一種石墨烯鋰電池超級電容雙能源控制方法及系統與流程

2023-05-29 20:10:51 2

本申請涉及電力電子技術領域，尤其涉及一種石墨烯鋰電池超級電容雙能源控制方法及系統。

背景技術：

隨著汽車保有量急劇增加、環境汙染的加重，以及環保節能意識的逐漸增強，對清潔能源的追求也日益迫切，使得電動汽車的發展受到極大的重視。由於現有電池存在安全隱患和充電速度慢等方面的瓶頸，限制電動汽車的發展。

為了解決現有技術在電池容量方面的不足，現有技術中，電動汽車上安裝鋰電池，以減少蓄電池的體積。利用在電動汽車的制動過程中，將動能或重力勢能轉化為電能並儲存在鋰電池中，以提高電動汽車的續航裡程。在電動汽車中增加輔助動力，以鋰電池為主動力，以超級電容為輔助動力，利用超級電容具有功率密度大、壽命長等特點，為電動汽車加速時提供瞬時功率，以及電動汽車制動時儲存電能。

在現有制動能量回收以及電量分配策略中，在電量回收和效率的提高以及電池壽命的提高方面還存在很大的問題。車輛在行駛過程中，當鋰電池電量相對比較充足時，驅動電機電量來源完全來自鋰電池，車輛進入純電動汽車模式，此時鋰電池會長時間處於大電流充放電狀態，對鋰電池形成較大的損害，影響鋰電池壽命，當鋰電池電量不足時，電動汽車減少行駛時，回收輸出電能和驅動再生能量。在電動汽車行駛過程中鋰電池處於不斷地充放電過程中，降低了鋰電池的使用壽命。

技術實現要素：

本申請提供了一種石墨烯鋰電池超級電容雙能源控制方法及系統，以解決電動汽車鋰電池使用壽命低的問題。

第一方面，本申請提供了一種石墨烯鋰電池超級電容雙能源控制系統，該系統包括：與石墨烯鋰電池連接的用於檢測所述石墨烯鋰電池電壓的第一檢測單元；與所述第一檢測單元連接的用於輸出所述石墨烯鋰電池電壓的輸出單元；與所述第一檢測單元連接的用於控制電壓傳輸的控制單元；與所述控制單元連接的用於採集電動汽車的運動狀態的採集單元；與所述控制單元連接的用於將電動汽車制動的動能轉化成電能的制動輸入單元；與所述制動輸入單元連接的用於電壓轉換的雙向dc-dc單元；與超級電容連接的用於檢測所述超級電容電壓的第二檢測單元；所述第二檢測單元與所述控制單元連接；所述第二檢測單元與所述雙向dc-dc單元連接；所述雙向dc-dc單元還與所述輸出單元連接。採用本實現方式，回收電動汽車在制動狀態下的能量，並將該能量通過制動輸入單元為超級電容充電，而不是為石墨烯鋰電池充電，能相對的減少石墨烯鋰電池的充放電次數，從而增加石墨烯電池的使用壽命。

結合第一方面，在第一方面第一種可能的實現方式中，所述系統還包括：與所述石墨烯鋰電池連接用於為所述石墨烯鋰電池充電的充電單元。採用本實現方式，為石墨烯鋰電池設計專門的充電單元，充電單元可以對充電器輸出的電壓進行穩壓，限流等控制，以進一步保障為石墨烯鋰電池充電的穩點性。

結合第一方面，在第一方面第二種可能的實現方式中，所述系統還包括：與所述控制單元連接的用於檢測環境溫度的溫度傳感單元；與所述控制單元連接的用於加熱所述石墨烯鋰電池的加熱單元；所述加熱單元與所述石墨烯鋰電池連接；所述加熱單元包括：與所述石墨烯鋰電池的外殼貼合的用於產生熱量的加熱板；與所述加熱板連接的用於將直流電壓轉換成交流電壓的逆變模塊；所述逆變模塊與所述石墨烯鋰電池連接。採用本實現方式，可以為石墨烯鋰電池加熱，以解決鋰電池在低溫環境中性能下降的問題。

結合第一方面，在第一方面第三種可能的實現方式中，所述石墨烯鋰電池包括殼體，以及在所述殼體內部的並聯的石墨烯鋰離子電池單體，所述石墨烯鋰電池單體的數量至少為一個；所述石墨烯鋰電池單體包括單體殼體、電芯組件和電解液；所述單體殼體上端設有殼體蓋，所述殼體蓋上還設有出氣閥，所述單體殼體是鋁塑材料；所述電芯組件一端設置在所述殼體蓋上，所述電芯組件的另一端設置在所述單體殼體與所述殼體蓋組成的腔體內部；所述電解液位於所述單體殼體與所述殼體蓋組成的腔體內，所述電芯組件的外側；所述電解液包括：60-65質量份的二氟草酸硼酸鋰、30-35質量份的三氟甲基磺醯亞胺鋰、10-15質量份的碳酸乙烯亞乙酯、1-2質量份的磺酸甘油和1-3質量份的硫酸乙烯酯。採用上述實現方式，通過殼體將並聯的石墨烯鋰電池單體封裝，以便於石墨烯鋰電池的安裝。在電池單體中採用電解液能夠承載大量的鋰離子，以保證在供電和儲電過程中能夠以大電流傳輸鋰離子，提高石墨烯鋰電池的充電速度。

