具有锂离子和铅酸电池单元的双存储系统和方法技术方案

一种电池系统可以包括电气地串联的多个电池单元组件。多个电池单元组件中的第一电池单元组件包括第一锂离子电池单元和第一铅酸电池单元，所述第一铅酸电池单元与第一锂离子电池单元电气地并联从而使得第一铅酸电池单元被配置成抵抗第一锂离子电池单元的过度充电和过度放电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】相关专利申请的交叉引用本申请要求2013年8月16日提交的名称为“用于微混合动力应用的无BMS的双存储系统设计”美国临时专利申请号61/866，786的优先权和利益，所述申请的全部内容为了所有目的以引用的方式并入本文。专利技术背景本公开总体涉及电池和电池模块领域。更具体来说，本公开涉及可以用于车辆背景(例如，xEV)以及其他能量存储/消耗应用中的电池单元。本部分意图为读者介绍可能与以下描述和/或要求保护的本公开的各个方面有关的技术的各个方面。相信此论述有助于为读者提供背景信息以利于本公开的各个方面的更好理解。因此，应理解，这些陈述应从这个角度来阅读，而非作为现有技术的认可。使用为车辆提供所有或一部分原动力的一个或多个电池系统的车辆可以称为xEV，其中术语“xEV”在本文被定义为包括将电功率用于其所有或一部分车辆原动力的以下所有车辆或者其任何变体或组合。如本领域技术人员将了解，混合电动车辆(HEV)将内燃发动机推进系统和电池供电的电力推进系统组合在一起，所述电池供电的电力推进系统诸如48伏或130伏系统。术语HEV可以包括混合电动车辆的任何变体。例如，全混合动力系统(FHEV)可以使用一个或多个电动机、使用仅一个内燃发动机或者使用二者来将原动力和其他电功率提供到车辆。相比之下，轻度混合动力系统(MHEV)在车辆怠速时禁用内燃发动机并且在需要推进时使用电池系统来继续为空调单元、无线电或其他电子器件供电以及重新起动发动机。轻度混合动力系统还可以在例如加速期间施加某种水平的动力辅助，以补充内燃发动机。轻度混合动力通常是96V至130V，并且通过皮带或曲柄集成的起动发电机来恢复制动能量。另外，微混合电动车辆(mHEV)也使用类似于轻度混合动力的“停止-起动”系统，但是mHEV的微混合动力系统可以对内燃发动机供应动力辅助或者可以不那样，并且在低于60V的电压下操作。为了本论述的目的，应注意，mHEV通常在技术上不将直接提供到曲轴或变速器的电功率用于车辆的原动力的任何部分，但是mHEV仍可以被认为是xEV，因为当车辆在内燃发动机被禁用的情况下怠速时其使用电功率来补充车辆的功率需要，并且通过集成的起动发电机来恢复制动能量。此外，插电式电动车辆(PEV)是可以从外部电力源(诸如壁式插座)充电的任何车辆，并且存储在可再充电电池组中的能量驱动或者有助于驱动车轮。PEV是电动车辆的子类别，所述电动车辆包括全电动或电池电动车辆(BEV)、插电式混合电动车辆(PHEV)以及混合电动车辆与常规内燃发动机车辆的电动车辆改装。与仅使用内燃发动机和传统的电气系统(其通常是由铅酸电池供电的12伏系统)的更传统的汽油动力车辆相比，如以上所描述的xEV可以提供若干优点。例如，与传统的内燃车辆相比，xEV可以产生较少的不合需排放产物并且可以呈现出更高的燃料效率，并且在一些状况下，这些xEV可以完全省去汽油的使用，如在某些类型的PHEV的状况下。随着xEV技术持续发展，需要提供用于这些车辆的改进的动力源(例如，电池系统或模块)。例如，需要在无需对电池再充电的情况下增加这些车辆可以行进的距离。此外，还可能需要提高这些电池的性能并减少与电池系统相关的成本。
技术实现思路
