一种混合电池系统及控制电路、控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种混合电池系统及控制电路、控制方法，属于新能源汽车电池技术领域。本发明专利技术混合电池系统由锂离子电池和钠离子电池并联组合而成，低温环境下，钠离子电池给锂离子电池PTC供电，锂离子电池温度恢复正常后依据整车功率需求给整机负载供电，若P＜P1时，P1为锂离子电池当前可输出功率，此时锂离子电池放电功率可满足整机使用功率需求，仅需锂离子电池开启工作；若P＞P1时，需钠离子电池协同锂离子电池共同放电；整机低压钠离子电池给整机提供低压电源，系统大部分选用锂离子电池供电，钠离子电池作为锂离子电池补充使用，增加了混合电池系统的续航能力。了混合电池系统的续航能力。了混合电池系统的续航能力。

【技术实现步骤摘要】
一种混合电池系统及控制电路、控制方法


[0001]本专利技术属于新能源汽车电池
，具体是指一种混合电池系统及控制电路、控制方法。

技术介绍

[0002]新能源汽车高压锂离子电池在低温环境下性能急速降低，例如磷酸铁锂电池温度低于0℃不允许充电，低温充电会导致电芯析锂，刺穿隔膜导致电芯短路；三元锂电池温度低于0℃后电池性能会下降，放电能力会相应降低。为解决以上锂离子电池低温性能降低的问题，目前行业内主流处理方案是利用锂离子电池本身的放电给加热膜加热，但是此方案会消耗锂离子电池电量影响整机续航。当工作温度低于
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30℃时，锂离子电池放电电流很小，锂离子电池放电功率小导致加热膜加热速率慢，无法满足整机对加热速率的使用要求，且长期低温放电也会存在安全隐患。
[0003]目前新能源汽车整机端低压启动电池主要是采用铅酸电池，但是铅酸电池一般重量较大且体积较大，不利于整机减重和空间利用，且铅酸电池中的重金属铅对环境有较严重的污染，针对此问题，有提出方案使用锂离子电池替换铅酸电池，锂离子电池能量密度高，有利于整机减重和空间利用，并且锂离子电池对环境无污染，但是低压锂离子电池在低温环境下性能也会降低，使用受限。
[0004]钠离子电池可以在
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40℃到60℃的温度区间正常工作，
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20℃的环境下容量保持率接近90%，基于钠离子电池较好的低温性能，可以在低温环境下启动钠离子电池工作。为此，有研究提出使用锂离子和钠离子相结合的电池方案，例如，中国专利202222448885.4提出一种混合电池系统，采用锂离子电池包和钠离子电池包并联设置，锂离子电池包的内部设有加热模块和温度检测模块，低温下，整车由钠离子电池包进行能量供给，锂离子电池包不参与工作，并通过加热模块对锂离子电池包进行加热，当锂离子电池包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。但是，此方案低温环境下锂离子电池加热速率无法满足使用，且钠离子电池能量密度低，会大量消耗钠离子电池的能量，降低续航。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种有利于提高整体电池续航能力的混合电池系统及控制电路、控制方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术一种混合电池系统，包括锂离子电池、钠离子电池、整车控制单元、整车配电箱、输出功率控制单元、DCDC降压模块、BMS主板控制单元、充电功率控制单元，充电机，整机低压钠离子电池，BMS主板控制单元分别控制整车控制单元、输出功率控制单元、DCDC降压模块、钠离子电池、锂离子电池、充电功率控制单元、充电机，输出功率控制单元的输出端分别与整车配电箱、DCDC降压模块，锂离子电池电连接，DCDC降压模块的输出端与整机低压钠离子电池电连接；锂离子电池、钠离子电池的输出端分别与输出功率
控制单元电连接；锂离子电池与钠离子电池并联，锂离子电池与钠离子电池电压一样；充电功率控制单元的输出端分别与锂离子电池和钠离子电池电连接；充电机的输出端与充电功率控制单元电连接。
[0007]作为本专利技术进一步的方案：所述锂离子电池内部包括从板、PTC，钠离子电池内部包括从板。
[0008]一种混合电池系统控制电路，包括输出功率控制单元、输入功率控制单元、充电机、整车配电箱、PTC、DCDC降压模块，正1继电器K1、正2继电器K2、正3继电器K3、正4继电器K4、正5继电器K5、正6继电器K6、正7继电器K7、正8继电器K8，负1继电器FK1、负2继电器FK2、负4继电器FK4、负5继电器FK5、负6继电器FK6、负8继电器FK8，熔断器FU1、熔断器FU2、熔断器FU4、、熔断器FU5、熔断器FU6、熔断器FU7，霍尔传感器H1、霍尔传感器H2、霍尔传感器H5、霍尔传感器H6；PTC一端分别与正4继电器K4、正7继电器K7的一端相连，正7继电器K7的另一端分别与熔断器FU6、熔断器FU5的一端相连，熔断器FU6的另一端与霍尔传感器H6、正6继电器K6串联，熔断器FU5的另一端与霍尔传感器H5、正5继电器K5串联，正4继电器K4另一端分别与熔断器FU1、熔断器FU2的一端相连，熔断器FU1的另一端与霍尔传感器H1、正1继电器K1串联，熔断器FU2的另一端与霍尔传感器H2、正2继电器K2串联；PTC另一端分别与负4继电器FK4、负7继电器FK7的一端相连，负4继电器FK4的另一端与负2继电器FK2串联，负7继电器FK7的另一端与负5继电器FK5串联，负6继电器FK6与负5继电器FK5并联；DCDC降压模块的一端分别与正8继电器K8、正3继电器K3的一端相连，正8继电器K8的另一端与正7继电器K7的另一端相连，正3继电器K3的另一端与正4继电器K4的另一端相连；DCDC降压模块的另一端分别与整车配电箱、负1继电器FK1、负2继电器FK2相连；整车配电箱的另一端与熔断器FU1的一端相连，充电机分别与熔断器FU6，负5继电器FK5的一端相连。