結合第一方面，在第一方面第四種可能的實現方式中，所述電芯組件包括正極極片、負極極片以及設置於所述正極極片與所述負極極片之間的鋰離子電池隔膜；所述正極極片包括正極鋁箔集流體及雙面塗覆於所述正極鋁箔集流體上的正極微孔材料層；所述正極極片的一端與所述殼體蓋連接，所述正極極片的另一端放置於所述單體殼體內部；所述正極極片與所述單體殼體的第一側壁間設有間隔；所述負極極片包括負極銅箔集流體及雙面塗覆於所述負極銅箔集流體上的負極微孔材料層；所述負極極片的一端與所述殼體蓋連接，所述負極極片的另一端放置於所述單體殼體內部；所述負極極片與所述單體殼體的第二側壁間設有間隔；所述殼體蓋設有與所述正極鋁箔集流體連接的正極極柱和與所述負極銅箔集流體連接的負極極柱。採用本實現方式，能夠提高石墨烯鋰電池的使用壽命。

第二方面，本申請還提供了一種石墨烯鋰電池超級電容雙能源控制方法，該方法應用於石墨烯鋰電池超級電容雙能源控制系統，所述系統包括石墨烯鋰電池、第一檢測單元、輸出單元、採集單元、控制單元、制動輸入單元、雙向dc-dc單元、第二檢測單元和超級電容，所述方法包括：獲取啟動信號；控制所述石墨烯鋰電池通過所述第一檢測單元向所述輸出單元輸出主驅動電壓；獲取所述採集單元採集的電動汽車的運動狀態，所述運動狀態包括正常行駛、加速、爬坡、減速和下坡；如果所述運動狀態為所述加速或所述爬坡，則控制所述超級電容通過所述第二檢測單元和所述雙向dc-dc單元向所述輸出單元輸出瞬時高電壓；在所述輸出單元疊加所述主驅動電壓和所述瞬時高電壓，生成總輸出電壓；如果所述運動狀態為所述減速或所述下坡，則控制所述制動輸入單元輸出第一電容充電電壓，經過雙向dc-dc單元和所述第二檢測單元為所述超級電容充電。採用本實現方式，在爬坡或者加速時，超級電容可以提供瞬時高電壓，以增加電動汽車的牽引力；在下坡或減速時，能夠控制制動輸入單元，為超級電容充電。能夠增加石墨烯鋰電池的使用壽命，並將回收的能量可以提高電動汽車的續航能力。

結合第二方面，在第二方面第二種可能的實現方式中，所述石墨烯鋰電池超級電容雙能源控制系統還包括溫度傳感單元和加熱單元，在獲取啟動信號之後，所述方法還包括：按照預置周期，獲取所述溫度傳感單元檢測的環境溫度；如果所述環境溫度小於預置低溫閾值，則啟動所述加熱單元，以使得所述石墨烯鋰離子電池的溫度能夠達到工作溫度；如果所述環境溫度大於或等於所述預置低溫閾值，則控制所述石墨烯鋰離子電池通過所述第一檢測單元輸出主驅動電壓；如果所述環境溫度大於或等於所述預置高溫閾值，則停止啟動加熱單元。採用本實現方式，能夠避免低溫造成的石墨烯鋰電池的性能下降，使得石墨烯鋰電池保持在正常工作的溫度範圍內，以保證電動汽車的正常行駛。

結合第二方面，在第二方面第一種可能的實現方式中，所述方法還包括：獲取所述第一檢測單元檢測的所述石墨烯鋰電池的電池電壓；判斷所述電池電壓是否小於第一預置告警電壓；如果判斷結果為是，則控制所述超級電容通過所述第二檢測單元和所述雙向dc-dc單元向所述輸出單元輸出瞬時高電壓。採用本實現方式，能夠在石墨烯鋰電池的電池電壓不足的情況下，啟動超級電容輸出瞬時高電壓，以增加電動汽車的續航能力。

結合第二方面，在第二方面第三種可能的實現方式中，所述控制所述石墨烯鋰電池通過所述第一檢測單元向所述輸出單元輸出主驅動電壓之後，所述方法包括：獲取所述第二檢測單元檢測的所述超級電容的電容電壓；如果所述電容電壓小於第二預置告警電壓，則控制所述輸出單元輸出第二電容充電電壓；所述電容充電電壓經過所述雙向dc-dc模塊輸出所述超級電容；如果所述電容電壓大於或等於第三預置告警電壓，則所述輸出單元停止輸出所述第二電容充電電壓。採用本實現方式，能夠通過石墨烯鋰電池為超級電容充電，以保證在電動汽車加速或者爬坡時，超級電容能夠提供瞬時高電壓。

