一种具有锂硫增程器的电池系统及电动汽车的制作方法

1.本发明涉及电池技术，尤其涉及一种具有锂硫增程器的电池系统及电动汽车。


背景技术：

2.随着新能源技术的不断发展，电动汽车的续航里程逐渐成为行业内的关注焦点，而决定电动汽车续航里程的关键在于汽车内部的电池系统，电池系统中的核心技术在于电池体系，不同的电池体系能量密度(包含重量能量密度和体积能量密度)不一样，能量密度最终决定了电池的续航时长，所以一般用电池的能量密度来表征电池的续航时长。所以高能量密度电池就成为了研究热点。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于，针对电动汽车领域对高能量密度电池的需求，提出一种具有锂硫增程器的电池系统，有效利用了锂硫电池在不同放电深度下的循环寿命和能量，延长了电动车的续航里程。
4.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种具有锂硫增程器的电池系统，包括锂硫电池组、锂电池组和控制系统，所述锂硫电池组和锂电池组并联，所述控制系统与锂硫电池组和锂电池组分别连接，所述锂硫电池组的容量占电池组总容量的10％-90％，所述锂硫电池组的放电深度在10-70％。
5.进一步地，当锂硫电池组和锂电池组都充满电后，控制系统通过整车需要的输入功率来选择锂硫电池组和锂电池组的使用，当整车实际所需要输入的功率大于设定值p1(所述设定值p1为车辆额定功率的80-95％，优选为90％)时，则采用锂电池组为整车供电，当整车实际所需要输入的功率小于设定值p1时，则采用锂硫电池组为整车供电，在相对低倍率、小电流的使用条件下可以充分发挥锂硫电池组高能量密度、高电量的优势，增加续航里程。在不同放电深度使用条件下可以充分延长锂硫电池循环寿命的优势。
6.进一步地，所述控制系统包括bms管理系统和控制器；锂硫电池组和锂电池组分别由各自的bms管理系统进行控制；锂硫电池组和锂电池组的bms管理系统通过can总线与控制器连接；
7.具有锂硫增程器的电池系统放电过程中bms管理系统实时检测锂电池组和锂硫电池组的剩余电量(soc)，当bms管理系统(电池管理系统)检测到锂硫电池到达限制的放电深度时，bms管理系统通过can总线传输停止信号给控制器，最终控制器控制锂硫电池组停止放电。锂硫电池组的bms管理系统和锂电池组的bms管理系统分别通过can总线与控制器连接。
8.进一步地，所述锂硫电池组的容量占电池组总容量的70％-90％。
9.进一步地，所述锂硫电池组的放电深度在50％-70％。
10.进一步地，所述通用型锂硫增程器电动汽车用电池所采用的锂硫电池组和锂电池组的循环寿命相同或相近。
11.进一步地，所述锂硫电池组和锂电池组的开路电压相同或相近。
12.进一步地，所述锂硫电池组重量能量密度为400-700wh/kg，体积能量密度为400-700wh/l。
13.进一步地，所述锂电池组为三元量产锂电池组重量能量密度为180-280wh/kg，体积能量密度为360-560wh/l。
14.进一步地，所述锂硫电池组、锂电池组分别设置在电池标准箱中。
15.本发明的另一个目的还公开了一种电动汽车，采用上述具有锂硫增程器的电池系统。
16.本发明一种具有锂硫增程器的电池系统及电动汽车，有效利用了不同种类电池在不同放电深度的循环寿命和能量，延长了电动车的续航里程，与现有技术相比较具有以下优点：
17.1)本发明采用的三元量产锂电池的重量能量密度为180-280wh/kg，体积能量密度为360-560wh/l。锂硫电池的能量为400-700wh/kg，体积能量密度为400-700wh/l。锂硫电池的重量能量密度是三元量产锂电池的2-3倍，体积能量密度与三元量产锂电池持平。而且，锂硫电池可以在较宽的温度范围内工作，也可以高倍率放电、低温充时间电，安全性优异。
18.本发明将锂硫电池和锂电池复合使用用于电动车，容量占锂电池电动汽车电池容量的10％-90％，优选为70％-90％，有效延长了车辆的续航里程，见表1所示。
19.2)锂硫电池不同的放电深度的循环寿命不一样，在0-100％dod放电的循环寿命是100次左右，在0-70％放电的循环寿命是300次左右，在0-50％放电的循环寿命是500次左右。
20.根据锂硫电池在不同放电深度的循环寿命区别较大的特点，本发明控制锂硫电池的放电深度在10-70％，考虑循环寿命和放电深度百分比，优选在50％-70％，将锂硫电池和与之相同循环寿命的锂电池进行复配，以最大程度地利用锂硫电池全寿命过程中的能量发挥，延长电动车的续航里程。
