一种车用复合锂电池系统的制作方法

1.本实用新型属于汽车电池能源技术领域，特别涉及一种车用复合锂电池系统。


背景技术：

2.目前，利用锂电池能量密度高、循环寿命长的优点，汽车领域逐步开始研究锂电池替代铅酸电池作为车辆启动电源的方法。
3.锂电池用作启动电源，不同于动力电池的使用工况，其特性与铅酸电池也不同，低温下锂电池的放电倍率很低，仅依靠锂电池自身不能满足卡车等大功率发动机低温启动，也存在低温不能充电等问题。因此，需要一种全新的解决方案在满足启动功能的同时，实现对锂电池更好的管理和保护。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种车用复合锂电池系统，采用锂电池系统替代铅酸电池，保证车辆使用寿命周期内电池系统功能正常。
5.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种车用复合锂电池系统，包括锂电池模组、电池管理模块、电池控制模块、超级电容模组、连接模块和整车电器模块；
7.所述锂电池模组的正极与连接模块一端相连；所述锂电池模组的负极一路连接超级电容模组的一端，第二路连接整车电器模块的一端；所述锂电池模组还与电池管理模块相连；
8.所述电池管理模块的输出端连接电池控制模块的输入端，电池管理模块的使能端连接超级电容模组的第二端；所述电池控制模块的第一输出端与连接模块第二端相连。
9.进一步的，所述电池系统还包括加热模块；
10.所述加热模块的使能端连接电池控制模块的第二输出端；所述加热模块的输出端连接锂电池模组的负极；所述加热模块的输入端连接超级电容模组的第三端、连接模块第三端和整车电器模块的另外一端。
11.进一步的，所述电池系统还包括仪表模块；
12.所述仪表模块与电池控制模块相连。
13.进一步的，所述整车电器模块包括起动机、发电机和整车负载；
14.所述起动机、发电机和整车负载并联。
15.进一步的，所述加热模块设置于锂电池模组的外围。
16.进一步的，所述连接模块为控制通断的电器装置。
17.进一步的，所述超级电容模组包括若干并联的超级电容单体。
18.进一步的，所述锂电池模组包括若干并联的锂电池单体。
19.发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
20.本实用新型提出了一种车用复合锂电池系统，包括锂电池模组、电池管理模块、电池控制模块、超级电容模组、连接模块和整车电器模块；锂电池模组的正极与连接模块一端相连；锂电池模组的负极一路连接超级电容模组的一端，第二路连接整车电器模块的一端；锂电池模组还与电池管理模块相连；电池管理模块的输出端连接电池控制模块的输入端，电池管理模块的使能端连接超级电容模组的第二端；电池控制模块的第一输出端与连接模块第二端相连。电池管理模块连接电池控制模块，两者之间可以实现指令信息交互，同时连接超级电容模组和锂电池模组，可以对超级电容模组、锂电池模组进行电压、温度等状态采集，进行均衡等管理。电池控制模块还与连接模块相连，通过指令信息交互实现对连接模块的控制。该电池系统还包括加热模块，加热模块也由电池控制模块进行控制。本实用新型采用锂电池模组锂电循环寿命长，加上控制系统的管理与保护，可以保证整车寿命周期内电池功能正常，解决类似于传统铅酸电池多次更换的问题；该控制系统通过钥匙、发动机运行状态等信号，了解用户的用电需求和发电机启动情况，更好实现对锂电池的充放电管理，进一步对其进行保护；在控制系统的管理下，可以利用加热模块实现对锂电池模组进行温度管理，始终保证锂电池模组具有良好的活性，进一步延长其使用寿命。
21.锂电池模组与超级电容模组组成的复合锂电池，在控制系统的管理下，可以解决单一锂电池模组低温不能启动的问题，保证任何工况下车辆的正常启动；
22.锂电能量密度高，虽然外加超级电容模组，但整体的重量要比铅酸电池重量轻，有利于整车轻量化设计，同时消除铅酸电池污染问题。
23.在使用过程中，仪表显示电池的电压、电量等信息，打破传统铅酸电池状态不准或只依靠电压推算电量的模式，使用户能清晰明了掌握电池状态，用户可以在保证下次启动的情况下，更好地规划和管理用电，消除铅酸电池状态不准带来的焦虑；同时及时进行故障提醒，并显示故障码，便于及时进行故障检修，更加智能化，提升整车驾驶感受和驾驶品质。
附图说明
24.如图1为本实用新型实施例1一种车用复合锂电池系统的连接示意图。
具体实施方式
25.为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本实用新型省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本实用新型。
26.实施例1
27.本实用新型实施例1提出了一种车用复合锂电池系统，利用锂电池能量密度高、循环寿命长的优点，选择锂电池方案，解决铅酸电池重量大和铅酸电池寿命短的问题，外加控制系统来保证车辆使用寿命周期内电池系统功能正常，并解决铅酸电池污染问题；利用超级电容低温下仍然可以大功率放电的特性，由锂电池模组和超级电容模组组成复合锂电
池，外加控制系统对锂电池模组和超级电容模组不同组合的管理进行放电控制，解决低温情况下仅锂电池启动困难的问题，满足车辆在任何情况下的启动。
28.如图1给出了本实用新型实施例1一种车用复合锂电池系统，包括锂电池模组、电池管理模块、电池控制模块、超级电容模组、连接模块和整车电器模块；
