混合电池系统及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及动力电池领域，具体地涉及一种混合电池系统及车辆。


背景技术：

2.随着锂离子电池在新能源汽车应用越来越广泛，锂离子电池引发的安全危害事件发生得越来越多；同时锂离子电池的低温性能较差，影响车辆性能表现，如何解决新能源汽车的安全问题和低温性能差问题成为行业研究的热点问题。其中一个解决思路是通过研究各种更安全、性能更好的新电化学体系，构成新的电化学能量载体，来替代现有锂离子电池系统。其中之一的新体系电池
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钠离子电池近年来成为人们研究的重点之一，钠离子电池因其较好的安全性能、较好的高低温充放电性能以及较低的制造成本(钠元素储量丰富)受到广泛的关注。然而钠离子电池也存在一些缺点，其能量密度以及功率密度相比锂离子电池较低，单独使用钠离子电池，现阶段还无法满足新能源汽车行业对高能量和功率密度能量载体的性能需求。
3.传统解决方式是将钠离子电池与锂离子电池在混用。在车用锂离子电池系统中混合使用电池的大多数方案是在电池模组组装过程中，将锂离子电池单体与钠离子电池单体通过交替排放或者其他方式排列组合，形成混合电池模组；若干个混合电池模组组成混合电池系统，应用在新能源汽车中。然而，该种混合电池的设置方式存在以下缺陷：
4.(1)钠离子电池和锂离子电池在模组级别混合，在混合模组生产过程中需要增加两种电池混合的流程，增加模组生产过程复杂度和失效风险点；
5.(2)现有混合电池系统中，两种电池单体在模组级别相互混合，若钠离子电池出现问题，需要将整个电池包进行拆装，并在混合电池模组中识别问题电池，并将钠离子电池与锂离子电池组成的混合电池模组进行维修售后，导致维修的复杂度增加，售后成本高；
6.(3)锂离子电池混合在钠离子电池中，而低温环境下，锂离子电池的效率低下，且存在安全风险，进而导致整个电池包系统存在安全风险。


技术实现要素：

7.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本实用新型提供了一种混合电池系统及车辆。
8.本实用新型提供了一种混合电池系统，所述混合电池系统包括能够接入到动力设备的负载的锂离子电池包和钠离子电池包，所述锂离子电池包和所述钠离子电池包并联设置，所述锂离子电池包的内部设有加热模块和温度检测模块，所述加热模块与所述温度检测模块信号连接，并配置为：
9.所述锂离子电池包和/或所述钠离子电池包能够选择性地接入到动力设备的负载。
10.可选地，所述锂离子电池包包括第一壳体和设置在所述第一壳体内部的锂离子电池模组组件，所述第一壳体的侧壁设有用于与负载连接的第一接线口，所述第一接线口与
所述锂离子电池模组组件线路连接。
11.可选地，所述第一接线口与所述锂离子电池模组组件的连接线路上设有用于控制线路通断的第一高压盒。
12.可选地，所述锂离子电池模组组件包括多个串联连接的锂离子电池模组。
13.可选地，所述钠离子电池包包括第二壳体和设置在所述第二壳体内部的钠离子电池模组组件，所述第二壳体的侧壁设有用于与负载连接的第二接线口，所述第二接线口与所述钠离子电池模组组件线路连接。
14.可选地，所述第二接线口与所述钠离子电池模组组件的连接线路上设有用于控制线路通断的第二高压盒以及用于调节线路电压的电压转换器。
15.可选地，所述钠离子电池模组组件包括多个串联连接的钠离子电池模组。
16.本实用新型还提供了一种车辆，所述车辆包括上述混合电池系统。
17.可选地，所述混合电池系统中的所述锂离子电池包和所述钠离子电池包分别设置在所述车辆的底盘上。
18.可选地，所述锂离子电池包的壳体和所述钠离子电池包的壳体分别与所述底盘可拆卸连接。
19.可选地，所述锂离子电池包的壳体和所述钠离子电池包的壳体分别与所述车辆可拆卸连接。
20.可选地，所述锂离子电池包的尺寸与所述车辆的安装位置的尺寸相匹配，所述锂离子电池包中锂离子电芯的数量与所述车辆的动力需求相匹配；所述钠离子电池包的尺寸与所述车辆的安装位置的尺寸相匹配，所述钠离子电池包中钠离子电芯的数量与所述车辆的动力需求相匹配。
21.本实用新型实施方式提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
