电池组系统和新能源汽车的制作方法

本申请涉及一种电池组系统和新能源汽车，特别是涉及一种可以在低温下使用的具有高续航能力的电池组系统。

背景技术：

汽车的大规模使用已经成为大气污染的主要因素，世界各国都在大力发展新能源汽车，以减少环境压力。电动车是发展最为快速的替代方案。其中，电池作为电动车核心部件之一，目前是限制电动车发展的主要因素。

目前开发的电池种类包括：铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池等。

铅酸电池是开发、成熟最早的电池，但是随着各国对于低碳、环保的要求不断提高，铅酸电池中铅、锑等重金属及大量的酸，废弃后的环境污染问题突出。开发环保的新型电源终将是未来的发展主流。另外，能量密度低，体积大的问题也限制铅酸电池作为动力电池应用。

与铅酸电池类似。镍镉电池也有着广泛的应用领域。其中含有大量的镉，属于高毒性物质，生产与销售已经收到限制。同时，该类型电池有明显的记忆效应。

镍氢电池以储氢合金为主要材料，具有长寿命、无污染等特点。在性能上能够实现大功率、快速充放电。且耐用性较高，能够在低温下使用，因此应用前景广阔。

锂离子电池技术发展最快也更为成熟技术之一。具有能量密度高，使用寿命长，无记忆效应等优点。虽然，锂离子电池得到广泛的应用，但是锂离子电池在低温性能方面存在一定缺陷，低温环境下(0℃以下)能量输出困难，能量受到了严重影响，无法满足动力电池的输出需求。这一特性也严重影响了其在我国北方地区的推广与发展。

目前，动力电池研究的重点开发高能质比，长距离续航的电池。主要集中于选择更为优异的电池材料，以满足高功率大电流放电需要、长续航、耐低温、低成本的要求。目前，在研的动力电池，包括，磷酸铁锂锂离子电池、三元锂离子电池、镍氢电池等，但是每种电池都有其优势和不足，实现高功率输出和长续航能力的动力电池要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种电池组系统和新能源汽车，该电池组系统综合不同电池的优异性能，在低温可以使用的同时，保证长时间放电，且能够满足动力电池放电需要。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本申请实施例公开一种电池组系统，包括：

至少一第一电池组，由高能量比的电池单元构成；

至少一第二电池组，由高功率比的电池单元构成；

电源切换装置，选择性的控制第一电池组和/或第二电池组为负载供电；

控制单元，包括：

智能控制模组，包括监测装置和逻辑判断装置，监测装置连接于负载并用以检测负载的工作参数，逻辑判断装置根据工作参数是否在预设范围内控制电源切换装置动作；

手动控制模组，采用手动操作方式控制电源切换装置动作。

优选的，在上述的电池组系统中，还包括一自锁装置，该自锁装置作用于智能控制模组，并在手动控制模组工作时，使得智能控制组无法实现对电源切换装置控制。

优选的，在上述的电池组系统中，所述的第一电池组的放电倍率控制在0.01-5C，优选为0.02-1.5C、或0.05-1C、或0.07-0.9C，优选为0.01-0.09C、或0.02-0.08C；优选为0.1-0.9C，优选为0.1-0.8C，优选为0.15-0.5C，优选为0.3-0.5C。

优选的，在上述的电池组系统中，所述的第一电池组选自镍铬电池、镍氢电池、铅酸电池、锂离子电池、锌-空气电池中的至少一种

优选的，在上述的电池组系统中，所述的第二电池组的放电倍率控制在1-150C，优选为1-140C，或2-130C，或3-130C或10-120C，或20-110C，或20-100C，或30-90C，更优选为：5C、15C、30C、40C、60C、70C、80C、90C、100C或115C。

