[發明專利]分級驅動電池系統

有效

• 申請號: 200910195110.7
• 申請日: 2009-09-04
• 公開（公告）號: CN101879899A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發明（設計）人: 陳冠豪;陳亞杰
• 申請（專利權）人: 上海安駿能環保科技有限公司
• 主分類號: B60W10/26
• 分類號: B60W10/26;B60W10/08;B60W40/10;H01M10/00;H02J7/00;H01M10/42;H01M10/44
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 繆利明

技術領域

本發明涉及一種分級驅動電池系統，具體地說，涉及一種油電混合動力和電動汽車分級多相大功率電池系統，特別是控制從副電池組流入用電設備(如油電混合動力車和電動車)的電能釋放率，從而構成的分級多相大功率電池系統。

背景技術

全球溫室效應和石油儲量下降近年成為大眾關注的重要問題，人們積極開發電動車和油電混合動力車(混動車)，這類汽車都使用超過一千瓦時的大功率電池組。大功率電池組是電動車的主要動力源和混動車的輔助動力源。電池組通常由多組或多節電池加上電池管理系統組成。電池管理系統監測電壓、電流，并測算電池組的充放電狀況。

混動車和電動車使用的大功率電池大部分是鉛酸電池和鎳氫電池。這些電池在深循環(deep?cycling)中和在突變高倍率電流下充放電，使用壽命會受到很大限制。例如，豐田普銳斯(Toyota?Prius)汽車的電池充放狀態維持在40％到80％的范圍，使其保持較長設計使用壽命(160,000至240,000公里)。如此，60％的電池容量在日常駕駛中未被使用。

有些新電池化學原料(如鈷酸鋰、磷酸鐵鋰和錳酸鋰)在有監控的情況下能達到更長的使用壽命，它們重量輕，能量密度更高。然而，如果在高倍率電流放電和充電過壓等情況下它們壽命同樣變得短暫，在車速瞬變導致電流需求劇烈波動的情況下，它們甚至還不及鉛酸電池和鎳氫電池耐用。

目前，把混動車轉換成較大能量儲備的“插充電混動電動車”(Plug-in?HybridElectric?Vehicle)的一種通用方法是：在原配電池組(主電池)中直接增加和并聯上另一路電池組(副電池)，并加上繼電控制電路。由于電池化學成分和標稱電壓水平各異，這會出現嚴重的不平衡，并會縮短電池使用壽命；這樣的組合電池模塊只能在汽車生產商設定的范圍內充放電，因此，很大一部分的容量也不會被充分使用。部分實驗技術提出“欺騙”原廠汽車控制器，迫使它使用更大電池容量、發揮更大優勢，但是，由于需要改動出廠控制程序，這樣做的副作用是高成本和對原廠部件的影響，同時，會產生高于原設計的廢氣排放量，這顯然與控制廢氣排放的初衷相背離。

另一個把混動車改裝成“插充電混合動力電動車”的方法是把原廠電池組全部換成大容量電池。這樣可以解決電池間不均衡的問題，但由于要延長電池使用數年，仍然受使用容量的限制；同時，這樣做成本很高，還會造成舊電池的廢棄所造成的環境問題。

在1993年6月29日發布的美國5,223,351號專利中，Wruck提出雙電池系統：不隔離和不通過轉換器控制而直接連通兩個不同標稱電壓的電池系統，但其弊病是：電壓較高的主電池會反充副電池，造成能量從主電池流向副電池。隨著時間推移，兩組電池的電壓會趨同，成為一標稱兩并聯串電池組。

本發明的主要目標是，通過管理分級多相大功率電池系統，延長電池使用壽命和達到更大容量，其中主電池組應對瞬變負載，而副電池組在給主電池組造成最小沖擊的前提下承擔恒定負載。

發明內容

本發明的目的在于提供一種分級驅動電池系統，以延長電池使用壽命和加大原配大功率電池系統(主電池組)的功率，延長電池使用壽命和達到更大容量。

為了達到上述目的，本發明的技術方案如下：

一種分級驅動電池系統，包括：一主驅動電池組，連接電動機驅動系統；多個與所述主驅動電池組分隔的副驅動電池組；一個直流轉直流轉換器和控制器，帶有調節輸出電力限量和從所述副驅動電池組向所述主驅動電池組轉移能量的裝置；一種測量所述主驅動電池組充放電狀態的裝置；一種測量所述副驅動電池組充放電狀態的裝置。

本發明把電池分成分級電池組，通過直流轉直流轉換器及控制器(直流轉換控制器)相互連接，延長電池使用壽命和增加可用容量。汽車加減速時，在淺循環(shallowcycling)和設定的充放狀態水平中運作的主電池模塊(組)承擔瞬變負載供電，而副電池模塊(組)則以深循環(deep?cycling)輔助恒定負載。

總容量較小的主電池組由多個電池排列而成，在汽車加速時釋放大沖量電力，在汽車剎車時回收大沖量重新發電的能量。主電池充放狀態水平保持在設定的范圍，如40％到80％之間，這樣就可以在剎車時，在不過充主電池的情況下回收電力，同時還可以在不過放的情況下產生大沖量電流。