CN111002842A - 不同电池配合的方法、应用于车辆的控制方法及电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种不同电池配合的方法，低倍率充放电时，使用第一类型电池实现；高倍率充电时，使用第二类型电池进行充电，第二类型电池向第一类型电池进行低倍率充电；高倍率放电时，第一类型电池进行低倍率放电，第二类型电池进行高倍率放电。控制方法，S1、第一类型电池与第二类型电池同时启动进行供电；S2、判断运行速度是否大于速度阈值，若是则进入步骤S3，若否则继续当前状态；S3、第一类型电池单独供电，第二类型电池给第一类型电池充电；S4、第二类型电池充电；S5、判断运行速度是否大于速度阈值，若是第一类型电池供电，若否同时供电；S6、车辆熄火不再供电。通过两者配合使用提高电池的使用寿命，降低成本，提高安全性能。

Description

不同电池配合的方法、应用于车辆的控制方法及电池组
技术领域
本发明涉及电池使用控制技术领域，尤其是涉及一种不同电池配合的方法、应用于车辆的控制方法及电池组。
背景技术
随着科技的进步，利用电池作为能量来源，可以得到具有稳定电压，稳定电流，长时间稳定供电，受外界影响很小的电流，并且电池结构简单，携带方便，充放电操作简便易行，不受外界气候和温度的影响，性能稳定可靠，在现代社会生活中的各个方面发挥有很大作用。
目前电池的应用领域较为广泛，而电池根据其组成不同具有不同的特性，例如充放电特性，有的电池可以进行高倍率的充放电，而有的电池只能进行低倍率的充放电，故在使用电池时，需要根据具体的工况进行选择，由于两者成本相差较大，故导致使用电池的成本升高。
目前针对有轨电车逐渐采用能量密度更高的，环保性好的锂电池作为动力电源，锂电池是将数百甚至上千块单体电池划分为若干个电池单元，经串、并联后形成高压、大电流的电池组，为了更好的节约能源，现在靠动力电池回收制动产生的电量，在回收制动产生电量时，会产生大倍率充电，并且充电电压不稳，影响电池寿命，造成电池安全隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种不同电池配合的方法、应用于车辆的控制方法及电池组，实现两种不同类型电池的混用，将两种不同类型的电池优点集合使用，提高电池的寿命，提高安全性能。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种不同电池配合的方法，由至少两组不同类型的电池组成，分别为第一类型电池与第二类型电池，当低倍率充放电时，使用第一类型电池实现；当进行高倍率充电时，使用第二类型电池进行高倍率充电，所述的第二类型电池转化为恒压电源向第一类型电池进行低倍率充电；当进行高倍率放电时，所述的第一类型电池进行低倍率放电，第二类型电池进行高倍率放电，两者结合实现高倍率放电。
一种基于不同电池配合应用于车辆的控制方法，所述的第一类型电池与第二类型电池为一个电池组，并通过同一个BMS控制单元进行控制，控制方法的步骤为，
S1、车辆启动，BMS控制单元控制第一类型电池与第二类型电池同时启动进行放电，为车辆动力进行供电；
S2、车辆的中控***检测车辆的运行速度并与预先设置的速度阈值进行判断处理，判断运行速度是否大于速度阈值，若是则进入步骤S3，若否则继续当前状态；
S3、切断第二类型电池，使其不再继续给车辆动力供电，而由第一类型电池单独供电，同时，第二类型电池转化为恒压电源给第一类型电池低倍率充电；
S4、当BMS控制单元接收到制动信号时，BMS控制单元控制第二类型电池接收制动时产生的电量进行高倍率充电；
S5、制动后判断车辆的运行速度是否大于速度阈值，若是继续采用第一类型电池单独供电，若否则第一类型电池与第二类型电池同时进行供电；
S6、车辆熄火，则第一类型电池与第二类型电池断开不再供电。
进一步具体的，在所述的步骤S3中，预先设置第二类型电池的电量阈值，在第二类型电池向第一类型电池放电过程中，判断第二类型电池内的电量是否小于电量阈值，若是则断开第二类型电池不再进行放电，若否则继续放电状态。
进一步具体的，所述的电量阈值为总电量的20％。
进一步具体的，所述的速度阈值为45km/h。
进一步具体的，在所述的步骤S3中第二类型电池通过DC/DC转化模块提供稳定的恒压电源。
进一步具体的，所述的第一类型电池为磷酸铁锂电池，所述的第二类型电池为钛酸锂电池。
进一步具体的，该控制方法应用于有轨电车、汽车或者火车。
