電動車用充電電池包的製作方法
2023-08-10 15:46:41
專利名稱：電動車用充電電池包的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種充電電池包，特別涉及一種電動車用充電電池包。
技術背景電動車是目前常見的一種電動交通工具，它的種類很多，有電動自行車、 電動觀光車、電動摩託車、電動汽車等多種。做為電動車動力源的充電電池主 要有鎳鎘電池、鉛酸電池、鋰離子電池，鉛酸電池包括有富液式鉛酸電池和巻 繞式鉛酸電池，鋰離子電池包括有磷酸亞鐵鋰離子電池、鈷酸鋰離子電池、錳 酸鋰離子電池。鎳鎘電池和富液式鉛酸電池存在著容量密度低、比能量低、環 境汙染大、循環壽命短、重量重等問題，如富液式鉛酸電池充放電循環壽命只有300次左右，因此鎳鎘電池和富液式鉛酸電池已逐漸被淘汰和限制使用。鋰離子電池重量輕，但鈷酸鋰離子電池、錳酸鋰離子與磷酸亞鐵鋰離子電^4目比循環壽命相對較短，充放電循環壽命在600—800次左右，而且這兩種電池還存 在著易爆炸的不安全因素，因此這兩種鋰離子電池^艮少使用。目前普遍使用 的是磷S吏亞《失鋰離子電池和巻繞式鉛酸電池，這是因為石粦酸亞4失鋰離子電池較 鈷酸鋰離子電池、錳酸鋰離子電池循環壽命長，不會發生爆炸，磷酸亞鐵鋰離 子電池充放電循環壽命在2000次左右；而巻繞式鉛酸電^4交富液式鉛酸電池含 鉛量減少70%，能量密度高1.5-2倍，重量密度提高70%,充放電循環壽命提 高到800次左右。但這兩種充電電池也存在著缺陷，磷酸亞鐵鋰離子電池存在 的缺陷是價格高、高倍率放電及低溫特性差，巻繞式鉛酸電池存在的缺陷是充 放電循環壽命與磷酸亞鐵鋰離子電^4目比相對較短。發明一種價才M氐、性能好、 使用時間長的電動車用充電電池一直是一個無法解決的難題。 發明內容本發明的目的M服現有技術的不足，提供一種價格較低、安全性高、充 放電循環壽命長、性能優異的電動車用充電電池包。實現上述目的技術方案是 一種電動車用充電電池包，包括充電電池殼體、 設置在充電電池殼體內的充電電池、設置在充電電池殼體上的與充電電池電連 接的正負極觸點，還包括有總電源開關K，、與總電源開關K，相應的控制線圈K， 所述的充電電池包括雙電層電容器組、磷酸亞鐵鋰離子電池組、巻繞式鉛酸電 池組，雙電層電容器組、磷酸亞鐵鋰離子電池組、巻繞式鉛酸電池組依次並聯 在正負才賴蟲點之間，雙電層電容器組、磷酸亞鐵鋰離子電池組、巻繞式鉛酸電 池組電壓相同，雙電層電容器組、磷酸亞鐵鋰離子電池組、巻繞式鉛酸電池組之間i殳置有複合繼電器，複合繼電器包括電流線圏L和觸點K",電流線圈L 設置在雙電層電容器組和磷酸亞鐵鋰離子電池組之間，並與正觸點電連接，觸 點K，，設置在磷酸亞鐵鋰離子電池和巻繞式鉛酸電池之間，並與正觸點電連接， 雙電層電容器、磷酸亞鐵鋰離子電池、巻繞式鉛酸電池與負觸點之間設置有總 電源開關K'。進一步，所述的雙電層電容器組上設置有與其電連接的均衡充電保護板， 均衡充電保護板上設置有由電阻R1、電阻R2、電阻R3、 二極穩壓管DW、三 極管BG組成的電3各。進一步，所述的磷酸亞鐵鋰離子電池組上設置有與其電連接的充放電保護 板，充放電保護板上設置有由電阻R1、電阻R2、電阻R3、 二極穩壓管DW、 三極體BG組成的電路。