29.锂电池模组的正极与连接模块一端相连；锂电池模组的负极一路连接超级电容模组的一端，第二路连接整车电器模块的一端；锂电池模组还与电池管理模块相连；电池管理模块的输出端连接电池控制模块的输入端，电池管理模块的使能端连接超级电容模组的第二端；电池控制模块的第一输出端与连接模块第二端相连。
30.电池系统还包括仪表。
31.本实用新型中整车钥匙信号、驻车空调启动信号、发动机启动信号都连接到电池控制模块，电池控制模块给整车反馈允许启动信号，同时与仪表、电池管理模块、连接模块、加热模块通过低压相连，可以实现信息、指令交互。
32.超级电容模组是由若干超级电容单体串并联而成，锂电池模组是由若干锂电池单体串并联而成。
33.锂电池模组与超级电容模组的状态由电池管理模块采集，上报给电池控制模块。
34.超级电容模组与锂电池模组通过连接模块连接，连接模块由电池控制模块进行控制，可以利用锂电池模组为超级电容模组充电，也可以实现超级电容模组与锂电池模组直接导通或者断开。
35.电池控制模块由整车钥匙信号或驻车空调启动信号唤醒，然后电池控制模块控制电池管理模块进行工作，根据整车需求适时控制连接模块和加热模块的工作。
36.电池管理模块通过低压采集线束连接于超级电容模组、锂电池模组，采集锂电池模组的单体电压、温度、电流信息，同时采集超级电容模组的温度、单体电压信息，对锂电单体和超级电容单体进行均衡等管理，并将锂电池模组和超级电容模组的各种状态信息发送给电池控制模块。
37.连接模块一端与超级电容模组正极相连，一端与锂电池模组正极相连，由电池控制模块控制，可以实现超级电容模组与锂电池模组之间直连导通或断开，也可以在保证锂电池与超级电容模组之间不导通，但是可以将锂电池模组的电能为超级电容模组充电。
38.加热模块贴敷于锂电池的外围，负责给锂电池进行加热。加热模块也与电池控制模块存在指令信息交互，默认情况下，加热模块处于非工作状态，在低温情况下若收到电池控制模块的加热工作指令，即开始对锂电池模组进行加热，等加热到一定温度，电池控制模块发出停止加热指令时，加热模块会停止工作。
39.电池控制模块被钥匙信号或驻车空调信号唤醒后，接收电池管理模块上报的电池信息，根据电池的电压、电量、电流、温度信息，进行电量计算和故障识别、故障处理，并对连接模块、加热模块进行控制，实现对超级电容模组和锂电池模组进行充放电管管理，保证车辆任何情况下的启动，同时避免低温下锂电池过充等问题，更好地实现对电池的保护。
40.钥匙开启后，电池控制模块如果检测到电池无故障、温度大于k1、电池电量大于ksoc，则电池控制模块控制连接模块，先利用锂电池模组为超级电容模组进行充电，待两者电压平台小于一定阈值，电池控制模块控制连接模块实现超级电容模组与锂电池模组直接并联导通，向整车发出允许启动信号，实现锂电池模组与超级电容模组共同支撑启动；通过
检测发动机运行状态判别发动机启动后，则控制连接模块保持状态不变，发电机为超级电容模组和锂电池模组充电。
41.如果检测到电池无故障、温度大于k1、电池电量小于ksoc，则电池控制模块控制连接模块先利用锂电池模组为超级电容模组充电，待超级电容模组的电量大于kcap，则向整车发出允许启动信号，此时由超级电容模组单独支撑启动；通过检测发动机运行状态判别发动机启动后，则电池控制模块控制连接模块实现超级电容模组与锂电模组直接并联导通，发电机为超级电容模组和锂电池模组充电。
42.若无故障，温度小于k1，则电池控制模块控制连接模块先利用锂电池模组为超级电容模组充电，待超级电容模组的电量大于kcap，则向整车发出允许启动信号，此时由超级电容模组单独支撑启动；通过检测发动机运行状态判别发动机启动后，则控制连接模块实现超级电容模组与锂电池模组继续保持断开，同时控制加热模块为锂电池模组进行加热，待温度大于一定值，则停止加热，同时控制连接连接模块实现超级电容模组与锂电池模组直接导通，发电机为超级电容模组和锂电池模组充电，避免低温下直接给锂电池组充电产生的过充等危害。
43.电池控制模块驻车空调信号唤醒后，则控制连接模块，先利用锂电池模组为超级电容模组进行充电，同时支撑驻车空调等电器，待两者电压平台小于一定阈值，控制连接模块实现超级电容模组与锂电池模组直接并联导通，一起为驻车空调等电器供电，等电池电量低于一定阈值，则控制驻车空调进行停机处理，保证下次车辆启动用电。
44.电池控制模块根据电池管理模块上传的信息，进行电池电量的计算、故障的识别和故障处理，同时将电压、电量、故障提示、故障码发送给仪表，仪表将状态进行显示，可以便于司机查看，让司机明确掌握电池状态，可以根据电池电量、电压设置驻车空调工作时间，合理使用电饭煲等用电设备，保证下次整车可以启动；同时出现故障时，仪表会报警提示，及时通知司机排查检修，附有故障码，便于初步判断故障原因，使客户使用起来更加智能，更加方便。
45.本实用新型中电池控制模块是包含主控制器mpc5744芯片、数字信号处理单元、低边驱动、高边驱动、通讯接口等组成的特定用途集成电路。
46.电池管理模块也是采用s32主芯片，包含模拟量采集、数字量输入输出、对外通讯等组成的集成电路板。
47.上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的修改或变形。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。