結合第二方面，在第二方面第四種可能的實現方式中，所述方法還包括：獲取所述第二檢測單元檢測的電容電壓；如果所述電容電壓等於所述超級電容的最大耐壓值，則停止所述制動輸入單元向所述雙向dc-dc單元輸入第一電容充電電壓。採用本實現方法，檢測電容電壓，防止超級電池產生過充情況，避免由於過充引起的超級電容爆炸、損害其他元器件等後果。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對於本領域普通技術人員而言，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請提供的一種石墨烯鋰電池超級電容雙能源控制系統的結構示意圖；

圖2為本申請提供的另一種石墨烯鋰電池超級電容雙能源控制系統的結構示意圖；

圖3為本申請提供的一種石墨烯鋰電池的結構框圖；

圖4為本申請提供的一種石墨烯鋰電池單體的結構示意圖；

圖5為本申請提供的一種石墨烯鋰電池超級電容雙能源控制方法的流程圖；

圖6為本申請提供的石墨烯鋰電池加熱控制方法的流程圖；

圖7為本申請提供的超級電容控制方法的流程圖；

圖8為本申請提供的一種超級電容充電控制方法的流程圖；

圖9為本申請提供的另一種超級電容充電控制方法的流程圖。

其中，11-石墨烯鋰電池，12-第一檢測單元，13-輸出單元，14-採集單元，15-控制單元，16-制動輸入單元，17-超級電容，18-第二檢測單元，19-雙向dc-dc單元，21-充電單元，22-加熱單元，23-溫度傳感單元，31-殼體，32-石墨烯鋰離子電池單體，41-單體殼體，42-電解液，43-殼體蓋，431-正極極柱，432-負極極柱，44-電芯組件；441-正極極片，4411-正極鋁箔集流體，4412-正極微孔材料層，442-負極極片，4421-負極銅箔集流體，4422-負極微孔材料層，45-出氣閥。

具體實施方式

參見圖1，為本申請提供的一種石墨烯鋰電池超級電容雙能源控制系統的結構示意圖。該系統包括：

與石墨烯鋰電池11連接的用於檢測所述石墨烯鋰電池11電壓的第一檢測單元12；

與所述第一檢測單元12連接的用於輸出所述石墨烯鋰電池11電壓的輸出單元13；

與所述第一檢測單元12連接的用於控制電壓傳輸的控制單元15；

與所述控制單元15連接的用於採集電動汽車的運動狀態的採集單元14；

與所述控制單元15連接的用於將電動汽車制動的動能轉化成電能的制動輸入單元16；

與所述制動輸入單元16連接的用於電壓轉換的雙向dc-dc單元19；

與超級電容17連接的用於檢測所述超級電容17電壓的第二檢測單元18；

所述第二檢測單元18與所述控制單元15連接；

所述第二檢測單元18與所述雙向dc-dc單元19連接；

所述雙向dc-dc單元19還與所述輸出單元13連接。

石墨烯鋰電池11，是指利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性，開發出的一種新能源電池。超級電容17，是一種介於傳統電容器和電池之間、具有特殊性能的電源。超級電容17在儲能過程中不發生化學反應，儲能過程是可逆的，所以超級電容17可以反覆充放數十萬次。超級電容17抵用活性炭多孔電極和電解質組成的雙層結構獲得超大的容量。超級電容17具有功率密度高、充放電時間短、循環壽命長、工作溫度範圍寬等優點。

本申請提供的石墨烯鋰電池超級電容雙能源控制系統，也就是用石墨烯鋰電池11和超級電容17兩個能源為電動汽車提供動力。在電動汽車運行的過程中，通過控制單元15控制石墨烯鋰電池11和超級電容17共同為電動汽車提供能量，輸出電動汽車的驅動電壓，將驅動電壓傳輸至電機，電機轉動然後帶動電動汽車的車輪的轉動，以實現電動汽車的前進或後退。對於驅動電壓傳輸至電機，以及後續電動汽車的運轉，在本發明實施例中不做詳細描述。