進一步，所述的巻繞式鉛酸電池組上設置有與其電連接的充放電保護板， 充放電保護板上設置有由電阻R1、電阻R2、電阻R3、 二極穩壓管DW、三極 管BG組成的電5各。進一步，所述的雙電層電容器組由單體同容量雙電層電容器組合而成。進一步，所述的磷酸亞鐵鋰離子電池組由單體同容量磷酸亞鐵鋰離子電池 組合而成。進一步，所述的巻繞式鉛酸電池組由單體同容量巻繞式鉛酸電池組合而成。 採用上述技術方案後，具有很多好處本發明克服了目前電動車用單一充 電電池的缺點，充分利用雙電層電容器、磷酸亞鐵鋰離子電池、巻繞式鉛酸電 池各自性能的優異性，相互彌補各自的不足，使本發明性能更加優異。(l)選 材範圍廣。雙電層電容器可選用平均放電電壓為0.8V—1200V，容量為1F— 80000F的雙電層電容器，磷酸亞鐵鋰離子電池可選用平均放電電壓為3.2V— 1200V，容量為1Ah—1200Ah的磷酸亞鐵鋰離子電池，巻繞式鉛酸電池可選用 平均放電電壓為2V—1200V,容量為1Ah—1200Ah巻繞式鉛酸電池。根據實 際需要的電壓，選材容易，單體配備簡單；(2)充放電循環壽命長、性能優異。 利用了雙電層電容器超級儲電能力和高功率放電特性，提供強大的脈衝功率的 物理二次電源和極好的充放電循環壽命十萬次以上，第一，解決了磷酸亞鐵鋰 離子電池高倍率放電及低溫特性差的問題，使磷酸亞鐵鋰離子電池放電容量提 高30%左右，成本降低10%左右，充放電循環壽命提高為原有2000次左右的 1.5—2倍，而且輸出功率強，使電動車在啟動、加速、爬坡、載重時動力大大 提高；第二，解決了巻繞式鉛酸電池充放電循環壽命相對較短的問題，巻繞式 鉛酸電池充;^文電循環壽命提高為原有800次左右的2倍以上；(3 )安全性高。 利用磷酸亞鐵鋰離子電池不會爆炸的特性，大大提高了本發明的安全性；(4)價格較低。利用巻繞式鉛酸電池價格便宜的特性，克服了磷酸亞鐵鋰離子電池 價格的缺陷，從而降低本發明的整體成本。本發明性能優異，創新效果顯著。本發明價格低，性能好，能量密度提高30%，容量密度提高70%;安全性高， 不會爆炸；充放電循環壽命平均達到1500—2000次，按一天充^:一次為一循環， 實際使用壽命iii年以上，4錄天充放一次續行100km計算，實際續行距離在 15萬km;本發明的成本價格為磷酸亞鐵鋰離子電池的2/3,價格下降1/3。
圖1為^^發明的結構示意圖； 圖2為本發明的電路原理示意圖；圖3為本發明件12均衡充電保護板、件13充放電保護板、件14充放電 保護板的電路工作原理示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明。 實施例一如圖1、圖2、圖3所示， 一種電動車用充電電池包，包括充電電池殼體l、 設置在充電電池殼體1內的充電電池2、設置在充電電池殼體1上的與充電電 池2電連接的正負相J蟲點3，還包括:有總電源開關K，ll、與總電源開關K，ll 相應的控制線圈K8，所述的充電電池2包括雙電層電容器組4、磷酸亞鐵鋰離 子電池組5、巻繞式鉛酸電池組6，雙電層電容器組4、磷酸亞鐵鋰離子電池組 5、巻繞式鉛酸電池組6依次並聯在正負極觸點3之間，在雙電層電容器組4 與磷酸亞鐵鋰離子電池組5之間設置有隔板15，在磷酸亞鐵鋰離子電池組5與 巻繞式鉛酸電池組6之間也設置有隔板15。