双能量存储系统和起动机电池模块技术方案

本公开涉及一种双能量存储系统(13)，包括：与铅酸电池(20)并联地电耦接的锂离子电池(22)，其中锂离子电池(22)和铅酸电池(20)电耦接到车辆总线(19)，其中锂离子电池开路电压(OCV)部分地匹配铅酸电池OCV，以使得在铅酸电池100％荷电状态(SOC)下铅酸电池OCV约等于在锂离子电池50％SOC下锂离子电池OCV。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双能量存储系统和起动机电池模块相关申请的交叉引用本申请主张2016年5月16日申请的名为“12VOLTDUALENERGYSTORAGESYSTEMAND12VOLTSTARTERBATTERY”(12伏双能量存储系统和12伏起动机电池)的第62/337,128号美国临时申请的优先权和权益，所述美国临时申请援引加入本文中。
技术介绍
本公开概括地涉及电池和电池模块的领域。更具体地，本公开涉及可用于双能量存储系统和起动机电池模块的锂离子电池单元。本部分意在向读者介绍可能与下文所述的本公开的各方面相关的技术的各方面。此论述被认为有助于向读者提供背景信息以便于较好地理解本公开的各方面。因此，应理解，这些陈述应据此来阅读，而不是对现有技术的承认。使用一个或更多个电池系统来为车辆提供全部或一部分动力的车辆可以被称为xEV，其中术语“xEV”在本文中被定义为包括使用电力来提供其全部或一部分车辆动力的以下全部车辆或其任何变型或组合。例如，xEV包括利用电力来提供全部动力的电动车辆(EV)。如本领域的技术人员应了解的，也被视为xEV的混合动力车辆(HEV)组合内燃机推进系统和电池供电电推进系统，例如，48伏(V)或130V系统。术语HEV可以包括混合动力车辆的任何变型。例如，全混合动力系统(FHEV)可以使用一个或更多个电动机、仅使用内燃机或使用两者而将动力和其它电力提供给车辆。相比之下，轻度混合动力系统(MHEV)在车辆怠速时停用内燃机，并利用电池系统来继续对空调单元、无线电或其它电子器件供电并在需要推进时重启发动机。轻度混合动力系统也可以例如在加速期间应用某一程度的动力辅助，以对内燃机进行补充。轻度混合动力系统通常是96V到130V，并且经由皮带或曲柄集成式起动机发电机而回收制动能量。此外，微混合动力车辆(mHEV)还使用类似于轻度混合动力系统的“启停”系统，但mHEV的微混合动力系统可以供应或可以不供应动力辅助给内燃机并在低于60V的电压下操作。出于本论述的目的，应注意，mHEV通常在技术上不将直接提供给曲柄轴或传动装置的电力用作车辆的动力的任何部分，但是mHEV仍然可以被视为xEV，因为当车辆怠速而内燃机停用时，mHEV的确使用电力来对车辆的动力需要进行补充，并且经由集成式起动机发电机来回收制动能量。此外，插电式电动车辆(PEV)是可从外部电源(例如，壁式插座)充电的任何车辆，并且可再充电电池包中存储的能量驱动或促成驱动车轮。PEV是EV的子类，包括全电动或电池电动车辆(BEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)以及混合动力电动车辆与常规内燃机车辆的电动车辆换型。与仅使用内燃机以及通常由铅酸电池供电的12V系统的传统电气系统的较传统的燃油动力车辆相比，如上所述的xEV可以提供许多优点。例如，与传统内燃车辆相比，xEV可以产生较少的不良排放物并且可以展现较高燃料效率，并且在一些状况下，这些xEV可以完全消除汽油的使用，如同某些类型的EV或PEV的状况。随着技术继续演进，需要对这些车辆提供改进的电源(具体而言，电池模块)。例如，包括具有相对高的标称电压的电池单元的电池模块可以减小电池模块的尺寸和成本，因为较少电池单元被包含在电池模块内。此外，电池模块还适宜地被配置成在xEV的现有电气网络内操作，而不破坏xEV电气网络的操作。
技术实现思路
下文阐述本文公开的某些实施例的概述。应理解，呈现这些方面仅是为了向读者提供某些实施例的简要概述，并且这些方面意在不限制本公开的范围。实际上，本公开可以涵盖下文可能没有阐述的各方面。本公开涉及一种双能量存储系统，该双能量存储系统包括：与铅酸电池并联地电耦接的锂离子电池，其中锂离子电池和铅酸电池电耦接到车辆总线，其中锂离子电池开路电压(OCV)部分地匹配铅酸电池OCV，以使得在100％的铅酸电池荷电状态(SOC)下铅酸电池OCV约等于在50％的锂离子电池SOC下锂离子电池OCV。本公开还涉及一种系统，该系统包括：锂离子起动机电池；与锂离子起动机电池并联地电耦接的铅酸电池；以及具有车辆总线的车辆，该车辆总线被配置成在锂离子起动机电池、铅酸电池和车辆之间建立电气通路，并且其中锂离子起动机电池开路电压(OCV)部分地匹配铅酸电池OCV，以使得在100％的铅酸电池荷电状态(SOC)下铅酸起动机电池OCV约等于在50％的锂离子起动机电池SOC下锂离子起动机电池OCV。本公开还涉及一种方法，该方法包括：使用电压传感器来测量锂离子电池单元的电压；基于锂离子电池单元的电压以及锂离子电池单元的电压轮廓来估计锂离子电池单元的荷电状态(SOC)；以及基于锂离子电池单元的SOC、锂离子电池单元的电压或两者来确定锂离子电池单元的诊断参数。