石墨烯鋰電池11是電動汽車的主要供電電源，第一檢測單元12能夠檢測石墨烯鋰電池11的電壓並且能夠接收控制單元15發送的控制信號，並執行控制信號。由石墨烯鋰電池11，第一檢測單元12，輸出單元13和控制單元15，控制輸出電動汽車的主驅動電壓。控制單元15，包括能夠產出控制信號的晶片，並且在晶片內部存儲控制程序，是實現石墨烯鋰電池11超級電容17的雙能源控制。採集單元14能夠採集電動汽車的運動狀態，在電動汽車的運動狀態是上坡或者加速時，需要較大的牽引力，這時控制單元15通過第二檢測單元18控制超級電容17輸出電壓，在經過雙向dc-dc單元19，向輸出單元13輸出輔電壓，最後以主驅動電壓和瞬時高電壓疊加形成最終的輸出電壓。在電動汽車的運動狀態是減速和下坡時，制動輸入單元16能夠將電動汽車制動的電能轉化電壓。電動汽車在制動過程中，實際上是減少了勢能或動能，通過能量回收單元，將勢能或動能回收，轉化為電能。控制單元15控制制動輸入單元16，將電動汽車制動產生的電能輸送至雙向dc-dc單元19。在通過第二檢測單元18儲存至超級電容17。

從上述實施例可以看出，回收電動汽車在制動狀態下的能量，並將該能量通過制動輸入單元16為超級電容17充電，而不是為石墨烯鋰電池11充電，能相對的減少石墨烯鋰電池11的充放電次數，從而增加石墨烯電池的使用壽命。

優選地，參見圖2，為本申請提供的另一種石墨烯鋰電池超級電容雙能源控制系統的結構示意圖，所述系統還包括：與所述石墨烯鋰電池11連接用於為所述石墨烯鋰電池11充電的充電單元21。

對於現有技術中常用的可充電的鋰離子電池，通常會配置專門的充電器，以實現充電器在充電過程中的產生電流和電壓，與被鋰電池的適配。如果鋰電池與充電器不適配，那麼會降低鋰電池的使用壽命。由於環境保護意識的逐步加強，電動汽車的使用量會逐步增加，為了增加電動汽車的續航能量，電動汽車的充電站是必然選擇。電動汽車的充電站，與現有的燃油車的加油站類似，這有會出現電動汽車的充電站的充電器與電動汽車的蓄電池不適配的情況。電動汽車中的蓄電池是覺得整個電動汽車性能的關鍵部分，為了避免出現因充電器與電動汽車的蓄電池不匹配，而降低鋰電池使用壽命的情況，所以為石墨烯鋰電池11配置專門的充電單元21。充電單元21可以將輸出的充電電壓進行穩壓、限流等操作，以增強充電電壓的穩定性，以此保證石墨烯鋰電池11的使用壽命。

從上述實施例可以看出，為石墨烯鋰電池11設計專門的充電單元21，充電單元21可以對充電器輸出的電壓進行穩壓，限流等控制，以進一步保障為石墨烯鋰電池11充電的穩點性，相對的提高石墨烯鋰電池11的使用壽命。

優選地，電動汽車在廣泛推廣後，通常沒有地域限制，不同地域其環境溫度的變化範圍不同，但是電動汽車採用的石墨烯鋰電池11的最佳溫度適用範圍卻是有限制的。如果環境溫度較低，那麼石墨烯鋰電池11的容量會降低，以至於減少電動汽車的續航裡程。由於續航裡程的突變，可能導致用戶不能準確的預計電動汽車的行程，出現不能抵達目的地，不能及時充電的情況。所以為了在可能出現環境溫度低於最佳工作溫度下限的地區也能夠正常使用，參見圖2，為本申請提供的另一種石墨烯鋰電池11超級電容17雙能源控制系統的結構示意圖，所述系統還包括：

與所述控制單元15連接的用於檢測環境溫度的溫度傳感單元23；

與所述控制單元15連接的用於加熱所述石墨烯鋰電池11的加熱單元22；

所述加熱單元22與所述石墨烯鋰電池11連接；

所述加熱單元22包括：

與所述石墨烯鋰電池11的外殼貼合的用於產生熱量的加熱板；

與所述加熱板連接的用於將直流電壓轉換成交流電壓的逆變模塊；

所述逆變模塊與所述石墨烯鋰電池11連接。

溫度傳感單元23能夠檢測當前環境溫度，由於石墨烯鋰電池11的最佳工作範圍影響電池容量，所以將溫度傳感單元23與石墨烯鋰電池11貼合，能夠保證溫度傳感單元23檢測到的當前環境溫度也就是石墨烯鋰電池11的溫度。控制單元15獲取溫度傳感單元23檢測到的環境溫度，控制單元15根據環境溫度，判斷時候啟動加熱單元22，為石墨烯鋰電池11加熱，以保證石墨烯鋰電池11外殼的溫度能夠處於最佳工作溫度範圍內。

加熱單元22包括加熱板和逆變模塊，逆變模塊與石墨烯鋰電池11連接，將石墨烯鋰電池11提供的直流電壓，轉換成加熱板需要的交流電壓，加熱板與石墨烯鋰電池11的外殼貼合，通過熱傳導的方式，將加熱板上的熱量傳遞給石墨烯鋰電池11。

