一种高能量密度和高功率密度的锂电池组系统的制作方法

本发明属于新能源储能、电能变换和能量管理，涉及一种高能量密度和高功率密度的锂电池组系统。

背景技术：

1、随着电动汽车、新能源储能技术的大力发展，锂电池技术近年来取得了长足的进步。工业生产和日常生活中应用比较广泛的两种锂电池是磷酸铁锂电池和三元锂电池，两者都具备大倍率放电特性，且能量密度较高，在电动汽车、新能源储能等领域取得了广泛的应用。但是，不论三元锂电池，还是磷酸铁锂电池，都难以同时具有高能量密度和高功率密度。能量型锂电池的能量密度高，但功率密度相对较低，多用于新能源储能、电动汽车等技术领域；功率型锂电池的功率密度较高，但是能量密度相对较低，多用于启动电源、功率补偿等技术领域。为了提高电池的输出电压、输出电流，通常需要对电池电芯进行串并联设计，考虑到系统的可靠性等问题，实际工程中多采用串联设计方式提高电池组输出电压，尽可能避免多串并联设计。在对能量密度和功率密度需求较高的场合，通常采用锂电池与超级电容相结合的方式，利用锂电池的高能量密度特性和超级电容的高功率密度特性，实现兼具高能量密度和高储能密度的储能系统。目前，基于锂电池本身的兼具高能量密度、高功率密度特性的锂电池组系统尚未见到相关报道。

技术实现思路

1、为了克服锂电池能量密度与功率密度难以同时兼顾的技术现状，本发明的目的在于提供一种高能量密度和高功率密度的锂电池组系统。

2、为了达到本发明的目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种高能量密度和高功率密度的锂电池组系统，它主要由能量型锂电池组、功率型锂电池组、接口变换器和主控制器等四部分组成。能量型电池组与功率型电池组通过接口变换器相并联，接口变换器负责锂电池电能的流向及功率大小控制。能量型锂电池组具有高能量密度特性，功率密度较低，它负责为系统提供足够的能量存储；功率型锂电池组具有高功率密度特性，能量密度较低，储能量较少，它负责为系统提供足够的输出功率。

4、根据负载功率特性与具体应用工况的不同需求，对能量型与功率型锂电池组的额定参数进行优化设计，使锂电池组系统能够同时满足负载的能量与功率需求。本发明的系统智能化程度较高，能够根据负载功率需求自动选择锂电池组系统的输出方式：当负载功率需求低于能量型锂电池组额定功率时，能量型锂电池组优先输出，为负载提供电能供给；当负载功率需求大于能量型锂电池组额定功率时，功率型锂电池组与能量型锂电池组同时输出，确保大功率负载的用电需求。接口变换器采用双向直直变换技术，具有宽范围输入、输出能力，能够满足锂电池组输出电能的变换与控制。此外，该系统无需进行电池电芯的并联设计，提高了系统的可靠性。

5、本发明具有以下有益效果：

6、1)、通过接口变换器对电池组的电流流向和功率大小进行灵活控制，结合了能量型锂电池组和功率型锂电池组的优势，使得本发明的锂电池组系统兼具高能量密度和高功率密度特性。

7、2)、系统运行自动化程度较高，能够根据负载功率需求自动选择锂电池组系统的输出方式。

8、3)、避免了多路电池组并联的情况，提高了系统可靠性，降低了设计复杂度。

技术特征：

1.一种高能量密度和高功率密度的锂电池组系统，它包括能量型锂电池组be、功率型锂电池组bp、接口变换器c1和c2，以及主控制器kc四部分，其特征在于，能量型锂电池组be具有高能量密度特性，功率密度较低，为系统提供足够的能量存储；功率型锂电池组bp具有高功率密度特性，能量密度较低，储能量较少，为系统提供足够的输出功率；能量型锂电池组be和功率型锂电池组bp分别通过接口变换器c1、接口变换器c2进行并联，接口变换器c1和接口变换器c2输出正负极即为本发明的锂电池组系统的正负输出端；主控制器kc通过接口变换器c1、c2控制能量型锂电池组be和功率型锂电池组bp的充放电状态，在功率需求较低时，由能量型锂电池组be提供输出功率，在功率需求较高时，由能量型锂电池组be和功率型锂电池组bp一起提供输出功率；能量型锂电池组be和功率型锂电池组bp的电池组端电压根据系统需求进行差异化设计，无需保持电池组输出端电压相等。

技术总结本发明公开了一种高能量密度和高功率密度的锂电池组系统，它由能量型锂电池组、功率型锂电池组、接口变换器和主控制器等四部分组成，能量型电池组与功率型电池组通过接口变换器相并联，接口变换器负责锂电池电能的流向及功率大小控制。能量型锂电池组负责为系统提供足够的能量存储；功率型锂电池组负责为系统提供足够的输出功率。通过接口变换器对电池组的电流流向和功率大小进行灵活控制，结合了能量型锂电池组和功率型锂电池组的优势，使得本发明的锂电池组系统兼具高能量密度和高功率密度特性，并且能够根据负载功率需求自动选择锂电池组系统的输出方式，同时避免了多路电池组并联设计，提高了系统可靠性。技术研发人员：李文番,王垚雄,马海峰,王军雄受保护的技术使用者：西北机电工程研究所技术研发日：技术公布日：2024/11/18