22.本实用新型提供的混合电池系统集成具有独立的锂离子电池包和钠离子电池包，并可选择性的将锂离子电池包和/或钠离子电池包接入到动力设备的负载，以满足不同场景的使用需求，且当动力设备处于温度较低的环境时，锂离子电池包不参与工作，减少锂离子电池包的安全风险、增加锂离子电池包的使用寿命，进而增加整个混合电池系统的使用寿命，并通过加热模块对锂离子电池包进行加热，使得升温至适宜温度的锂离子电池包能够继续为动力设备供电，保障动力设备有较好的续航里程；且锂离子电池包和钠离子电池包独立设计，可合理安排布置位置，提高动力设备的空间利用率；每个电池包的生产流程与传统电池包的生产流程基本一致，不会引入混合电池的流程，减少失效风险点的引入，使得生产更加高效、便捷；当其中一块电池包出现故障时，只需拆卸相应的电池包，另一种电池包不需要进行拆卸，进而对相应的电池包单独维修，提高售后效率，降低售后成本，使得售后维修更加高效、成本更低、用户体验更好。
附图说明
23.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施方式，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
24.为了更清楚地说明本实用新型实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技
术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本实用新型实施方式所述混合电池系统的电气连接示意图；
26.图2为本实用新型实施方式所述锂离子电池包的示意图；
27.图3为本实用新型实施方式所述钠离子电池包的示意图；
28.图4为本实用新型实施方式所述车辆的示意图。
29.附图标记说明
30.1、负载；2、锂离子电池包；21、第一壳体；22、锂离子电池模组组件；23、第一接线口；24、第一高压盒；25、锂离子电池模组；26、锂离子电池信息采集单元；3、钠离子电池包；31、第二壳体；32、钠离子电池模组组件；33、第二接线口；34、第二高压盒；35、电压转换器；36、钠离子电池模组；37、钠离子电池信息采集单元；4、加热模块；5、主控单元；6、底盘。
具体实施方式
31.为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面将对本实用新型的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
32.下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施方式只是本实用新型的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。
33.结合图1至图3所示，本实用新型实施方式提供的混合电池系统包括能够接入到动力设备的负载1的锂离子电池包2和钠离子电池包3，锂离子电池包2和钠离子电池包3并联设置，即锂离子电池包2和钠离子电池包3能够并联地接入到动力设备的负载1。锂离子电池包2的内部设有加热模块4和温度检测模块，加热模块4与温度检测模块信号连接，具体为当温度检测模块检测到锂离子电池包2的内部温度较低时，加热模块4工作，锂离子电池包2在加热模块4的作用下升温，直至锂离子电池包2的温度满足使用需求，其中，加热模块4与温度检测模块之间的配合方式为常规设计，因此，在此对其工作原理未做过多的描述。其中，加热模块4可为液冷板，且液冷板设置在锂离子电池包2的锂离子电池模组组件22的下方，进而为锂离子电池模组组件22加热，或者加热模块4配置为提升锂离子电池包2的壳体的温度，使得锂离子电池模组组件22在适宜温度内工作。温度检测模块设置在锂离子电池包2的壳体的内壁上，检测锂离子电池包2的壳体的内部温度。
34.锂离子电池包2和/或钠离子电池包3能够选择性地接入到动力设备的负载1。具体为：在其中一个使用场景中，锂离子电池包2可单独接入到动力设备的负载1。在低温环境下，锂离子电池包2不工作，钠离子电池包3可单独接入到动力设备的负载1，使得钠离子电池包3单独工作。当工作环境满足锂离子电池包2的工作需求时，锂离子电池包2和钠离子电池包3共同接入到动力设备的负载1，以增加动力设备的续航。可见，具体的工作模式可根据实际场景进行选择，其中，对于工作模式的选择以及锂离子电池包2和/或钠离子电池包3接入到动力设备的负载1的方式均为常规设计，因此，在此未做过多的描述。