21.3)本发明具有锂硫增程器的电池系统使用时，当整车所需要输入的功率大于设定值p1时，则采用锂电池组为整车供电，当整车所需要输入的功率小于设定值p1时，则采用锂硫电池组为整车供电，相对低倍率、小电流的使用条件下可以充分发挥锂硫电池组高能量密度、高电量的优势，增加续航里程。
附图说明
22.图1为具有锂硫增程器的电池系统的结构示意图。
具体实施方式
23.以下结合实施例对本发明进一步说明：
24.实施例1
25.本实施例公开了一种具有锂硫增程器的电池系统，包括锂硫电池组、锂电池组和控制系统，所述锂硫电池组和锂电池组并联，所述控制系统与锂硫电池组和锂电池组分别连接，即锂硫电池组和锂电池组都由电源的控制系统通过can通讯进行统一集中管理。所述锂硫电池组、锂电池组分别设置在电池标准箱中，具有锂硫增程器的电池系统的结构如图1
所示。
26.所述锂电池组为三元量产锂电池，所述三元量产锂电池的重量能量密度是220wh/kg，体积能量密度为440wh/，循环寿命为300次左右。锂硫电池的能量为500wh/kg，体积能量密度为450wh/l，循环寿命为300次(0-70％dod)次左右。整车的电量为80度电为计算基准，体积成组效率为50％，重量成组效率为65％，锂离子、锂硫不同电量占比。以上数据作为下面的计算依据：
27.表1为80度电量的电动汽车锂硫电池不同占比下汽车的续航里程
28.总电量/kwh808080808080锂离子电池电量占比0.10.30.50.70.91锂硫电量占比0.90.70.50.30.10锂离子电池重量/kg55.9167.8279.7391.6503.5559.4锂离子电池体积/l36.4109.1181.8254.5327.3363.6锂硫电池重量/kg221.5172.3123.173.824.60.0锂硫电池体积/l320.0248.9177.8106.735.60.0总重量/kg277.5340.1402.8465.5528.1559.4总体积/l356.4358.0359.6361.2362.8363.6相同重量可增加电量/kwh91.671.350.930.510.2 体积增加量/l-7.3-5.7-4.0-2.4-0.8 可用总电量/kwh122.5113.1103.694.284.780.0循环寿命300300300300300300全寿命总电量/kwh36763.633927.331090.928254.525418.224000.0单次续航817.0753.9690.9627.9564.8533.3总续航/km245090.9226181.8207272.7188363.6169454.5160000
29.从表1数据可以看出，当锂硫电池的电量占整车电量的10％-90％时，整车体积不变的前提下，重量可以减轻，锂硫占比越多、减轻的重量越多。保持与现有三元电池相同的重量，可增加电量为10.2度电到91.6度电不等(锂硫放电深度在0-100％dod)，整车实际可用电量由80度电增加到122.5度电(锂硫放电深度在0-70％dod)。按照续航时长100km耗电15度来计算，单次续航里程由533.3km增加到817km，增加了283.7km。循环300次总的续航里程由16万公里增加到24.5万公里。
30.实施例2
31.本实施例公开了一种具有锂硫增程器的电池系统，包括锂硫电池组、锂电池组和控制系统，所述锂硫电池组和锂电池组并联，所述控制系统与锂硫电池组和锂电池组分别连接。所述锂硫电池组、锂电池组分别设置在电池标准箱中，具有锂硫增程器的电池系统的结构如图1所示。
32.所述锂电池组为三元量产锂电池，所述三元量产锂电池的重量能量密度为180wh/kg，体积能量密度为360wh/，循环寿命为500次左右。锂硫电池的能量为500wh/kg，体积能量密度为450wh/l，循环寿命为500次(0-50％dod)左右。整车的电量为80度电，体积成组效率为50％，重量成组效率为65％，锂离子、锂硫不同电量占比。以上数据作为下面的计算依据：
33.表2为65度电量的电动汽车锂硫电池不同占比下汽车的续航里程
[0034][0035]
从表2数据可以看出，当锂硫电池的电量占整车电量的10％-90％时，保持与现有三元电池相同的重量，体积可以一定程度上减轻，可增加的整车电量由65度电增加到87.8度电(锂硫放电深度在0-50％dod)。按照续航时长100km耗电15度来计算，单次续航里程由433.3km增加到585km，增加了151.7km。循环500次总的续航里程由21.7万公里增加到29.3万公里。
[0036]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。