從上述實施例可以看出，為石墨烯鋰電池11加熱，能夠解決鋰電池在低溫環境中性能下降的問題。

優選地，參見圖3，為本申請提供的一種石墨烯鋰電池的結構框圖，參見圖4，為本申請提供的一種石墨烯鋰電池單體的結構示意圖。所述石墨烯鋰電池11包括殼體31，以及在所述殼體31內部的並聯的石墨烯鋰離子電池單體32，所述石墨烯鋰電池單體32的數量至少為一個；

所述石墨烯鋰電池單體32包括單體殼體41、電芯組件44和電解液42；

所述單體殼體41上端設有殼體蓋43，所述殼體蓋43上還設有出氣閥45，所述單體殼體41是鋁塑材料；

所述電芯組件44一端設置在所述殼體蓋43上，所述電芯組件44的另一端設置在所述單體殼體41與所述殼體蓋43組成的腔體內部；

所述電解液42位於所述單體殼體41與所述殼體蓋43組成的腔體內，所述電芯組件44的外側；

所述電解液42包括：60-65質量份的二氟草酸硼酸鋰、30-35質量份的三氟甲基磺醯亞胺鋰、10-15質量份的碳酸乙烯亞乙酯、1-2質量份的磺酸甘油和1-3質量份的硫酸乙烯酯。

由於石墨烯鋰電池單體32電壓有限，為了能夠輸出大電壓為電動汽車提供牽引力，所述將多個石墨烯鋰電池單體32並聯，組成石墨烯鋰電池11。需要石墨烯鋰電池單體32數量，根據石墨烯鋰電池11單體電壓和電動汽車正常行駛時需要的牽引力，以及續航裡程等參數，綜合計算得出。

石墨烯鋰電池單體32包括單體殼體41、電芯組件44和電解液42，其中電芯組件44和電解液42都在單體殼體41的內部。單體殼體41採用鋁塑材料，既能夠保持單體殼體41的形狀，又能發生一定的形變，使得在石墨烯鋰電池單體32在受到外力衝擊時，能夠以殼體的形變削弱外力的衝擊，避免發生單體殼體41受損，電解液42洩漏等損害石墨烯鋰電池11的情況。單體殼體41採用鋁塑材料，電解液42中的任何化學成分都不能與單體殼體41發生化學反應，電解液42不能腐蝕單體殼體41，保證的單體殼體41的使用壽命。石墨烯鋰電池單體32內部的電解液42在大電流，高溫條件下會被電解，電解產生氣體，導致內部壓力升高，氣體激烈膨脹，嚴重會衝破單體殼體41。所以在單體殼體41上還設置有出氣閥45，當石墨烯鋰電池單體32中氣壓過高時可以通過出氣閥45排除氣體，以增加石墨烯鋰電池11的使用壽命。出氣閥45可以用環氧樹脂密封。

本申請採用的電解液42，能夠使石墨烯鋰電池單體32具有高電導率，硫酸乙烯酯的加入，能夠提高電池的低溫使用性能，磺酸甘油的加入能夠有效防止電解液42沉澱，避免短路。

從上述實施例可以看出，通過殼體將並聯的石墨烯鋰電池單體32封裝，以便於石墨烯鋰電池11的安裝。在電池單體中採用電解液42能夠承載大量的鋰離子，以保證在供電和儲電過程中能夠以大電流傳輸鋰離子，提高石墨烯鋰電池11的充電速度。

優選地，參見圖4，為本申請提供的一種石墨烯鋰電池單體的結構示意圖，所述電芯組件44包括正極極片441、負極極片442以及設置於所述正極極片441與所述負極極片442之間的鋰離子電池隔膜；

所述正極極片441包括正極鋁箔集流體4411及雙面塗覆於所述正極鋁箔集流體4411上的正極微孔材料層4412；

所述正極極片441的一端與所述殼體蓋43連接，所述正極極片441的另一端放置於所述單體殼體41內部；

所述正極極片441與所述單體殼體41的第一側壁間設有間隔；

所述負極極片442包括負極極片4421及雙面塗覆於所述負極極片4421上的負極微孔材料層4422；

所述負極極片442的一端與所述殼體蓋43連接，所述負極極片442的另一端放置於所述單體殼體41內部；

所述負極極片442與所述單體殼體41的第二側壁間設有間隔；

所述殼體蓋43設有與所述正極鋁箔集流體4411連接的正極極柱431和與所述負極極片4421連接的負極極柱432。

本申請提供的正極極片441，以納米級石墨為原料，對所述納米級石墨進行噴霧乾燥處理，得到球狀改性石墨，將所述改性石墨與硬碳按照8:(1-2)的質量比混合均勻，得到正極活性材料，將所述正極活性材料、導電劑和粘結劑按照92:4:4的質量比混合，得到正極活性材料的漿料；將所述漿料雙面塗覆於正極鋁箔集流體4411上，經輥壓及烘乾處理，得到石墨烯鋰離子電池的正極極片441。

