸电池组，可以以更小的单元调节锂电池组和铅酸电池组之间的电能，更有利于锂电池组的保护。
在上述技术方案中，所述锂电池组102中的一部分锂电池的电压为所述锂电池组102中的锂电池的电压与所述铅酸电池组104中的铅酸电池的电压的最小公倍数。
在上述技术方案中，单独对所述锂电池组102充电以对所述混合电池装置100充电。通过该技术方案，锂电池组在混合电池装置内对铅酸电池组充电。
在上述技术方案中，所述锂电池组102在充电时，从所述混合电池装置100中分离出来。通过该技术方案，由于锂电池组重量较轻，提行方便，单独对锂电池组充电更方便快捷。
在上述技术方案中，同时对所述锂电池组102和所述铅酸电池组104充电以对所述混合电池装置100充电。
在上述技术方案中，CPb＝(1/4～1/2)Cli，其中CPb为所述铅酸电池组104的电池容量，所述Cli为所述锂电池组102电池容量。通过该技术方案，既保证了铅酸电池组能为锂电池组缓冲大电流，又保证了不会造成混合电池装置过重。
图2A是根据本发明的一个实施例和混合电池装置的示意图。
选取一种元件与锂电池配合使用，使其分担锂电池的工作中的大电流，又可以保护锂电池不受其损坏。
1、超级电容：超级电容在其额定电压范围内可以被充电至任意电位，且可以完全放出。但高频率的快速充放电会导致电容器内部发热，容量衰减，内阻增加，在某些情况下会导致电容器性能崩溃。而且超级电容的能量小，大电流放电大约5-10s。
2、铅酸电池：重量比能量较小，大电流功率较大，可以提供25s的大功率放电。与锂电池同等型号的铅酸电池析气电压较高。
所以，放弃超级电容而选择铅酸电池组配合锂电池组使用。将锂电池组202、铅酸电池组204并联使用，简单方便。
其中，铅酸电池和锂电池的选择原则为：
1、实现最大程度使锂电池工作在适合状态目的为原则，普通铅酸蓄电池短时间能够提供0.25小时放电率的放电电流，为普通锂电池放电时电池容量的1/4，对于铅酸电池组和锂电池组(Cpb为铅酸电池组容量，Cli为锂电池组容量)，当Cpb≥1/4Cli铅酸电池组可以很好的在初期为锂电池组分担大电流；
2、由条件1可知Cpb增大时在短时间内为锂电池组分担电流的能力就越强，但铅酸电池组容量越大重量越重，造成电池包质量过重，性价比下降，综合考虑应选取Cpb≤1/2Cli。
综合以上条件本发明铅酸电池组与锂电池组的电池容量选择原则为Cpb＝(1/2～1/4)Cli。
将锂电池组和铅酸电池组的混合电池装置可以采用不同的充电方式：
1、采用锂电池组和铅酸电池组共同充电，其优点为能使铅酸电池组和锂电池组同时充满，使混合电池装置的作用发挥到最大效果。
2、采用锂电池组单独充电，其优点为锂电池组重量较轻、能量重量比较高，提行方便，锂电池充电完毕后，可以在混合电池装置内为铅酸电池充电。
图2B是根据本发明的一个实施例的混合电池装置的示意图。
如图2所示，取锂电池组202中的锂电池、铅酸电池组204的铅酸电池的电压的最小公倍数，并根据该电压最小公倍数使用均衡电阻206连接锂电池组202和铅酸电池组204。例如，如果单节锂电池为3.2V，单节铅酸电池为2V，则取电压最小公倍数为16V，以16V为单位使用均衡电阻206连接锂电池组202和铅酸电池组204，使得锂电池组202中电压为16V的一部分锂电池与铅酸电池组204中电压为16V的一部分铅酸电池并联。采用该技术方案，使得可以以更小的单元调节锂电池组和铅酸电池组之间的电能，更有利于锂电池组的保护。
图3是根据本发明的一个实施例的混合电池装置中锂电池组和铅酸电池组的充电示意图。
