一种用于支持车辆(10)的双重电功能的能量存储系统(100)，包括能量存储单元(400)，其具有串联连接的多个能量存储模块(418、420、424)，多个感测单元，其用于感测多个能量存储模块的电荷状态，以及一对主电压端(404、405)。串联连接的多个能量存储模块(418、420、424)在车辆(10)的开启状态过程中可跨一对主电压端(404、405)连接，以第一电压电平提供能量存储电能，以支持车辆(10)的主电功能。能量存储系统(100)进一步配置成在车辆(10)的熄火状态过程中选择多个能量存储模块(418、420、424)的子集，以跨一对次电压端(415、416)连接，使用开关网络(BMS 104)以第二电压水平提供能量存储电能。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】相关申请本申请在35U.S.C.119(e)之下要求了 2012年12月28日申请的序列号为61/746，818，标题为“双重功能电池系统设计”的临时专利申请以及2012年3月15日申请的序列号为61/800，103，标题为“双重功能电池系统设计”的临时专利申请的权益，上述两篇文献通过引用合并在此。
技术介绍
本专利技术通常涉及电池与电池模块领域。尤其，本专利技术涉及电池单元，其可以用于车辆环境，以及其他能量存储/消耗应用。本部分旨在向读者介绍可能与本专利技术的各个方面相关的技术的各个方面，其在以下说明和/或要求保护。相信本论述有利于向读者提供背景信息，以便于更好的理解本专利技术的各个方面。因此，应该理解的是，这些说明应从这个角度阅读，而不是作为对现有技术的承认。使用用于支持驱动、启停、和/或再生制动功能的一个或多个电池系统的车辆可以称之为xEV，其中，此处将术语“xEV”定义为包括所有以下说明的电动汽车，或其任意变形或组合。将“启停车辆”定义为当车辆停止，并且使用电池(能量存储)系统连续向包括娱乐系统、导航、灯光、或其他电子设备，以及需要驱动时重新启动发动机的车载电器消耗设备提供动力时可以禁用内燃机的车辆。再生制动或电力驱动的缺少将“启停车辆”与其他形式的xEV相区别。如本领域技术人员应该知道的是，混合动力电动汽车(HEVs)结合了内燃机(ICE)驱动系统与电池供电的电力驱动系统，例如48V、130V、或300V系统。术语HEV可以包括混合动力电动汽车的任意变形，例如再生制动、电力驱动、以及启停的特征均包括在其中。特定类型的xEV为微混汽车(“mHEV”或“micro-HEV”)。微混汽车典型地以低电压操作，该电压定义成在60V以下。微混汽车典型地提供启停，并且通过它们使用的再生制动而将它们与“启停汽车”相区别。再生制动功率通常可以在从2kW至12kW峰值内，尽管也可以为其他值。微混汽车还为车辆提供一定程度的电力驱动。如果可用的话，驱动量将通常不足以提供车辆的全部原动力。全混系统(FHEVs)与中混系统(Mi I d-HEVs)可以使用一个或多个电机、仅使用ICE、或两种同时使用为车辆提供原动力与其他电力。FHEV典型地为高压(>60V)，并且通常在200V与400V之间。中混汽车典型地在60V与200V之间操作。根据车辆的尺寸，中混可以提供10-20kW之间的再生制动或驱动，而FHEV提供15-1OOkW的再生制动或驱动。中混系统还可以在例如加速过程中施加一定级别的动力辅助，以补充ICE，而FHEV可以经常使用电机作为短期内唯一驱动源，并且相比于中混，其通常使用电机作为更重要的驱动源。此外，插电式电动汽车(PEV)是可以从例如壁式插座的外部电源充电，并且存储在可充电电池组中的能量驱动或有助于驱动车轮的任意车辆。PEV为xEV的子分类，其包括全电力或电池电动汽车(BEVs)、插电式混合动力电动汽车(PHEVs)，以及混合动力电动汽车与传统ICE车辆的电动车辆转换。BEV完全由电力驱动，并且缺少内燃机。PHEV具有内燃机与电动力源，其电动力源能够提供车辆驱动所需的全部或几乎全部的动力。PHEV可以使用一个或多个纯电动模式(“EV模式”)、纯内燃机模式以及混合模式。如上所述的xEV可以提供大量相比于仅使用ICE和传统的电气系统的的传统的汽油动力汽车的优势，其典型地为由铅酸电池提供动力的12V系统。例如，xEV可以产生更少的不需要的排放产物，并且相比于传统汽车可以显示更好的燃油效率，在某些情况下，这种xEV可以完全消除对汽油的使用，如在某些类型的BEV的情况中。当xEV技术持续发展时，需要为这种汽车提供改进的电源(例如电池系统或模块)。例如，需要在无需为电池再充电的情况下，增加这种车辆的行驶距离。此外，其还可以理想的改进这种电池的性能，并且减少与电池系统相关的成本。传统的xEV被发现由于它们的向电机/发电机以及车辆附件提供动力的电能系统而受到功能上的限制。典型地，电机是由需要存储适合于大功率放电的能量以及由各种驱动条件产生的电力需求的能量的能量源为其提供动力。而且，在传统xEV中，两个或更多个不同存储的配电网络需要不同电压电平，以将存储的电力提供给不同的车辆用电负荷。典型的中混或全混通常包含双重电池系统。不幸地是，两个电池的使用显著地增加了混合动力汽车的复杂性与成本。因此，存在对一种电池系统的需要，该系统在不包括多个电池的情况下可以处理能量存储系统的不同电压电平的要求。