优选的，在上述的电池组系统中，所述的第二电池组选自镍铬电池、镍氢电池、铅酸电池、锂离子电池、锂硫电池中的至少一种。

优选的，在上述的电池组系统中，所述的第二电池组占电池组系统总能量的0.5-50％，优选0.6-30％，优选为0.8-25％、或为0.6％、1％、1.2％、1.5％、1.7％、10％、15％、20％、30％。

优选的，在上述的电池组系统中，所述控制单元还包括针对电池单元和/或电池组的电压检测装置、针对电池单元和/或电池组的电流检测装置、针对电池单元和/或电池组的温度检测装置，针对电池单元和/或电池组的能量输出估算装置。

优选的，在上述的电池组系统中，还包括显示装置，分别连接于所述电压检测装置、电流检测装置、温度检测装置和能量输出估算装置。

相应的，本申请还公开了一种新能源汽车，包括任一所述的电池组系统，

所述手动控制模块设置于驾驶室内。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

(1)、本申请有效将大功率放电和工作放电在功能上实现分离，使得电池组能够提供大电流和高功率的输出。同时能够在外负载平稳运行时，保证长时间的功率输出；

(2)、由于功能性的分离，将高损耗部分从整体上进行了分离，降低电池组整体的电能损耗，从而使得高能量电池组能够在同等条件下释放更多的能量，经过试验对比，整体能量输出提高5-20％；

(3)、显著提高电池使用寿命，由于高能量输出电池组不需要进行频繁的高能量输出，只需要进行低功率输出，因此电池损耗减少，高能量电池组寿命延长。使用中只需要适时更换高功率电池组即可，而由于高功率电池只占电池组系统的一部分，因此可以选择相对更适合高功率输出的电池品种，以提高电池组使用效率，更换成本也更低；

(4)、由于电池针对各自功能进行电池选择，因此降低对于单个电池性能要求，有效降低电池组系统的成本；

(5)、使得电池组不是整体作为高功率输出的动力源，因此从整体上降低了电池组的损耗，作为电池组的整体输出能量要高于普通电池组；

(6)、由于电池系统对于高能量输出电池组输出要求低，使得原本不适合在低温下使用的电池也可以作为备选，从而提高了电池系统的应用范围；

(7)、由于手动控制比自动控制更加灵活，自动控制在预设范围内才能实现，而手动控制在人为判断的时候更加有效，比如在紧急情况下需要电池发挥更多能量的时候。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。

图1所示为本实用新型具体实施例中电池组系统的原理方框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

结合图1所示，本申请的一实施例提供一种电池组系统1，该电池组系统可用于新能源汽车。电池组系统包括至少一第一电池组13、至少一第二电池组12、电源切换装置113和控制单元11。

第一电池组13由高能量比的电池单元构成；第二电池组12由高功率比的电池单元构成；电源切换装置113，选择性的控制第一电池组13和/或第二电池组12为负载2供电。

控制单元11，包括智能控制模组和手动控制模组。其中，智能控制模组包括监测装置111和逻辑判断装置112，监测装置111连接于负载并用以检测负载2的工作参数，逻辑判断装置112根据工作参数是否在预设范围内控制电源切换装置113动作；手动控制模组采用手动操作方式控制电源切换装置113动作。

控制单元11主要用于控制电源输出，并控制供电系统的稳定性，根据监测装置111获取负载2工作信息，控制第二电池组12或第一电池组13对负载2进行供电。

在优选的实施例中，在低温(0℃以下)、启动阶段或爬坡路段条件下，可以切换到具有高功率的第二电池组12单独进行能量输出，在平稳路段行驶时，负载2电流位于稳定区间(比如20～40A)时，可以切换到具有高能量的第一电池组13进行能量输出。

在一实施例中，电源切换装置113可以由多个开关构成，可以根据不同的路况条件，成一定比例的选用多个第一电池组13组合、多个第二电池组12组合、或第一电池组13和第二电池组12的组合实现对负载2供电。