本申請提供的石墨烯鋰電池單體32的負極極片442，以天然鱗片石墨為原料，採用氧化還原法製備得到氧化石墨烯，其衍射峰明顯強於普通石墨粉的衍射峰，化學性能優於普通石墨粉，並且粒徑小，表面積大，分散度大，有利於提高電池的容量；所述方法對氧化石墨烯與二氧化矽的混合物進行熱處理，用氫氧氟酸腐刻掉二氧化矽，得到彎曲石墨烯；再將彎曲石墨烯與納米級矽混合，摻雜軟碳，製備矽/石墨烯複合材料，再對其進行炭包覆處理。經炭包覆處理的矽/石墨烯複合材料呈核殼結構，不僅能夠提高電池的容量，而且堅硬的石墨烯網狀結構還能夠緩衝充放電過程中矽的體積膨脹。作為負極活性材料，炭包覆的矽/石墨烯複合材料具有巨大的比表面積和容量，高導電率，其中摻雜的軟碳有利於降低電池的最低啟動溫度。因此，上述方法製備的負極極片442，在應用於石墨烯鋰離子電池時，使得石墨烯鋰電池單體32也具有高導電率，高容量，性能優越等優勢。

石墨烯鋰離子電池集流體的腐蝕行為是影響電池使用壽命和安全性的重要因素。傳統的正極活性材料如licoo2、limno4和lifepo4。在充放電平臺在3v以上，在此高電位下，正極集流體很容易發生氧化腐蝕而縮短電池的使用壽命，因此，本申請採用鋁箔作為正極集流體和負極集流體，它具有電導率高，價格低廉的特點，並且通常在鋁的表面可以形成一層緻密的氧化物鈍化膜，從而使得該正極鋁箔集流體4411和負極鋁箔集流體的氧化的速率減慢，提高的正極集流體的穩定性。

從上述實施例可以看出，本申請提供石墨烯鋰電池單體32，具有壽命長，容量大，充電速度快，續航裡程長，導電率高，低溫性能好等優點，解決了傳統鋰離子電池容量低，危險易汙染，性能差的技術問題。

參見圖5，為本申請提供的一種石墨烯鋰電池超級電容雙能源控制方法的流程圖，應用於石墨烯鋰電池超級電容雙能源控制系統，所述系統包括石墨烯鋰電池11、第一檢測單元12、輸出單元13、採集單元14、控制單元15、制動輸入單元16、雙向dc-dc單元19、第二檢測單元18和超級電容17，該方法包括如下步驟：

在石墨烯鋰電池超級電容雙能源控制系統中，控制單元15是保證該系統正常運行的核心，在控制單元15中編寫軟體程序，對電動汽車在行駛過程中可能出現的情況進行控制，以增加電動汽車的行駛裡程，提高石墨烯鋰電池11的使用壽命，提高能量利用率。根據實際電動汽車的需求，以及處理器的技術現狀，控制單元15中的控制晶片可選用單片機、arm晶片、dsp晶片、fpga晶片，在本發明實施例中對控制單元15選擇的控制晶片的類型不做限定。實現本申請提供的石墨烯鋰電池超級電容雙能源控制方法，所採用的編程方法、程式語言，根據控制晶片類型適應性的改變。

步驟501，獲取啟動信號。

啟動信號是指電動汽車行駛，需要石墨烯鋰電池11提供牽引力的信號。電動汽車的駕駛員發出啟動指令生成啟動信號，其啟動指令通過按鍵、語音、指紋等等方式實現，在本發明實施例中對啟動指令的實現方式不做限定。控制單元15獲取啟動信號，以便根據啟動信號，啟動石墨烯鋰電池11為電動汽車供電。

步驟502，控制石墨烯鋰電池11通過第一檢測單元12向輸出單元13輸出主驅動電壓。

第一檢測單元12，能夠檢測石墨烯鋰電池11的電壓。主驅動電壓，是電動汽車驅動的主動力。控制單元15通過第一檢測單元12控制石墨烯鋰電池11是否負載的連通，進而控制石墨烯鋰電池11售出向輸出單元13，輸出主驅動電壓。

步驟503，獲取採集單元14採集的電動汽車的運動狀態。

運動狀態包括正常行駛、加速、爬坡、減速和下坡。電動汽車的運動狀態能夠反映電動汽車行駛的路況，以及電動汽車的駕駛員的意圖。採集到的運動狀態，可以通過信號傳輸線路或者紅外或者藍牙的方式傳輸，在本發明實施例中對獲取運動狀態的方法不做限定。採集單元14採集電動汽車的運動狀態，通過按照預置周期採集。