技术实现思路
此处公开了一种用于微混、中混与全混电动汽车的双重功能能量存储系统以及方法。在一个方面中，车辆的能量存储系统包括能量存储单元，其具有串联连接的多个能量存储模块、用于传感多个能量存储模块的电荷状态的多个传感单元，、一对初级电压端，其中，串联连接的多个能量存储模块可跨接该对初级电压端，以第一电压电平提供能量存储功率，以支撑车辆的初级电功能，一对次级电压端，以及能量存储管理系统与控制器。该控制器配置成选择多个能量存储模块的第一子集，以跨接该对次级电压端，以低于第一电压电平的第二电压电平提供能量存储功率，以支撑车辆的次级电功能。基于由多个传感单元提供的传感到的状态，控制器确定是否多个能量存储模块的第一子集应该从该对次级电压端断开，并且是否多个能量存储模块的第二子集跨接该对次级电压端，以连续支撑车辆的次级电功能。在另一方面中，用于实现车辆中能量存储系统的双重功能的计算机执行的方法包括提供存储的电功率，用于在开启状态过程中，在能量存储系统的一对初级电压端支撑车辆的初级电功能，该能量存储系统具有横跨该对初级电压端的串联连接的多个能量存储模块，探测何时车辆关停，并且提供来自降低数量的多个能量存储模块的存储的电功率，用于支撑车辆的次级电功能，从而在一对次级端处通过跨接该对降低数量的多个能量存储模块而操作车辆的熄火负载。在又一方面中，计算系统包括至少一个处理单元以及至少一个存储单元，存储单元存储可操作指令，当其由至少一个处理单元执行时，以使得至少一个处理单元实现上面介绍的方法。通过阅读以下详细说明，参照合适的附图，这些以及其他方面、优势与可替换物对本领域技术人员将变得显而易见。而且，应该理解的是，在该
技术实现思路
部分提供的公开内容以及本文件的其他部分旨在仅通过示例，而不通过限制论述实施例。【附图说明】当参照附图阅读以下详细说明时，本专利技术的这些与其他特征、方面以及优势将变得更加易于理解，其中，贯穿附图，相同的符号表示相同的零部件，其中:图1为根据本方法的实施例，具有向车辆提供全部或部分动力的电池系统的车辆(xEV)的透视图；图2为根据本方法的实施例，混合动力电动汽车(HEV)形式的图1的xEV实施例的剖面示意图；图3为根据本方法的实施例，微混电动汽车(Micro-HEV)形式的图1的xEV的实施例的剖面示意图；图4为根据本方法的实施例，示例贯穿微混动力分配的图3的微混实施例的示意图；图5为示例能量存储系统(ESS)与连接至ESS的混合动力汽车的元件的框图；图6为示例如由微混或中混电动汽车实现的驱动循环的典型实施例的示意图；图7为示例包括多个存储模块与电池管理系统的能量存储系统的典型实施例的示意图；图8为在一对初级电压端处提供53V功率本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种车辆能量存储系统，包括：能量存储单元，其具有串联连接的多个能量存储模块；多个传感单元，其连接至所述多个能量存储模块，其中，所述传感单元的每一个均配置成传感对应的能量存储模块的状态，并且其中，所述传感的状态使得能够估算所述各个能量存储模块的电荷状态；一对初级电压端，其中，所述串联连接的多个能量存储模块可跨接所述一对初级电压端，以第一电压电平提供能量存储功率，以支撑车辆的初级电功能；一对次级电压端；以及控制器，其配置成选择所述多个能量存储模块的第一子集，以跨接所述一对次级电压端，以第二电压电平提供能量存储功率，其低于第一电压电平，其中，基于估算的电荷状态，所述控制器确定是否所述多个能量存储模块的所述第一子集需要从所述一对次级电压端断开，并且是否跨接所述一对次级电压端的所述多个能量存储模块的第二子集继续以所述第二电压电平提供能量存储功率。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：江俊伟，帕特里克·T·赫尔利，佩里·M·怀亚特，托马斯·M·沃森，
申请(专利权)人：约翰逊控制技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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