專利名稱：電動車新型充放電單元分離的續航方法
技術領域：
本發明涉及將現有應用于電動車中的動力鋰電池工作過程為充放電一體的改進 為充放電工作過程分離的方法，以此來解決電動汽車不間斷續航的問題，確切地說本發明 主要應用于需要使用液化的磷酸鐵鋰電池提供不間斷供電的領域，尤其是應用于電動汽 車、電動摩托車、電動自行車領域。
背景技術：
目前，電動汽車領域發展所受到最重要的問題就是電池續航能力的問題，由于材 料技術的限制，即使是現有的比較先進的比較環保的鋰電池材料一 “磷酸鐵鋰”(化學式 LiFePO4)也很難解決電池續航的問題，主要原因在于磷酸鐵鋰電池也需要長時間的充電， 最短的也要10分鐘，但即使充電后續航能力也不過一百多公里(參見下表)，相比于現有的 使用汽油作為動力的機動車5分鐘左右的加油時間和500公里以上的續航能力來講，電動 汽車的這種充電時間和續航能力的限制是很難使得電動汽車得到大面積普及的。 圖表來源2009 年 4 月 10 日，http / /www, pcauto. com, cn/hezuo/ alibaba/0904/817787. html上述情況使得人們可能面臨電動汽車突然因為電能耗盡而停在路上，這不僅僅可 能是由于正常電池放電完畢造成，而且有可能是因為電池突然達到了使用壽命造成的，也 有可能是因為城市道路上因擁塞而長時間頻繁起步停車造成的電能耗盡。這些情況在人們 的現實生活中使用電動自行車、電動摩托車中也經常發生，我們經常可以在馬路上看到人 們推著失去動力的電動自行車、電動摩托車，然而這種情況一旦發生在電動汽車身上，發生 在擁擠的城市交通中，發生在高速公路上就是非常嚴重的問題。所以由于大量不可預測的 公共安全風險以及可能帶來對現有社會運轉規則的改變使得電動汽車的普及存在極大的 障礙。
另外，現有的電動汽車的工作模式導致了必須大面積安裝充電站，而充電站的成 本在20萬元人民幣左右，這將導致使用電動汽車成本過高，因為充電站必須在續航距離內 且在停車的住宅、小區、停車場大量的建設，造成使用成本居高不下，在城市中存在密密麻 麻充電站是不現實的，而且一旦發生重大的技術革新，這些充電站將因無法重復利用而造 成巨額的社會財富浪費。同時，為了能夠獲得足夠高比容量的電池材料和高性能的電池設 計，導致電動汽車制造成本非常高，然而材料能力的提升空間是越來越有限的，需要長時間 大量的科研經費和人力資源的投入，這是阻礙電動汽車普及的一個巨大瓶頸。綜上所述改變現有動力鋰電池(包括磷酸鐵鋰等動力電池)的工作模式是非常必 要的，這將推動整個電動汽車領域的技術研究方向的變革。
發明內容
本發明的目的在于解決動力鋰電池的續航能力弱和充電時間長的問題，是將鋰電 池的充放電過程分開，由加注站完成對鋰電池‘液化的正負極材料’進行充電(充電飽和后 的電解液液體以下簡稱“蓄能液”)，在電動汽車需要時將蓄能液加注到電動汽車的儲液箱 中，由汽車的供液控制系統根據需要將蓄能液泵入電動車車載“鋰電池放電反應箱”內，由 鋰電池放電反應箱發生化學反應并輸出電能供給電動汽車馬達以驅動汽車運動。在供液控制系統將蓄能液泵入車載鋰電池放電反應箱的同時，供液系統將放電反 應后(蓄能液放電后的不帶化學能的電解液以下簡稱“廢液”)的廢液抽回到車載的儲液箱 中，由加注站在加注蓄能液的同時將廢液從車載儲液箱抽回至加注站的儲液箱中，由加注 站的儲液箱將廢液輸入到加注站的“鋰電池充電反應箱”進行充電反應后泵入加注站的儲 液箱中等待加注使用。