雙電層電容器組4、磷酸亞鐵鋰離 子電池組5、巻繞式鉛酸電池組6電壓相同，雙電層電容器組4上設置有與其 電連接的均衡充電保護板12，磷酸亞鐵鋰離子電池組5上設置有與其電連接的 充放電保護板13 ，巻繞式鉛酸電池組6上設置有與其電連接的充放電保護板14。 雙電層電容器組4由單體同容量雙電層電容器串聯組合而成，採用的是60隻單 體工作電壓為0.8V、容量為200F的雙電層電容器進行串聯，其工作電壓為48V、 容量為3.3F,每個單體同容量雙電層電容器電連接有一個設置在均衡充電保護 板12上的由電阻R1、電阻R2、電阻R3、 二極穩壓管DW、三極體BG組成 的電路。磷酸亞鐵鋰離子電池組5由單體同容量磷酸亞鐵鋰離子電池串^i且合 而成，採用的是15隻單體工作電壓為3.2V、容量為10Ah的磷酸亞鐵鋰離子電 池進行串聯，其工作電壓為48V、容量為10Ah,每個單體同容量磷酸亞鐵鋰離 子電池電連接有一個設置在充放電保護板13上的由電阻Rl、電阻R2、電阻 R3、 二極穩壓管DW、三極體BG組成的電路。巻繞式鉛酸電池組6由單體同容量巻繞式鉛酸電池串聯組合而成，採用的是24隻工作電壓為2V,容量為10Ah 巻繞式鉛酸電池進行串聯，其工作電壓為48V、容量為10Ah,每個單體同容量 巻繞式鉛酸電池電連接有一個設置在充放電保護板14上的由電阻Rl、電阻R2、 電阻R3、 二極穩壓管DW、三極體BG組成的電路。雙電層電容器組4、磷酸 亞鐵鋰離子電池組5、巻繞式鉛酸電池組6之間設置有複合繼電器7，複合繼電 器7包括電流線圈L9和觸點K"IO，電流線圈L9設置在雙電層電容器組4和 磷酸亞鐵鋰離子電池組5之間，並與正觸點3-l電連接，觸點K，，10設置在磷酸 亞鐵鋰離子電池5和巻繞式鉛酸電池6之間，並與正觸點3-1電連接，複合繼 電器7電流線圈9的電流為30A,動作電流為IOA，觸點10電流為20A。雙電 層電容器4、磷酸亞鐵鋰離子電池5、巻繞式鉛酸電池6與負觸點3-2之間設置 有總電源開關K，ll。本實施例中電流線圈9的電流大於10A時，觸點K"10吸 合導通。實施例二如圖1、圖2、圖3所示，本實施例與實施例一基^目同，所不同的是雙電 層電容器組4由單體同容量雙電層電容器串聯而成，採用的是30隻單體工作電 壓為2.5V、容量為300F的雙電層電容器進行串聯，其工作電壓為75V、容量 為IOF。磷酸亞鐵鋰離子電池組5由單體同容量磷酸亞鐵鋰離子電池串聯而成， 採用的是23隻單體工作電壓為3.2V、容量為50Ah的磷酸亞鐵鋰離子電池進行 串聯，其工作電壓為73.6V、容量為50Ah。巻繞式鉛酸電池組6由單體同容量 巻繞式鉛酸電池串聯而成，採用的是36隻工作電壓為2V，容量為50Ah巻繞 式鉛酸電池進行串聯，其工作電壓為72V、容量為50Ah。複合繼電器7電流線 圈9的電流為150A,動作電流為50A，觸點K"IO電流為IOOA。本實施例中 電流線圈9的電流大於50A時，觸點K"IO吸合導通。實施例三如圖1、圖2、圖3所示，本實施例與實施例一基^目同，所不同的是雙 電層電容器組4由單體同容量雙電層電容器串聯而成，採用的是50隻單體工作 電壓為2.7V、容量為400F的雙電層電容器進行串聯，其工作電壓為135V、容 量為8F。