步驟504，如果運動狀態為加速或爬坡，則控制超級電容17通過第二檢測單元18和雙向dc-dc單元19向輸出單元13輸出瞬時高電壓。

第二檢測單元18，能夠檢測超級電容17的電壓。如果運動狀態為加速或爬坡，那麼電動汽車在行駛時需要更大的牽引力。在加速或爬坡工況下，由超級電容17通過第二檢測單元18和雙向dc-dc單元19，向輸出單元13輸出瞬時高電壓。瞬時高電壓，是指為了滿足電動汽車在多種工況下，都能正常行駛的輔助電壓。超級電容17具有功率密度大、壽命長等特點，為電動汽車加速或爬坡提供瞬時功率。

步驟505，在輸出單元13疊加主驅動電壓和瞬時高電壓，生成總輸出電壓。

如果運動狀態為加速或爬坡，由石墨烯鋰電池11輸出的主驅動電壓和超級電容17輸出瞬時高電壓，都輸入輸出單元13，輸出單元13疊加主驅動電壓和瞬時高電壓，生成總輸出電壓。

步驟506，如果運動狀態為減速或下坡，則控制制動輸入單元16輸出第一電容充電電壓，經過雙向dc-dc單元19和第二檢測單元18為超級電容17充電。

在電動汽車減速和下坡過程中，一方面需要通過剎車對電動汽車進行制動處理耗費電能，另一方面剎車過程中的因為動能或勢能的減少轉換出的熱能或動能直接浪費。所以如果運動狀態為減速或下坡，回收電動汽車的動能或勢能，並通過制動輸入單元16輸出第一電容充電電壓。電容充電電壓經過雙向dc-dc單元19和第二檢測單元18，為超級電容17充電。

將電動汽車制動過程中產生的能量轉換為電能並為超級電容17充電，而不是為石墨烯鋰電池11充電，既能保證能量的回收，又能相對的減少石墨烯鋰電池11的充電次數，增加了石墨烯鋰電池11的使用壽命。

從上述實施例可以看出，在爬坡或者加速時，超級電容17可以提供瞬時高電壓，以增加電動汽車的牽引力；在下坡或減速時，能夠控制制動輸入單元16，為超級電容17充電。能夠增加石墨烯鋰電池11的使用壽命，並將回收的能量可以提高電動汽車的續航能力。

參見圖6，為本申請提供的石墨烯鋰電池加熱控制方法的流程圖，該方法在圖5所示步驟的基礎上實現的。當石墨烯鋰電池超級電容雙能源控制系統還包括溫度傳感單元23和加熱單元22時，在獲取啟動信號之後，該方法還包括：

步驟601，按照預置周期，獲取溫度傳感單元23檢測的環境溫度。

溫度傳感單元23能夠檢測當前環境溫度，由於石墨烯鋰電池11的最佳工作範圍影響電池容量，所以將溫度傳感單元23與石墨烯鋰電池11貼合。環境溫度，也就是石墨烯鋰電池11的外殼溫度。溫度傳感單元23能夠實時的檢查環境溫度，而控制單元15獲取環境溫度需要按照預置周期，其原因在於環境溫度通常不會發生突變，並且控制單元15處理環境溫度數據也需要一定的時間處理。預置周期的時間間隔也不能過程，以便能夠及時反饋監測到的環境溫度。

步驟602，如果環境溫度小於預置低溫閾值，則啟動加熱單元22，以使得石墨烯鋰離子電池的溫度能夠達到工作溫度。

石墨烯鋰電池11通過具有最佳工作範圍，一旦石墨烯鋰電池11所處的環境溫度小於預置低溫閾值，石墨烯鋰電池11的容量迅速降低，以至於減少電動汽車的續航裡程。由於續航裡程的突變，可能導致用戶不能準確地預計電動汽車的行程，出現不能抵達目的地，不能及時充電的情況。如果電動汽車行駛在高速公路上，那麼其危險係數更高。

所以如果檢測到環境溫度小於預置低溫閾值，則啟動加熱單元22，為石墨烯鋰電池11加熱，以便石墨烯鋰電池11的溫度能夠達到工作溫度。工作溫度，是指石墨烯鋰電池11能夠正常工作的溫度，一般會大於石墨烯鋰電池11的最近工作範圍。

步驟603，如果環境溫度大於或等於預置低溫閾值，則控制石墨烯鋰離子電池通過第一檢測單元12輸出主驅動電壓。

經過加熱單元22加熱後，檢測到的環境溫度會逐漸上升，如果環境溫度大於或等於預置低於閾值，則控制石墨烯鋰電池11通過第一檢測單元12輸出主動電壓。如果環境溫度不未達到預置低溫閾值，則繼續啟動加熱單元22。