本發明采用的解決方案是(a)車載的鋰電池不進行充電反應，只進行放電反應； (b)加注站對鋰電池廢液不進行放電反應，只進行充電反應；(c)電動汽車增加車載儲液 箱，箱體內四部分互相隔離，分別存放四種液體，包括正極電解液、負極電解液、正極廢液、 負極廢液；(d)車載儲液箱的蓄能液由加注站加注；(e)加注站同樣需要增加儲液箱分別放 置上述四種液體；(f)加注站同時也是充電站，對回收的廢液進行充電反應，充電后的蓄能 液提供給電動汽車進行加注；為了實現上述目標，必須使用的環保的鋰電池材料避免泄漏到環境中造成污染， 首選環保無污染的磷酸鐵鋰材料，該材料制備技術、工藝和市場都非常成熟。為了可以實現充放電過程分開，必須將現有的磷酸鐵鋰材料進行液化處理(其中 包含電解液)，這雖然會使得單位容積的鋰電池的化學能在輸出的時候減少，但可以通過改 進液化工藝和材料來逐步解決。另外，車載的大容量儲液箱中儲存有大量的蓄能液會不斷補 充進車載鋰電池放電反應箱內進行反應，這將大大提高了供電能力和電動汽車的續航能力。采用上述發明的有益效果是電動汽車加注蓄能液的時間遠比現有的汽車充電時 間短，同時由于加注的蓄能電解液的儲量和儲能足夠大，因此可以持續不斷地供給車載鋰 電池發電，解決電動汽車遠距離續航的問題。
下面結合附圖和實施方式對本發明進一步詳細的說明。
圖1是新型的電動車充放電的整體結構示意圖；圖2是加注站單元的廢液充電和蓄能液加注部分結構示意圖；圖3是車載單元的蓄能液放電和蓄能液輸入輸出部分的結構示意圖；圖4是加注站與電動車之間加注電解液的加注站的加注槍和電動車的加注孔示 意圖；附圖符號描述(1)液化磷酸鐵鋰電池充電反應箱⑵儲液箱(2. 1)供液自動控制系統(3)電解液加注/回收系統或蓄能液加注/廢液回收系統(3. 1)電解液加注/回收槍(4)儲液箱(4. 1)電解液加注嘴(4.2)供液自動控制系統(5)液化磷酸鐵鋰電池放電反應箱(6)電動車驅動馬達(7)液化磷酸鐵鋰負極電解液(8)液化磷酸鐵鋰正極電解液(9)液化磷酸鐵鋰負極廢液(10)液化磷酸鐵鋰正極廢液(11)市電電網
具體實施例方式在圖中本發明的電動車新型充放電單元是由兩大部分組成，分別是由圖2加注站 單元與圖3車載放電單元組成。其中圖2的加注站單元由(1)液化磷酸鐵鋰電池充電反應 箱(2)儲液箱(3)電解液加注/回收系統組成，其中(1)液化磷酸鐵鋰電池充電反應箱由 (11)市電電網或其它能源提供電力進行充電，(2)儲液箱包含(2. 1)供液自動控制系統， (3)包含(3. 1)電解液加注/回收槍。圖3的車載單元由(4)儲液箱(5)液化磷酸鐵鋰電池 放電反應箱和(6)電動車驅動馬達組成，其中⑷儲液箱包含(4. 1)電解液加注嘴和(4. 2) 供液自動控制系統組成。所述的圖2是未來加注站/充電站的建設結構示意圖。其中(1)液化磷酸鐵鋰電 池充電反應箱進行的是充電反應，將正負極的廢液充電后反應成帶化學能的蓄能液后輸入 儲液箱，(1)部分與(2)儲液箱通過輸液管道連接，分別從(2)輸入到(1)兩種液體正極 廢液、負極廢液，輸出兩種已完成充電的正極電解液、負極電解液。(1)與⑵間的電解液由 (2. 1)供液控制系統控制液體的流速。(2)儲液箱同樣也通過輸液管道連接(3)蓄能液加 注/廢液回收系統，(3)通過加注槍(3. 1)(相當于加油槍)給電動汽車加注蓄能液并回收 廢液。所述的圖3是未來電動汽車的車載部分結構示意圖。其中(4)儲液箱輸入來自加 注站加注的鋰電池蓄能液，同時輸出到加注站的是鋰電池廢液。(4)與(5)液化磷酸鐵鋰電