35.本实用新型提供的混合电池系统集成具有独立的锂离子电池包2和钠离子电池包3，并可选择性的将锂离子电池包2和/或钠离子电池包3接入到动力设备的负载1，以满足不同场景的使用需求，且当动力设备处于温度较低的环境时，锂离子电池包2不参与工作，减
少锂离子电池包2的安全风险、增加锂离子电池包2的使用寿命，进而增加整个混合电池系统的使用寿命，并通过加热模块4对锂离子电池包2进行加热，使得升温至适宜温度的锂离子电池包2能够继续为动力设备供电，保障动力设备有较好的续航里程。
36.锂离子电池包2和钠离子电池包3独立设计，可合理安排布置位置，提高动力设备的空间利用率；每个电池包的生产流程与传统电池包的生产流程基本一致，不会引入混合电池的流程，减少失效风险点的引入，使得生产更加高效、便捷；当其中一块电池包出现故障时，只需拆卸相应的电池包，另一种电池包不需要进行拆卸，进而对相应的电池包单独维修，提高售后效率，降低售后成本，使得售后维修更加高效、成本更低、用户体验更好。
37.如图2所示，锂离子电池包2包括第一壳体21和设置在第一壳体21内部的锂离子电池模组组件22，第一壳体21与动力设备可拆卸连接，具体为第一壳体21的底盘6与动力设备可拆卸连接。锂离子电池模组组件22包括多个串联连接的锂离子电池模组25，每个锂离子电池模组25由多个锂离子电芯经过串并联连接组成。锂离子电池模组25的个数根据动力设备整体设计需求电量、电压等参数来设置。温度检测模块可由设置在第一壳体21内的锂离子电池信息采集单元26形成，锂离子电池信息采集单元26主要采集锂离子电池包2的电压与温度信息。
38.当锂离子电池信息采集单元26用于采集锂离子电池包2的温度信息时，可作为上述温度检测模块使用。其中，锂离子电池信息采集单元26的信息采集为常规技术，因此，在此对其结构和原理未做过多的描述。
39.第一壳体21的侧壁设有用于与负载1连接的第一接线口23，第一接线口23即为锂离子电池包2的对外的高压与低压线束接口，进而通过第一接线口23将锂离子电池包2接入到动力设备的负载1。第一接线口23与锂离子电池模组组件22线路连接。进一步优化地，第一接线口23与锂离子电池模组组件22的连接线路上设有用于控制线路通断的第一高压盒24。第一高压盒24用于控制线路的通断，进而控制锂离子电池包2是否接入到动力设备的负载1。第一高压盒24包含正极继电器、负极继电器、预充继电器、预充电阻以及电流传感器等电气件，其为电池包的常设部件，因此，在此未对其工作原理做过多的描述。
40.如图3所示，钠离子电池包3包括第二壳体31和设置在第二壳体31内部的钠离子电池模组组件32，第二壳体31与动力设备可拆卸连接，具体为第二壳体31的底盘6与动力设备可拆卸连接。钠离子电池模组组件32包括多个串联连接的钠离子电池模组36，每个钠离子电池模组36由多个钠离子电芯经过串并联连接组成。
41.钠离子电池模组36的个数根据动力设备整体设计需求电量、电压等参数来设置。第二壳体31的内部设有钠离子电池信息采集单元37，可通过钠离子电池信息采集单元37实时检测并反馈钠离子电池包3的信息。其中，钠离子电池信息采集单元37的信息采集为常规技术，因此，在此对其结构和原理未做过多的描述。
42.第二壳体31的侧壁设有用于与负载1连接的第二接线口33，第二接线口33即为钠离子电池包3的对外的高压与低压线束接口，进而通过第二接线口33将钠离子电池包3接入到动力设备的负载1。第二接线口33与钠离子电池模组组件32线路连接。进一步优化地，第二接线口33与钠离子电池模组组件32的连接线路上设有用于控制线路通断的第二高压盒34以及用于调节线路电压的电压转换器35。第二高压盒34用于控制线路的通断，进而控制钠离子电池包3是否接入到动力设备的负载1。第二高压盒34包含正极继电器、负极继电器、
预充继电器、预充电阻以及电流传感器等电气件，电压转换器35为双向电压转化器，可完成升压与降压功能。其中，第二高压盒34和电压转换器35均为钠离子电池包3的常设部件，因此，在此未对其工作原理做过多的描述。
43.在其中一个场景中，动力设备为车辆，此时，锂离子电池包2的尺寸与钠离子电池包3的尺寸以及相应的电池容量可根据车辆设计需求灵活设置。若车辆设计需要经常在低温环境中运行，则可适当增加钠离子电池包3尺寸，减小锂离子电池包2尺寸，增加钠离子电池模组36的数量，保障整车在低温环境下安全与性能。若车辆设计在低温环境中运行场景较少，则可适当减少钠离子电池包3的尺寸，增加锂离子电池包2的尺寸，即增加锂离子电池模组25的数量，保障整车设计需求得到满足。