附图说明一经阅读以下具体实施方式并在参照附图，就可以更好地理解本公开的各方面，其中：图1是根据本公开的方面车辆的透视图，所述车辆具有根据本专利技术的实施例而配置的电池系统以对车辆的各种部件提供电力；图2是根据本公开的方面图1的车辆和电池系统的实施例的剖视示意图；图3是根据本公开的方面图示铅酸电池模块和锂离子电池模块的电压轮廓的图表的实施例；图4是根据本公开的方面图表的实施例，图示当锂离子电池模块包括四个锂离子电池单元或五个锂离子电池单元时锂离子电池模块的各个锂离子电池单元的示例电压轮廓；图5是根据本公开的方面具有四个锂离子电池单元的锂离子电池模块的实施例的透视图；图6是根据本公开的方面具有以2×2排列来布置的四个锂离子电池单元的锂离子电池模块的实施例的透视图；图7是根据本公开的方面具有五个锂离子电池单元的锂离子电池模块的实施例的透视图；图8是根据本公开的方面具有六个锂离子电池单元的锂离子电池模块的实施例的透视图；以及图9是根据本公开的方面用于确定锂离子电池单元的诊断参数的过程的实施例的流程图。具体实施方式下文将描述一个或更多个具体实施例。为了提供对这些实施例的简明描述，而在本说明书中没有描述实际实施方案的所有特征。应了解，在任何此类实际实施方案的开发中，如同在任何工程或设计项目中，必须做出众多特定于实施方案的决策来实现开发者的特定目标，例如，符合系统相关和商业相关的约束条件，所述约束条件可以因实施方案而有所不同。此外，应了解，此类开发工作可能是复杂和费时的，但是对于受益于本公开的一般技术人员而言却是设计、生产和制造的例行工作。本文所述的电池系统可以用于将电力提供给各种类型的电动车辆(xEV)以及其它高电压能量存储/消耗应用(例如，电网电力存储系统)。这些电池系统可以包括一个或更多个电池模块，每一电池模块具有被布置且电互连的多个电池单元(例如，锂离子(Li离子)电化学电池单元)以提供适用于对例如xEV的一个或更多个部件供电的特定电压和/电流。作为另一实例，根据本专利技术的实施例的电池模块可以与固定电力系统(例如，非车用系统)集成或将电力提供给所述固定电力系统。xEv可以包括以并联配置相互耦接的铅酸电池模块(例如，在100％荷电状态下具有开路电压12V)和Li离子电池模块(例如，在100％荷电状态下具有介于12.5V与16V之间的开路电压)。在某些情形下，铅酸电池模块可以用于将xEV的内燃机起动和/或点火，而Li离子电池模块可以用于从再生制动系统捕获电力并在内燃机怠速时将电力提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双能量存储系统，包括：与铅酸电池并联地电耦接的锂离子电池，其中所述锂离子电池和所述铅酸电池电耦接到车辆总线；其中所述锂离子电池的开路电压(OCV)部分地匹配所述铅酸电池的OCV，以使得在所述铅酸电池的100％荷电状态(SOC)下所述铅酸电池OCV约等于在所述锂离子电池的50％SOC下所述锂离子电池OCV。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.16 US 62/337,1281.一种双能量存储系统，包括：与铅酸电池并联地电耦接的锂离子电池，其中所述锂离子电池和所述铅酸电池电耦接到车辆总线；其中所述锂离子电池的开路电压(OCV)部分地匹配所述铅酸电池的OCV，以使得在所述铅酸电池的100％荷电状态(SOC)下所述铅酸电池OCV约等于在所述锂离子电池的50％SOC下所述锂离子电池OCV。2.根据权利要求1所述的双能量存储系统，其中所述锂离子电池具有电压轮廓，所述电压轮廓的斜率充分大于与所述锂离子电池的测量电子器件相关联的电压测量不确定性程度以因此实现对所述锂离子电池SOC的稳健SOC估计。3.根据权利要求1所述的双能量存储系统，其中所述锂离子电池具有五个锂离子电池单元，所述五个锂离子电池单元各自具有约3.26V的标称电压。4.根据权利要求1所述的双能量存储系统，其中所述锂离子电池具有四个锂离子电池单元，所述四个锂离子电池单元各自具有约2.6V的标称电压。5.根据权利要求1所述的双能量存储系统，其中所述锂离子电池具有多个锂离子电池单元，其中所述多个锂离子电池单元中的每一锂离子电池单元具有由选自由以下各项组成的组中的一种或更多种阴极活性材料形成的阴极：LiNixMnyCozO2，其中x+y+z＝1；LiNixCoyAlzO2，其中x+y+z＝1；LiCoO2；LiMn2O4；LiNiMnO4，LiMxMn2-xO4，其中x可以介于0.35与0.65之间，并且M是镍、铬或铁；LiMPO4，其中M是Mn、Co、Ni、Fe、Zn、Cu、Ti、Sn、Zr、V、Al及其混合物(例如，LiNiPO4、LiCoPO4、LiNiMnPO4、LiFePO4和LiMnFePO4)。6.根据权利要求1所述的双能量存储系统，其中所述多个锂离子电池单元形成介于12.5V与16.0V之间的总电压。7.根据权利要求1所述的双能量存储系统，其中在50％SOC下所述锂离子电池的所述OCV和在100％SOC下所述铅酸电池的所述OCV介于12.9V与13.2V之间。8.根据权利要求1所述的双能量存储系统，其中所述锂离子电池具有五个锂离子电池单元。9.根据权利要求8所述的双能量存储系统，其中所述五个锂离子电池单元中的每一个具有平均斜率是约0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·B·勒，大卫·R·布恩，
申请(专利权)人：江森自控科技公司，
类型：发明
国别省市：美国,US