磷酸亞鐵鋰離子電池組5由單體同容量磷酸亞鐵鋰離子電池串聯而成， 採用的是40隻單體工作電壓為3.2V、容量為100Ah的磷酸亞鐵鋰離子電池進 行串聯，其工作電壓為128V、容量為100Ah。巻繞式鉛酸電池組6由單體同容 量巻繞式鉛酸電池串聯而成，採用的是64隻工作電壓為2V,容量為100Ah巻 繞式鉛酸電池進行串聯，其工作電壓為128V、容量為100Ah。複合繼電器7 電流線圈9的電流為250A，動作電流為100A,觸點K"IO電流為150A。本實 施例中電流線圈9的電流大於100A時，觸點K"IO吸合導通。本發明中，雙電層電容器組4可由單體同容量雙電層電容器串聯組合而成， 也可由單體同容量雙電層電容器並聯組合而成，也可由單體同容量雙電層電容器串並聯共用組合而成；磷酸亞鐵鋰離子電池組5可由單體同容量磷酸亞鐵鋰離子電池串^i且合而成,也可由單體同容量磷酸亞鐵鋰離子電池並耳Ma合而成，也可由單體同容量碌酸亞鐵鋰離子電池串並聯共用組合而成；巻繞式鉛酸電池 組6可由單體同容量巻繞式鉛酸電池串聯組合而成，也可由單體同容量巻繞式 鉛酸電池並聯組合而成，也可以由單體同容量巻繞式鉛酸電池串並聯共用組合 而成的。據此可根據需要組合出不同的電壓或容量，來滿足不同的需要。本發明的工作原理是本發明的電動車用充電電池包安裝在電動車上使用 時，、爭沒置在充電電池殼體1上的與充電電池2電連接的正極觸點3-1接到電 動車控制器正極端，負觸點3-2接到電動車控制器負極端。當電動車啟動起步 時，車用開關S閉合，控制線圈K8得電吸合，總電源開關K，閉合，電動車得 電，由雙電層電容器4提供大電流供電，同時磷酸亞鐵鋰離子電池5通過複合 繼電器7中的電流線圈L9向雙電層電容器4充電並供電，當電流線圈L9電流 大於電流線圈L9的動作電流時，觸點K"10吸合導通，巻繞式鉛酸電池6通過 觸點K"IO向磷酸亞鐵鋰離子電池5充電，並同時向雙電層電容器4和磷酸亞 鐵鋰離子電池5並聯供電，以滿足電動車在啟動、加速、爬坡、載重時各種路 況下的動力需要， -使電動車始終工作在最佳動力狀態。當電動車不工作時，將 總電源開關K，斷開，確保充電電池包不放電。當本發明的電動車用充電電池包 要充電時，將本發明的正負^U^點3與外部電源電連接，將總電源開關K，閉合， 就可進行充電，補充電能。而均tf充電保護糹反12、充力t電保護糹反13、充放電保 護板14的工作原理基;M目同，當電阻Rl、電阻R2設定分壓電壓，二極穩壓 管DW設定分壓電壓，當達到設置的電壓時，二極穩壓管DW導通，三極體 BG導通，電源通過三極體BG的發射極、集電極、電阻R3導通放電。從而使 均衡充電保護板12、充放電保護板13、充放電保護板14起到保護作用。本發明的實施方案很多，無法窮舉，凡是採用等同或等效替換，將雙電層 電容器、磷酸亞鐵鋰離子電池、巻繞式鉛酸電池並聯成電動車用充電電池包的 一切技術方案，均屬本發明的保護範圍。
權利要求