44.如图4所示，本实用新型还提供了一种车辆，此时车辆即为上述的动力设备，车辆包括上述混合电池系统，具体地，该处的混合电池系统包括上述混合电池系统的全部技术特征，且混合电池系统中的锂离子电池包2和钠离子电池包3并联接入到车辆的负载1内。进一步优化地，锂离子电池包2的壳体和钠离子电池包3的壳体分别与车辆可拆卸连接，具体与车辆的安装部件可拆卸连接，以增加锂离子电池包2的壳体和钠离子电池包3的壳体拆装的便利性。
45.其中，锂离子电池包2的尺寸与车辆的安装位置的尺寸相匹配，锂离子电池包2中锂离子电芯的数量与车辆的动力需求相匹配。钠离子电池包3的尺寸与车辆的安装位置的尺寸相匹配，钠离子电池包3中钠离子电芯的数量与车辆的动力需求相匹配，以保障整车设计需求得到满足。
46.在一些实施方式中，混合电池系统中的锂离子电池包2和钠离子电池包3分别设置在车辆的底盘6上。进一步优化地，锂离子电池包2的壳体和钠离子电池包3的壳体分别与底盘6可拆卸连接，增加锂离子电池包2和钠离子电池包3拆装的便利性。其中，锂离子电池包2和钠离子电池包3可分别采用原始的卡扣方式与车辆的底盘6可拆卸连接，或者采用螺栓的方式与车辆的底盘6可拆卸连接。
47.在另一些实施方式中，混合电池系统中的锂离子电池包2和钠离子电池包3可以依据车辆设计，布置在车内任何可用空间内。进一步优化地，锂离子电池包2的壳体和钠离子电池包3的壳体分别与车辆的安装位置进行可拆卸连接。其中，锂离子电池包2和钠离子电池包3可分别采用原始的卡扣方式与车辆的安装位置可拆卸连接，或者采用螺栓的方式与车辆的安装位置可拆卸连接。
48.具体地，锂离子电池包2和钠离子电池包3分别具有单独的外壳，且分别与车辆有独立的结构安装点，均可独立安装，并独立从车辆上拆卸。两个电池包在车辆中的安装位置可平行布置于车辆底盘6位置，也可锂离子电池包2和钠离子电池包3布置于车前部或者车内任意可布置的空间内，或者锂离子电池包2和钠离子电池包3分别布置于车前部、车后部的任意可布置的空间内，两个电池包的布置相对位置不限定，可跟随车辆整车设计灵活安排，图4示意位置为钠离子电池包3与锂离子电池包2平行布置于车辆底盘6中部。两个电池包同时布置时，两个电池包的高压线出线方式也可根据整车设计灵活安排，可前后出线也可左右出高压线，出高压线方式较为灵活。
49.锂离子电池包2和钠离子电池包3的正负极高压线，在两个电池包外进行并联设置，并联后接入整车负载1，两个电池包的电气连接示意图如图1所示。混合电池系统的主控
单元5安装于两个电池包包外，主控单元5与锂离子电池信息采集单元26和钠离子电池信息采集单元37进行数据传输，该种数据传输和数据反馈的方式为常规技术，因此，在此未做过多的描述。可通过主控单元5控制第一高压盒24和第二高压盒34的通断，进而使得锂离子电池包2和钠离子电池包3选择性的接入到车辆的负载1。
50.当车辆处于较低环境温度，混合电池系统温度较低时，此时锂离子电池包2的性能较差，混合电池系统的主控单元5控制钠离子电池包3高压接入整车，锂离子电池包2不接入整车高压网络，整车由钠离子电池包3进行能量供给。此时钠离子电池包3因为其较好的低温充放电性能，在低温放电时也能够很好满足车辆需求，同时能够减少锂离子电池包2低温工况工作场景，可减少锂离子电池包2的安全风险并增加锂离子电池包2的使用寿命；同时锂离子电池包2可通过锂离子电池包2内的加热模块4对电池加热，当锂离子电池包2的温度上升至性能较佳温度时，再接入整车高压网络，此时两个电池包可同时对车辆供电，可保障整车有较好续航里程。
51.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
52.以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施方式的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施方式中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所述的这些实施方式，而是要符合与本文所实用新型的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。