步驟604，如果環境溫度大於或等於預置高溫閾值，則停止啟動加熱單元22。

在石墨烯電池使用過程中，石墨烯鋰電池11的溫度是逐漸增加的，為了避免由於高溫引起的石墨烯鋰電池11爆炸的情況出現，如果檢測到的環境溫度大於或等於預置高溫閾值，則停止啟動加熱單元22，也及時加熱單元22不再加熱。

從上述實施例可以看出，能夠避免低溫造成的石墨烯鋰電池11的性能下降，使得石墨烯鋰電池11保持在正常工作的溫度範圍內，以保證電動汽車的正常行駛。

參見圖7，為本申請提供的超級電容控制方法的流程圖，該方法在圖5所示步驟的基礎上實現的，該方法還包括：

步驟701，獲取第一檢測單元12檢測的石墨烯鋰電池11的電池電壓。

步驟702，判斷電池電壓是否小於第一預置告警電壓。

在電動汽車行駛過程中，電池電壓是逐步減小的，為了保障電動汽車不會在行駛過程中突然暫停，需要實時檢測石墨烯鋰電池11的電壓，並判斷電池電壓是否小於低於預置告警電壓。

步驟703，如果判斷結果為是，則控制超級電容17通過第二檢測單元18和雙向dc-dc單元19向輸出單元13輸出瞬時高電壓。

如果電池電壓小於低於預置告警電壓，則控制超級電容17通過第二檢測單元18和雙向dc-dc單元19向輸出單元13輸出瞬時高電壓，保證電動汽車能夠再持續行駛一段距離，以便駕駛員為電動車尋找充電站，或者尋找安全停止位置。

從上述實施例可以看出，能夠在石墨烯鋰電池11的電池電壓不足的情況下，啟動超級電容17輸出瞬時高電壓，以增加電動汽車的續航能力。

超級電容17是為了應對加速或爬坡時，增加電動汽車牽引力而設置的。在電動汽車正常行駛路線中出現爬坡是經常遇到的狀況，所以不僅要保證電動汽車石墨烯鋰電池11的蓄電量，也要保持超級電容17的電量。參見圖8，為本申請提供的一種超級電容充電控制方法的流程圖，該方法在圖5所示步驟的基礎上實現的。控制石墨烯鋰電池11通過第一檢測單元12向輸出單元13輸出主驅動電壓之後，該方法包括：

步驟801，獲取第二檢測單元18檢測的超級電容17的電容電壓。

步驟802，如果電容電壓小於第二預置告警電壓，則控制輸出單元13輸出第二電容充電電壓。

第二預置告警電壓，是電容電壓的低壓閾值。如果電容電壓小於第二預置告警電壓，則輸出單元13輸出第二電容充電電壓。第二電容充電電壓，是通過石墨烯鋰電池11為超級電容17充電。

步驟803，電容充電電壓經過雙向dc-dc模塊輸出超級電容17。

步驟804，如果電容電壓大於或等於第三預置告警電壓，則輸出單元13停止輸出第二電容充電電壓。

第三預置告警電壓，是超級電容17的額定電壓。當第二電容充電電壓達到額定電壓是，則停止對超級電容17的充電。

從上述實施例可以看出，能夠通過石墨烯鋰電池11為超級電容17充電，以保證在電動汽車加速或者爬坡時，超級電容17能夠提供瞬時高電壓。

參見圖9，為本申請提供的另一種超級電容充電控制方法的流程圖，該方法在圖5所示步驟的基礎上實現的。控制制動輸入單元16輸出第一電容充電電壓，經過雙向dc-dc單元19和第二檢測單元18為超級電容17充電之前，該方法還包括：

步驟901，獲取第二檢測單元18檢測的電容電壓。

步驟902，如果電容電壓等於超級電容17的最大耐壓值，則停止制動輸入單元16向雙向dc-dc單元19輸入第一電容充電電壓。

從上述實施例可以看出，檢測電容電壓，防止超級電池產生過充情況，避免由於過充引起的超級電容17爆炸、損害其他元器件等後果。

具體實現中，本發明還提供一種計算機存儲介質，其中，該計算機存儲介質可存儲有程序，該程序執行時可包括本發明提供的呼叫方法的各實施例中的部分或全部步驟。所述的存儲介質可為磁碟、光碟、只讀存儲記憶體(英文：read-onlymemory，簡稱：rom)或隨機存儲記憶體(英文：randomaccessmemory，簡稱：ram)等。

本領域的技術人員可以清楚地了解到本發明實施例中的技術可藉助軟體加必需的通用硬體平臺的方式來實現。基於這樣的理解，本發明實施例中的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分可以以軟體產品的形式體現出來，該計算機軟體產品可以存儲在存儲介質中，如rom/ram、磁碟、光碟等，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，伺服器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例或者實施例的某些部分所述的方法。

本說明書中各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。尤其，對於……實施例而言，由於其基本相似於方法實施例，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法實施例中的說明即可。

以上所述的本發明實施方式並不構成對本發明保護範圍的限定。