具有自调节功能的铅酸蓄电池与磷酸铁锂电池的混合电池制造技术

一种具有自调节功能的铅酸蓄电池与磷酸铁锂电池的混合电池，该混合电池包括至少一组铅酸蓄电池和至少一组磷酸铁锂电池，所述铅酸蓄电池和磷酸铁锂电池并联连接，所并联的两种电池的开路电压大致相同，并联后的混合电池可自动调节两种电池支路的放电电流，使两个支路电池电压始终相同，且磷酸铁锂电池回路优先提供高功率放电；并联后的混合电池可自动调节两种电池支路的充电电流，使两个支路电池电压始终相同，且优先对铅酸电池充电。本发明专利技术在不附加任何机械或电子控制电路的情况下，通过混合电池自身对电流大小的自动调节，实现了在同一电压下对并联的铅酸电池和磷酸铁锂电池进行充放电，以及对铅酸电池的使用保护，并降低成本，延长两种电池的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
具有自调节功能的铅酸蓄电池与磷酸铁锂电池的混合电池方法
本专利技术涉及二次电池，特别是涉及一种使铅酸蓄电池和磷酸铁锂电池的优势互补，无须任何电子电路对混合电池支路进行控制，且混合电池自身可以自动调节电流大小，使各支路电压一致的具有自调节功能的铅酸蓄电池与磷酸铁锂电池的混合电池。
技术介绍
众所周知，铅酸电池和磷酸铁锂电池是属于不同化学体系的二次电池，且各有其独自的特点。铅酸电池和磷酸铁锂电池的简单比较见表l : 表1铅酸电池磷酸铁锂电池额定电压(V)12V12V开路电压(V)13. 1 13. 3V13. 3 13. 6循环使用充电电压(V)14. 514. 4 14. 8浮充使用充电电压(V)13. 68 13. 813. 8 14. 8循环寿命(CycleLife)400> 1500能量密度(冊/KG)30120最大持续放电电流10C 20C1C 5C充电时间(小时)10 201 2价格(元/V Ah)0. 82. 67 铅酸蓄电池具有电压平稳、安全可靠、价格低廉、适用范围广、原材料丰富和回收再生利用率高等优点，是世界上各类电池中产量最大、用途最广的一种电池，其主要用于电信、银行等后备电源、太阳能和风能储能、汽车、摩托车以及电动车辆。但是，铅酸电池在应用过程中也暴露出了很多缺陷 1、重量比能量太低，仅为30WH/KG。表2示出了两种不同用途的铅酸电池装置的重 表23<table>table see original document page 4</column></row><table> 2、循环寿命短，作为电动车辆用电池，使用约一年时间就需要进行更换。 3、欠充电使用时容易造成极板硫酸盐化，使电池寿命严重縮短。如电动车辆、风能和太阳能用铅酸电池，因经常不能及时对电池进行满荷电充电，使得电池处于部分荷电状态下循环使用，从而引起极板硫酸盐化，导致容量衰减及寿命縮短。 4、不适合大电流放电。图1显示不同倍率放电时，电池容量相当于倍率放电电池容量的比值。可以看出，随着放电倍率增加(放电电流增加)，电池所能放出的容量急剧下降。当所用电器以较高功率工作时，电池实际工作时间明显縮短，导致达不到标称的容 上述缺陷严重制约了铅酸电池在电动车辆、风能及太阳能储能、汽车及摩托车启动等方面的应用。 为解决上述问题，人们相继开发了新的二次电池，并应用于所述领域，磷酸铁锂电池即为其中的代表，其具有以下显著特点 1、具有较高的重量比能量，约120WH/KG。表3示出了两种不同用途的磷酸铁锂电池装置的重量。 表3重量(K^\^48V12Ah电动自行车电池330V100Ah电动汽车电池6. 5370 2、循环寿命长，可达1500次以上，实际使用寿命可达5年。图2示出了常温条件下磷酸铁锂电池循环寿命曲线。 3、磷酸铁锂电池可在任意荷电状态下使用，不会因不饱和荷电循环使用而影响电池寿命，且常适合用于市电和充电状态不稳定的环境下使用。 4、大电流放电性能优异，不同倍率下放电电池容量差异很小，可以10CVV 20CVV电流持续放电，这是铅酸电池所无法实现的。磷酸铁锂电池在不同倍率(CXA)放电时容量与iq倍率((VV)放电的容量对比如图3所示。 然而，磷酸铁锂电池也有其局限性，主要是价格较高，其价格约为铅酸电池的3 5倍，这在一定程度上限制了磷酸铁锂电池的推广应用。 为了充分利用两种能量体系的优点，人们寻求将不同能量体系进行并联使用。如中国专利申请CN 101227096A公开了具有高电流通路的二次电池，其通过控制元器件将柱状电池和袋状电池并联起来，用袋状电池填充柱状电池中间的空隙，以达到充分利用电池盒内空间的目的。