如图3所示，在混合装置中接收到大电流时(如充电初期)，铅酸电池组接收电流能力较强，首先接收电流，使锂电池组免受大电流的冲击，起到了保护锂电池组的作用，而在充电末期，锂电池组的电压达到恒压段时，铅酸电池组可以很好地吸收充电电流，以有效地保护锂电池组。图中，302是锂电池组的充电曲线，304是铅酸电池组的充电曲线。
图4是根据本发明的一个实施例的混合电池装置的放电示意图和其中铅酸电池组的放电示意图。
如图4所示，混合电池装置放电时，铅酸电池组初期和末期放电电流比锂电池组大(也即要比混合电池装置大)，这将有效地让锂电池组工作在稳定的放电环境下，减少了电流突变对锂电池组的冲击。图中，402为铅酸电池组的放电曲线，404为混合电池装置(锂电池组与铅酸电池组)的放电曲线。
结合图3中的实施例，铅酸电池组对电流突变的缓冲作用，可以有效地防止锂电池受到大的反充电电流的冲击，如下表实验数据所示：
  实验次数  铅酸电池组吸收电流(A)  锂电池吸收电流(A)
  1   5.2   4.9
  2   5.5   3.5
  3   5.5   3.5
  4   5.5   3.9
  5   5.1   4.7
6 4.9 5.1
  7   5.4   3.8
  8   5.4   4.2
  9   5.5   4.8
  10   5.3   4.5
根据上表，可以发现铅酸电池组对电流的吸收要高于锂电池组队电流的吸收，所以，使用铅酸电池组能够很好地消除反充电电流对锂电池组的冲击。
综上所述，根据本发明的技术方案，可以实现一种混合电池装置，将锂电池组和铅酸电池组混合使用，其既具有锂电池的高能量重量比和能量体积比、电压高、放电小、寿命长等优点，又消除了锂电池在电流突变时容易出现损坏的缺点。
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 (7)

1.一种混合电池装置，其特征在于，包括：
锂电池组，多个锂电池通过并联，或串联与并联结合的方式形成锂电池组；
铅酸电池组，多个铅酸电池通过并联，或串联与并联结合的方式形成铅酸电池组；
其中，所述锂电池组与所述铅酸电池组并联，
所述锂电池组与所述铅酸电池组之间连接有至少一个均衡电阻，使通过所述至少一个均衡电阻分割的所述锂电池组中的一部分锂电池与对应的所述铅酸电池组中的一部分铅酸电池并联且电压相同,所述锂电池组中的一部分锂电池的电压为所述锂电池组中的锂电池的电压与所述铅酸电池组中的铅酸电池的电压的最小公倍数。
2.根据权利要求1所述的混合电池装置，其特征在于，所述锂电池组与所述铅酸电池组的电压相同。
3.根据权利要求1所述的混合电池装置，其特征在于，所述锂电池组中，多个并联的锂电池形成并联锂电池组，多个并联锂电池组进行串联以形成所述锂电池组；
所述铅酸电池组中，多个并联的铅酸电池形成并联铅酸电池组，多个并联铅酸电池组串联连接以形成所述铅酸电池组。
4.根据权利要求1所述的混合电池装置，其特征在于，单独对所述锂电池组充电以对所述混合电池装置充电。
5.根据权利要求4所述的混合电池装置，其特征在于，所述锂电池组在充电时，从所述混合电池装置中分离出来。
6.根据权利要求1所述的混合电池装置，其特征在于，同时对所述锂电池组和所述铅酸电池组充电以对所述混合电池装置充电。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的混合电池装置，其特征在于，CPb=（1/4～1/2）Cli，其中CPb为所述铅酸电池组电池容量，所述Cli为所述锂电池组电池容量。
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