一种电池组，该电池组包括磷酸铁锂电池、钛酸锂电池、用于控制的BMS控制单元，所述的钛酸锂电池与磷酸铁锂电池连接于车辆的动力装置，所述的BMS控制单元接收车辆的制动信号。
本发明的有益效果是：采用上述配合方式，集合了第一类型电池与第二类型电池自身的优点使用，第一类型电池适合低倍率充放电，第二类型电池适合高倍率充放电，由于其价格相差较大，通过两者配合使用能够提高电池的使用寿命，降低成本，同时提高电池的安全性能。
附图说明
图1是本发明不同电池配合的方法使用示意图；
图2是本发明基于不同电池配合应用于车辆的控制示意图；
图3是本发明电池组的结构示意图。
图中：
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示一种不同电池配合的方法，由至少两组不同类型的电池组成，两组不同类型的电池分别为第一类型电池与第二类型电池，第一类型电池为适合低倍率充放电且价格便宜，第二类型电池为适合高倍率充放电且价格较高；当低倍率充放电时，使用第一类型电池实现；当进行高倍率充电时，使用第二类型电池进行高倍率充电，所述的第二类型电池转化为恒压电源向第一类型电池进行低倍率充电；当进行高倍率放电时，所述的第一类型电池进行低倍率放电，第二类型电池进行高倍率放电，两者结合实现高倍率放电；在使用过程中也可以根据需要添加第三类型电池、第四类型电池以及更多类型电池，而添加的其他类型电池需要根据该种类型电池本身特性进行使用。
基于上述第一类型电池与第二类型电池之间的配合，将其应用于各种用电车辆上，例如电动汽车、有轨电车以及高速列车等。
上述不同电池配合应用于车辆的控制方法，所述的第一类型电池与第二类型电池为一个电池组，并通过同一个BMS控制单元进行控制，第一类型电池选择磷酸铁锂电池，第二类型电池选择钛酸锂电池，该控制方法的步骤为，
S1、车辆启动，BMS控制单元控制第一类型电池与第二类型电池同时启动进行放电，为车辆动力进行供电，此时为高倍率放电过程，第一类型电池进行低倍率放电，第二类型电池进行高倍率放电，两者结合实现了车辆在启动时，所需使用的较大电量。
S2、车辆本身自带的中控***对车辆的运行速度进行检测，并与预先设置在中控***内的速度阈值进行判断处理，该速度阈值为45km/h，判断运行速度是否大于速度阈值，若是则说明车辆速度可以进行缓慢增加或者不增加，进入步骤S3；若否则说明车辆速度还需继续上升，故需要继续当前状态进行高倍率放电。
S3、此时，电池组可以进行低倍率放电，切断第二类型电池，使其不再继续给车辆动力供电，而由第一类型电池单独供电；同时，第二类型电池通过DC/DC转化模块提供稳定的恒压电源给第一类型电池低倍率充电，即第二类型电池放电给第一类型电池充电，为了不使第二类型电池过放电，预先设置第二类型的电量阈值，该电量阈值为总电量的20％，在第二类型电池向第一类型电池放电过程中，判断第二类型电池内的电量是否小于电量阈值，若是则说明第二类型电池的电量较低，不宜继续放电，此时断开第二类型电池，若否则说明第二类型电池的电量充足，可以继续保持放电状态。
S4、车辆减速开始进行制动，当BMS控制单元接收到制动信号时，BMS控制单元控制第二类型电池接收制动时产生的电量进行高倍率充电，在制动过程中会产生大量不稳定的电能，由于第二类型电池采用的为钛酸锂电池，而钛酸锂电池由于其自身特性可以高倍率充放电，最高充放电倍率可以达到50C，采用此类型电池回收电量可以更安全可靠。
S5、制动后判断车辆的运行速度是否大于速度阈值，若是则说明车辆还处于高速运行中，进行低倍率放电即可满足车辆运行，此时继续采用第一类型电池单独供电即可，若否则说明车辆已经降为低速运行，此时车辆需要继续加速，需要进行高倍率放电，采用第一类型电池与第二类型电池同时进行供电。
S6、车辆熄火，则第一类型电池与第二类型电池断开不再供电。
基于上述应用于车辆的控制方法而形成一种电池组，该电池组包括至少一组磷酸铁锂电池、至少一组钛酸锂电池、用于控制磷酸铁锂电池与钛酸锂电池的BMS控制单元，所述的钛酸锂电池与磷酸铁锂电池连接于车辆的动力装置并向该动力装置进行供电，所述的BMS控制单元接收车辆的制动信号后对钛酸锂电池与磷酸铁锂电池进行充放电控制。
上述电池组以及控制方法应用有轨电车，有轨电池内的动力电池采用磷酸铁锂电池，而钛酸锂电池采用其可以进行高倍率充放电功能作为磷酸铁锂电池过渡以及辅助，磷酸铁锂电池为一组750V、360Ah模组，钛酸锂电池为一组750V、60Ah的模组。