5池放電反應箱部分通過輸液管道連接，(4)與(5)間分別輸入兩種電解液正極電解液、負 極電解液(或蓄能液)，輸出兩種電解液正極廢液、負極廢液。由(4)儲液箱不斷地輸出蓄 能液到放電反應箱中進行化學反應，將化學能轉化為電能輸出到(6)電動車驅動馬達。(4) 儲液箱由(4. 1)電解液加注嘴和(4.2)供液自動控制系統組成，(4.2)根據(5)的供電情 況自動控制電解液的流速。
權利要求
電動車新型充放電單元分離的續航方法圖1包含兩大部分，分別是由圖2加注站充電部分與圖3車載發電部分組成。其中圖2的加注站部分/充電部分由(1)液化磷酸鐵鋰電池充電反應箱(2)儲液箱(3)蓄能液加注/廢液回收系統組成。圖3的車載部分/放電部分由(4)儲液箱(5)液化磷酸鐵鋰電池放電反應箱(6)電動車驅動馬達組成。其特征是(2)加注站部分進行充電反應并提供蓄能液加注，加注站增加儲液箱和充電箱，由(1)(2)(3)構成。車載部分進行放電反應，并增加儲液箱和放電箱，由(4)(5)(6)構成。
2.根據權利要求1所述的新型加注站的特征是加注站增加(2)儲液箱向(1)充電反 應箱提供的廢液進行充電反應，反應后的蓄能液輸入到⑵儲液箱。⑴和⑵之間通過管 道連接并由(2. 1)供液控制系統控制液體的流速。
3.根據權利要求1所述的新型加注站的特征是(2)儲液箱向(3)蓄能液加注/廢液 回收系統輸入蓄能液并回收廢液，通過加注槍(3. 1)(相當于加油槍)給電動汽車加注蓄能 液并回收廢液。
4.根據權利要求1所述的新型電動車的特征是增加⑷儲液箱向(5)放電反應箱提 供蓄能的液體補給，同時從(5)回收放電完畢后的鋰電池廢液。儲液箱(4)與放電反應箱 (5)通過管道連接，并由(4.2)供液控制系統根據(5)的供電情況自動控制電解液的流速。
5.根據權利要求1所述的新型電動車的特征是(6)電動車驅動馬達是通過(5)放電 反應箱提供電力驅動，驅動馬達的續航能力與(4)儲液箱儲存電解液的量多少成正比。
6.根據權利要求1所述的新型加注站和新型電動車的特征是所述的(1)充電反應 箱、(5)放電反應箱使用的是液化的磷酸鐵鋰材料。
全文摘要
電動車新型充放電單元分離的續航方法。由兩大部分，分別是由圖2加注站單元與圖3車載單元組成。其中圖2的加注站部分/充電部分由(1)液化磷酸鐵鋰電池充電反應箱(2)儲液箱(3)蓄能液加注/廢液充電系統組成。圖3的車載部分/放電部分由(4)儲液箱(5)液化磷酸鐵鋰電池放電反應箱(6)電動車驅動馬達組成。其特征是圖2加注站部分進行充電反應并提供蓄能液加注，加注站增加儲液箱和充電箱，由(1)(2)(3)構成。車載部分進行放電反應，并增加儲液箱和放電箱，由(4)(5)(6)構成。主要用于解決目前電動車遠程續航能力弱和充電時間長的問題。
文檔編號B60L11/18GK101898522SQ20091011187
公開日2010年12月1日 申請日期2009年5月31日 優先權日2009年5月31日
發明者劉正龍 申請人:劉正龍