[0009]作为本专利技术进一步的方案：正6继电器K6、正5继电器K5、正1继电器K1、正2继电器K2、负1继电器FK1、负2继电器FK2、负5继电器FK5、负6继电器FK6的另一端分别与锂离子电池和钠离子电池相连。
[0010]一种混合电池系统控制方法，包括放电工作过程，充电工作过程；所述放电工作过程包括以下步骤：整机工作时，先启动整机低压钠离子电池工作，整机进入高压上电流程后，锂离子电池和钠离子电池供电回路分别接入，BMS主板控制单元控制DCDC降压模块开启工作，DCDC降压模块输出低压12V/24V电压给整机低压钠离子电池供电；当混合电池系统工作在小于15℃低温度时，钠离子电池给锂离子电池的PTC供电，启动锂离子电池PTC工作，BMS主板控制单元控制PTC回路继电器闭合给锂离子电池加热，达到锂离子电池适宜的温度区间时，BMS主板控制单元控制PTC回路继电器断开；整机需求功率为P时，此需求功率来源于整车控制单元依据整机实际工况需求发出，BMS主板控制单元接收到需求功率P后进行计算，若P＜P1，P1为锂离子电池当前可输出功率，此时锂离子电池放电功率可满足整机使用功率需求，仅需锂离子电池开启工作；若P＞P1，此时锂离子电池放电功率无法满足整机使用功率需求，需钠离子电池协同放电。
[0011]作为本专利技术进一步的方案：所述充电工作过程包括以下步骤：钠离子电池和锂离子电池并联工作，BMS主板控制单元依据从板传递过来的电芯电压和温度信息，依据锂离子电池目前可允许充电电流及钠离子电池目前可允许充电电流
请求混合电池系统的充电电流；BMS主板控制单元同时与充电功率控制单元进行通信，分配及监控锂离子电池和钠离子电池的充电电流，保证混合电池系统可正常充电；当锂离子电池或钠离子电池完成充电后切断该充电回路，锂离子电池和钠离子电池均完成充电后，停止整机充电流程。
[0012]与现有技术相比，本专利技术混合电池系统由锂离子电池和钠离子电池并联组合而成，整机低压钠离子电池给整机提供低压电源，低温环境下，钠离子电池给锂离子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合电池系统，包括锂离子电池、钠离子电池、整车控制单元、整车配电箱、输出功率控制单元、DCDC降压模块、BMS主板控制单元、充电功率控制单元，充电机，其特征在于，还包括整机低压钠离子电池，BMS主板控制单元分别控制整车控制单元、输出功率控制单元、DCDC降压模块、钠离子电池、锂离子电池、充电功率控制单元、充电机，输出功率控制单元的输出端分别与整车配电箱、DCDC降压模块，锂离子电池电连接，DCDC降压模块的输出端与整机钠离子电池24V/12V电连接；锂离子电池、钠离子电池的输出端分别与输出功率控制单元电连接；锂离子电池与钠离子电池并联；充电功率控制单元的输出端分别与锂离子电池和钠离子电池电连接；充电机的输出端与充电功率控制单元电连接。2.根据权利要求1所述的一种混合电池系统，其特征在于，所述锂离子电池内部包括从板、PTC，钠离子电池内部包括从板。3.一种混合电池系统控制电路，包括输出功率控制单元、输入功率控制单元、充电机、整车配电箱、PTC、DCDC降压模块，其特征在于，还包括正1继电器K1、正2继电器K2、正3继电器K3、正4继电器K4、正5继电器K5、正6继电器K6、正7继电器K7、正8继电器K8，负1继电器FK1、负2继电器FK2、负4继电器FK4、负5继电器FK5、负6继电器FK6、负8继电器FK8，熔断器FU1、熔断器FU2、熔断器FU4、熔断器FU5、熔断器FU6、熔断器FU7，霍尔传感器H1、霍尔传感器H2、霍尔传感器H5、霍尔传感器H6；PTC一端分别与正4继电器K4、正7继电器K7的一端相连，正7继电器K7的另一端分别与熔断器FU6、熔断器FU5的一端相连，熔断器FU6的另一端与霍尔传感器H6、正6继电器K6串联，熔断器FU5的另一端与霍尔传感器H5、正5继电器K5串联，正4继电器K4另一端分别与熔断器FU1、熔断器FU2的一端相连，熔断器FU1的另一端与霍尔传感器H1、正1继电器K1串联，熔断器FU2的另一端与霍尔传感器H2、正2继电器K2串联；PTC另一端分别与负4继电器FK4、负7继电器FK7的一端相连，负4继电器FK4的另一端与负2继电器FK2串联，负7继电器FK7的另一端与负5继电器FK5串联，负6继电器FK6与负5继电器FK5并联；DCDC降压模块的一端分别与正8继电器K...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙雷，胡杰强，张华清，王赛，张轩，郭胜，庞明晶，
申请(专利权)人：徐州徐工新能源动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：