1、一種電動車用充電電池包，包括充電電池殼體(1)、設置在充電電池殼體(1)內的充電電池(2)、設置在充電電池殼體(1)上的與充電電池(2)電連接的正負極觸點(3)，其特徵在於還包括有總電源開關K』(11)、與總電源開關K』(11)相應的控制線圈K(8)，所述的充電電池(2)包括雙電層電容器組(4)、磷酸亞鐵鋰離子電池組(5)、卷繞式鉛酸電池組(6)，雙電層電容器組(4)、磷酸亞鐵鋰離子電池組(5)、卷繞式鉛酸電池組(6)依次並聯在正負極觸點(3)之間，雙電層電容器組(4)、磷酸亞鐵鋰離子電池組(5)、卷繞式鉛酸電池組(6)電壓相同，雙電層電容器組(4)、磷酸亞鐵鋰離子電池組(5)、卷繞式鉛酸電池組(6)之間設置有複合繼電器(7)，複合繼電器(7)包括電流線圈L(9)和觸點K」(10)，電流線圈L(9)設置在雙電層電容器組(4)和磷酸亞鐵鋰離子電池組(5)之間，並與正觸點(3-1)電連接，觸點K」(10)設置在磷酸亞鐵鋰離子電池(5)和卷繞式鉛酸電池(6)之間，並與正觸點(3-1)電連接，雙電層電容器(4)、磷酸亞鐵鋰離子電池(5)、卷繞式鉛酸電池(6)與負觸點(3-2)之間設置有總電源開關K』(11)。
2、 根據權利要求1所述的電動車用充電電池包，其特徵在於所述的雙電 層電容器組(4)上設置有與其電連接的均衡充電保護板(12),均衡充電保護 板(12)上設置有由電阻Rl、電阻R2、電阻R3、 二極穩壓管DW、三極體 BG組成的電路。
3、 根據權利要求l所述的電動車用充電電池包，其特徵在於所述的磷酸 亞鐵鋰離子電池組(5)上設置有與其電連接的充放電保護板(13),充放電保 護板(13)上設置有由電阻R1、電阻R2、電阻R3、 二極穩壓管DW、三極體 BG組成的電路。
4、 根據權利要求1所述的電動車用充電電池包，其特徵在於所述的巻繞 式鉛酸電池組(6)上設置有與其電連接的充放電保護板(14)，充放電保護板(14)上設置有由電阻R1、電阻R2、電阻R3、 二極穩壓管DW、三極體BG 組成的電路。
5、 才艮據權利要求1所述的電動車用充電電池包，其特徵在於所述的雙電 層電容器組(4)由單體同容量雙電層電容器組合而成。
6、 根據權利要求1所述的電動車用充電電池包，其特徵在於所述的磷酸 亞鐵鋰離子電池組(5)由單體同容量磷酸亞鐵鋰離子電池組合而成。
7、 根據權利要求1所述的電動車充電電池包，其特徵在於所述的巻繞式 鉛酸電池組(6)由單體同容量巻繞式鉛酸電池組合而成。
全文摘要
本發明涉及一種充電電池包，特別涉及一種電動車用充電電池包。它包括充電電池殼體(1)、充電電池(2)、設置在充電電池殼體(1)上的與充電電池(2)電連接的正負極觸點(3)，還包括有總電源開關K』(11)、與總電源開關K』(11)相應的控制線圈K(8)，所述的充電電池(2)包括雙電層電容器組(4)、磷酸亞鐵鋰離子電池組(5)、卷繞式鉛酸電池組(6)，雙電層電容器組(4)、磷酸亞鐵鋰離子電池組(5)、卷繞式鉛酸電池組(6)依次並聯在正負極觸點(3)之間，雙電層電容器組(4)、磷酸亞鐵鋰離子電池組(5)、卷繞式鉛酸電池組(6)電壓相同。採用本發明的好處是充放電循環壽命長；安全性高；價格低。
文檔編號H01M16/00GK101222078SQ200710191540
公開日2008年7月16日 申請日期2007年12月12日 優先權日2007年12月12日
發明者周金平 申請人:常州華日升凱晟能源科技有限公司