该技术方案的一个方面，通过有效将大功率放电和工作放电在功能上实现分离，使得电池组能够提供大电流和高功率的输出。同时能够在外负载2平稳运行时，保证长时间的功率输出。

该技术方案的另一个方面，由于手动控制比自动控制更加灵活，自动控制在预设范围内才能实现，而手动控制在人为判断的时候更加有效，比如在紧急情况下需要电池发挥更多能量的时候。

进一步地，还包括一自锁装置，该自锁装置作用于智能控制模组，并在手动控制模组工作时，使得智能控制组无法实现对电源切换装置113控制。

该技术方案中，在手动控制模式下，通过自锁装置自动把智能控制模组屏蔽(监测装置111可以继续工作)，当手动控制模式切换回来时，或在某特定节点(比如负载2输出电流或功率达到特定值)的时候将系统切换至自动控制模式，由智能控制模组实现智能化控制。

在一实施例中，第一电池组13的放电倍率控制在0.01-5C，优选为0.02-1.5C、或0.05-1C、或0.07-0.9C，优选为0.01-0.09C、或0.02-0.08C；优选为0.1-0.9C，优选为0.1-0.8C，优选为0.15-0.5C，优选为0.3-0.5C。

在一实施例中，第一电池组13选自镍铬电池、镍氢电池、铅酸电池、锂离子电池、锌-空气电池中的至少一种

在一实施例中，第二电池组12的放电倍率控制在1-150C，优选为1-140C，或2-130C，或3-130C或10-120C，或20-110C，或20-100C，或30-90C，更优选为：5C、15C、30C、40C、60C、70C、80C、90C、100C或115C。

在一实施例中，第二电池组12选自镍铬电池、镍氢电池、铅酸电池、锂离子电池、锂硫电池中的至少一种。

在一实施例中，第二电池组12占电池组系统总能量的0.5-50％，优选0.6-30％，优选为0.8-25％、或为0.6％、1％、1.2％、1.5％、1.7％、10％、15％、20％、30％。

控制单元11还包括针对电池单元和/或电池组的电压检测装置、针对电池单元和/或电池组的电流检测装置、针对电池单元和/或电池组的温度检测装置，针对电池单元和/或电池组的能量输出估算装置。

进一步地，电压检测装置、电流检测装置、温度检测装置、能量输出估算装置与显示装置相连，通过显示检测到的信息，通知使用人员适时维护电池组系统的稳定。

在一实施例中，电池组与电池充电控制装置和充电保护装置连接，保证电池组安全、稳定、延长电池使用寿命。

电池组系统工作时，先设定外负载2常态运行标准参数范围，监测装置111监测外负载2工作参数，并将信息传输到电池管理装置逻辑判断装置112，当监测到工作参数大于或低于标准参数范围时，逻辑判断装置112选择高功率输出电池组对外负载2供电，当监测到工作参数在标准参数范围内时，逻辑判断装置112选择高能量输出电池组对外负载2供电。

在一实施例中，所述的标准参数范围，为外负载2标准工况参数正负0.01-30％，优选范围为正负1-20％，或正负0.01-1％，或正负0.02-0.05％。

进一步地，所述的标准参数选自外负载2工作电压、工作电流、输出功率、工作温度一种或多种。

进一步第，标准参数低于标准范围包括标准参数为0的情况。

本实施例的电池组系统适用于动力电池、电动车、制动能量回收器件，当应用于电动车时，手动控制模块设置于驾驶室内，方便驾驶员操控。

以电动车作为实验对像，直流电机作为负载2，其中电机额定功率30kW，峰值功率60kW，电机启动电流170A，电机运行平均电流30-35A。分别安装相应的储能系统在统一的工况条件下测试(启动后控制60km/h)。监测装置111为电流监测装置，监测电流范围为20-40A。启动时电机电流为0，默认选择以第二电池组12供电。电机正常运转，电流在20-40A区间后，选择以第一电池组13供电。各实施例和对比例分析如下表：

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的范围。