以下概述与最初要求保护的主题的范围相符的某些实施例。这些实施例并不意欲限制本公开的范围，而是这些实施例仅意欲提供某些所公开的实施例的简要概述。事实上，本公开可以涵盖可以与以下阐述的实施例类似或不同的各种形式。本公开涉及电池和电池模块。更具体来说，本公开涉及结合锂离子电池单元使用的铅酸电池单元，用以形成双存储电池系统。双存储电池系统可以用于车辆背景(例如，xEV)以及其他能量存储/消耗应用(例如，用于电网的能量存储)中。例如，在一个实施例中，电池系统包括电气地串联的多个电池单元组件。多个电池单元组件中的第一电池单元组件包括:第一锂离子电池单元；以及第一铅酸电池单元，所述第一铅酸电池单元与第一锂离子电池单元电气地并联从而使得第一铅酸电池单元被配置成抵抗第一锂离子电池单元的过度充电和过度放电。又如，在一个实施例中，系统包括第一锂离子电池单元和第一铅酸电池单元。第一锂离子电池单元与第一铅酸电池单元电气地并联，并且第一锂离子电池单元和第一铅酸电池单元一起串联到与第二铅酸电池单元电气地并联的第二锂离子电池单元。再如，在另一个实施例中，电池包括多个锂离子电池单元和多个铅酸电池单元。多个锂离子电池单元中的每个单独锂离子电池单元与多个铅酸电池单元中的对应的单独铅酸电池单元电气地并联并且与其基本上电压匹配，由此电池包括多个锂离子/铅酸电池单元对。【附图说明】本公开的这些和其他特征、方面和优点将在参照附图阅读以下详细描述时变得更好理解，其中在所有图中相同的符号代表相同的部分，其中:图1是根据本方法的一个实施例的具有对所有或一部分用于车辆的功率作出贡献的电池系统的车辆(xEV)的立体图；图2是根据本方法的一个实施例的混合电动车辆(HEV)形式的图1的xEV实施例的剖面示意图；图3是根据本方法的一个实施例的具有多个电池单元组件的电池的简化示意图，每个组件具有与锂离子电池单元电气地并联的铅酸电池单元；图4是根据本方法的一个实施例的具有六个电池单元组件的图3的电池的实施例；图5是根据本方法的一个实施例的具有22个电池单元组件的图3的电池的实施例；图6是根据本方法的一个实施例的具有两个或更多个壳体的图3的电池的实施例，每个壳体封闭一个或多个电池单元组件；图7是根据本方法的一个实施例的其中与锂离子电池单元电气地并联的铅酸电池单元可以在放电期间联接到负载的方式的示意图；图8是根据本方法的一个实施例的其中与锂离子电池单元电气地并联的铅酸电池单元可以在充电期间联接到充电源的方式的示意图；图9是根据本方法的一个实施例的作为具有与锂钛氧化物(Li4Ti5012，“LT0”)阳极活性材料组合使用的不同阴极活性材料的各种锂离子电池单元在25°C下在C/10的充电/放电充电速率下的百分比容量的函数的电压与作为用于铅酸电池单元的百分比容量的函数的电压的组合图表；图10是根据本方法的一个实施例的作为具有与作为阳极活性材料的石墨组合使用的不同阴极活性材料的各种锂离子电池单元在25°C下在C/10的充电/放电充电速率下的充电状态的函数的电压的组合图表；图11是根据本方法的一个实施例的作为具有锂镍锰钴(LiNil/3Col/3Mnl/302, “NMC”)阴极活性材料和石墨阳极活性材料的锂离子电池单元在25°C下获得的充电状态的函数的面积比阻抗(ASI)的图表，其中阻抗计算是基于10秒内的5C放电速率和3.75C充电脉冲；图12是根据本方法的一个实施例的作为具有NMC(LiNil/3Col/3Mnl/302)阴极活性材料和LT0阳极活性材料的锂离子电池单元在25°C下获得的充电状态的函数的ASI的图表，其中阻抗计算是基于10秒内的5C放电速率和3.75C充电脉冲；图13是根据本方法的一个实施例的作为具有锂锰氧化物(LiMn204，“LM0”)阴极活性材料和LT0阳极活性材料的锂离子电池单元在25°C下获得的充电状态的函数的ASI的图表，其中阻抗计算是基于10秒内的5C放电速率和3.75C充电脉冲；图14是根据本方法的一个实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池系统，包括：电气地串联的多个电池单元组件，其中所述多个电池单元组件中的第一电池单元组件包括：第一锂离子电池单元；以及第一铅酸电池单元，所述第一铅酸电池单元与所述第一锂离子电池单元电气地并联从而使得所述第一铅酸电池单元被配置成抵抗所述第一锂离子电池单元的过度充电和过度放电。

【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，伯恩哈德·M·梅茨，
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