这种混合电池仅仅是通过并联实现形状互补，其并未导致并联电池性能4的互补，如并联后能同时满足输出高功率和高容量的要求。此外，其两组电池的充电/放 电是互相独立的。在两组电池上分别附加了用于侦测电池充电/放电状态的保护线路，以 分别适时获得并联的两路电池的电流、电压状态。当任何一个支路的电流、电压到了设定 的控制值时，保护线路给出信号，开关动作，导通或者关闭其中一路的开关。中国专利申请 CN101174712A是对CN101227096A的补充，其提出了准确计算混合电池剩余容量的方法感 应当前放电电池的放电电压、计算至少两个放电电压电平下的满充电容量，并将当前放电 电池的满充电容量和当前非放电电池的满充电容量加在一起来计算混合电池的总满充电 美国专利US 7463009公开了将性能不同的两种二次电池并联使用，以充分利用 两种电池特性的系统。其第一并联支路二次电池包括充电/放电开关、电池过充/过放保 护；第二并联支路二次电池包括充电/放电开关、电池过充/过放保护、用于与第一并联支 路二次电池系统保持电压均衡的充电均衡管理模块。其可实现两套并联的二次电池系统同 时进行充电/放电，但各自进行充电/放电管理的功能。欧洲专利EP 1892812A2提出用不 同形状、化学特性的燃料电池、锂离子电池或锂聚合物电池等组成并联的混合电池，每个支 路都有电流和电压传感器，将电流电压数值传输给控制器，由控制器给出信号进行关断，以 防止两个支路的电池过充/过放。该混合电池的充电方式是采用恒流进行。美国专利US 7399554提出将高功率型锂离子电池和高容量型锂离子电池并联，每个支路里都串联有用 于控制充电/放电的元件，当某一支路中电池达到充电/放电终止条件时，该支路即停止充 电/放电。美国专利申请US 00593983A公开了在个人便携电源中由容量型铅酸电池和箔 片铅酸型电池并联使用，且箔片铅酸电池可以为功率型电池进行充电，在需要大电流或瞬 间峰值放电时，功率型电池提供能量，且此时箔片铅酸电池电压下降较容量型铅酸电池快。 当用电器大功率启动完成后，箔片型铅酸电池电压低于容量型铅酸电池，此时容量型铅酸 电池为箔片型铅酸电池充电。 然而，上述几种不同类型的二次电池的并联使用均是通过复杂的控制电路实现 的，其存在如下问题 1、在它们的两个支路中都有用于监控电池电压和电流的元件，当支路电池达到过充/过放条件时，这些检测元件给出信号，开关元件工作，这一支路停止充电/放电。 2、它们的两个支路均有精确的电流、电压和电量监控，实际上是通过对各个支路的单独控制实现输出和接受电能，其两个并联的支路对对方并不能造成任何影响。 3、以上文献中并未涉及如何选择合适的、不同类型的二次电池，来根据各自的特性组成较为合理、不用电池管理元件进行充电/放电管理的混合电池。它们属于较为机械、生硬的电池并联组合。 美国专利申请US 00593983A虽然涉及了根据容量型铅酸电池和功率型铅酸电池 特点进行合理性能补充，但这种并联方式的缺陷在于，两种并联的电池电压一样，在高功率 放电时，功率型电池电压下降较快，而容量型电池此时对功率型电池的容量补充滞后，只能 在功率型电池放电完成后，电压低于容量型电池时，对其充电。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述问题，而提供一种具有自调节功能的铅酸蓄电池与磷酸铁锂5电池的混合电池，以实现在不附加任何机械或电子控制电路的情况下，通过混合电池自身 对电流大小的自动调节，使得各支路电压一致，并在同一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有自调节功能的铅酸蓄电池与磷酸铁锂电池的混合电池，其特征在于，该混合电池包括至少一组铅酸蓄电池（１０）和至少一组磷酸铁锂电池（２０），所述铅酸蓄电池（１０）和磷酸铁锂电池（２０）并联连接，所并联的两种电池的开路电压大致相同，并联后的混合电池可自动调节两种电池支路的放电电流，使两个支路电池电压始终相同，且磷酸铁锂电池回路优先提供高功率放电；并联后的混合电池可自动调节两种电池支路的充电电流，使两个支路电池电压始终相同，且优先对铅酸电池充电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：衣守忠，胡金丰，夏鹏，
申请(专利权)人：深圳市雄韬电源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]