磷酸铁锂电池的充放电倍率瞬时最高放电倍率3C，如果全部采用磷酸铁锂电池，在制动回收时可能需要配更高容量的磷酸铁锂电池，造成了配置冗余，浪费成本，若按正常有轨电车配容量，制动电量无法完全回收，浪费能源，并且容易造成高倍率充电，造成安全隐患，并影响电池寿命；如果全部采用钛酸锂电池，钛酸锂电池价格昂贵，约为磷酸铁锂电池的10倍，能量密度低，动力电池模组重量将增重近1倍；制动过程中电流是一个变化的过程，电流的不稳定充电，对动力电池伤害比较大。
下表为钛酸锂电池与磷酸铁锂电池对比：
Figure BDA0002319493880000051
有轨电车将动力电池由钛酸锂电池更换成磷酸铁锂电池，磷酸铁锂电池能量密度高(能量密度约为钛酸锂电池的4-5倍，同等体积可有更高的容量、重量轻、占地面积小；磷酸铁锂电池价格更经济，电芯的价格约为钛酸锂电池的1/10；用少量的钛酸锂电池回收制动产生的电流，作为过渡，钛酸锂电池寿命较长，另外钛酸锂电池用量很少，损坏的后更换成本较小。
综上，车辆制动时产生一定的电量，钛酸锂电池回收制动产生的电量以及与磷酸铁锂电池配合带动牵引至匀速时使用，钛酸锂电池再通过DC/DC转化模块将回收的电量用恒压的方式给磷酸铁锂电池充电，实现了磷酸铁锂电池的低倍率充放电，磷酸铁锂电池的能量密度更高，这样不仅实现了延长了电池寿命还节约了成本，减轻了电池的重量，钛酸锂电池主要作用是回收制动能量及启动有轨电车时使用，因此钛酸锂电池有足够的容量空间，保证将制动产生的电能全部回收，因此实现了电力回收，节约能源的功能。
需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种不同电池配合的方法，其特征在于，由至少两组不同类型的电池组成，分别为第一类型电池与第二类型电池，当低倍率充放电时，使用第一类型电池实现；当进行高倍率充电时，使用第二类型电池进行高倍率充电，所述的第二类型电池转化为恒压电源向第一类型电池进行低倍率充电；当进行高倍率放电时，所述的第一类型电池进行低倍率放电，第二类型电池进行高倍率放电，两者结合实现高倍率放电。
2.一种基于权利要求1的不同电池配合应用于车辆的控制方法，其特征在于，所述的第一类型电池与第二类型电池为一个电池组，并通过同一个BMS控制单元进行控制，控制方法的步骤为，
S1、车辆启动，BMS控制单元控制第一类型电池与第二类型电池同时启动进行放电，为车辆动力进行供电；
S2、车辆的中控***检测车辆的运行速度并与预先设置的速度阈值进行判断处理，判断运行速度是否大于速度阈值，若是则进入步骤S3，若否则继续当前状态；
S3、切断第二类型电池，使其不再继续给车辆动力供电，而由第一类型电池单独供电，同时，第二类型电池转化为恒压电源给第一类型电池低倍率充电；
S4、当BMS控制单元接收到制动信号时，BMS控制单元控制第二类型电池接收制动时产生的电量进行高倍率充电；
S5、制动后判断车辆的运行速度是否大于速度阈值，若是继续采用第一类型电池单独供电，若否则第一类型电池与第二类型电池同时进行供电；
S6、车辆熄火，则第一类型电池与第二类型电池断开不再供电。
3.根据权利要求2所述的不同电池配合应用于车辆的控制方法，其特征在于，在所述的步骤S3中，预先设置第二类型电池的电量阈值，在第二类型电池向第一类型电池放电过程中，判断第二类型电池内的电量是否小于电量阈值，若是则断开第二类型电池不再进行放电，若否则继续放电状态。
4.根据权利要求3所述的不同电池配合应用于车辆的控制方法，其特征在于，所述的电量阈值为总电量的20％。
5.根据权利要求2所述的不同电池配合应用于车辆的控制方法，其特征在于，所述的速度阈值为45km/h。
6.根据权利要求2所述的不同电池配合应用于车辆的控制方法，其特征在于，在所述的步骤S3中第二类型电池通过DC/DC转化模块提供稳定的恒压电源。
7.根据权利要求2～6中任意一项所述的不同电池配合应用于车辆的控制方法，其特征在于，所述的第一类型电池为磷酸铁锂电池，所述的第二类型电池为钛酸锂电池。
8.根据权利要求2所述的不同电池配合应用于车辆的控制方法，其特征在于，该控制方法应用于有轨电车、汽车或者火车。
9.一种电池组，其特征在于，该电池组包括磷酸铁锂电池、钛酸锂电池、用于控制的BMS控制单元，所述的钛酸锂电池与磷酸铁锂电池连接于车辆的动力装置，所述的BMS控制单元接收车辆的制动信号。
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