双模电池制造技术

本申请提供了一种电池装置，所述电池装置包括机械电池，所述机械电池包括飞轮。所述电池装置进一步包括化学电池，其中，在使用中，所述机械电池和所述化学电池被布置成向公共负荷供应能量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及一种电池装置和一种用于控制能量流的方法。
技术介绍
能量守恒和能量最佳使用是制造和运行现代车辆和机器主要考虑的问题。用户对于效率以及以最低可能的成本获得最大可能输出的需求越来越高。在成本/输出平衡方面的考虑包括财务因素和环境因素。另外，人们需要改善车辆和机器的动力和速度，同时需要提供舒适的和用户友好的感觉。进一步，发动机、发动机和其他设备趋于变得更为紧凑和流线型。有很多已知的方法来处理上面所讨论的平滑。举例而言，随着对于环境友好车辆的用户需求增长以及在碳排放方面的规定越来越严格，混合动力车辆变得越来越流行。如 本领域技术人员公知的，混合动力车辆使用两个或多个不同动力源的组合来驱动车辆或其他动力机器。在机动车辆领域，最常见的混合是混合动力电动车辆(HEV)，其将内燃机(ICE)与一个或多个电动机相结合。取决于任意给定时刻的动力需求，可以米用ICE和电动机中的一个或两个向车辆的输出提供动力。连同电动机，提供化学能存储系统，因此在不使用电动机来为车辆输出提供动力期间，其能操作为发电机以在化学能存储系统中产生并且存储电荷以供后来使用。已知的化学能存储系统可以由单一类型的化学单元组成，或者可以包括具有不同化学式表示的单元的任意组合。所有这样的化学能存储系统在本文特指为化学“电池”。已知的混合系统中存在问题，这是因为由例如在典型的车辆使用环节的再生制动和回收所导致的混合电池系统充电电平的高循环频率以及与这些操作相关联的高功率通量加速了电池状况的劣化，由此限制了系统寿命。因此，传统混合动力系统的电池通常受到限制。典型地，在已知的混合动力电动车辆的寿命期间，化学电池可能不得不更换两次。进一步，电池循环可能受到保护控制系统的限制，该保护控制系统对混合系统中的电源分配和/或充电进行控制。这种保护限制的效果是削弱相应混合系统的CO2减排功效。用于优化能量供应以及从所存储的化学能转换为转矩(特别是在以ICE为动力的机动车辆中)的另一已知方法是涡轮增压器和增压器的使用。如本领域技术人员将会知道的，涡轮增压器回收排气能量以驱动压缩机并且增加进口充气压力给发动机。增压器设备使用引擎传递的转矩来驱动压缩机，以提高进口充气压力。然而，在实际利用中，这两种设备都有相关联的缺点。作为被动设备的涡轮增压器仅在具有足够的排气流量来驱动升压系统时才可操作。相比之下，增压器是主动设备，因为其通常是曲柄传动，并且因此不像涡轮增压器那样受到这些操作限制。然而，增压器确实引入了引擎能量的寄生损耗，由此，从减少燃料消耗方面来说，减少了其整体功效。作为机动车辆应用的目标，用户舒适度和感受的一个方面是由手自一体变速器车辆上的变速事件引起的“转矩中断”感觉。同时这种变速器类型是非常有效率的，变速期间的这种转矩中断感觉包括用户的换挡舒适度和驾驶性能。根据已知的方法，在手自一体变速器的换挡中断期间，电动机可以用于满足转矩要求，以改善用户的驾驶平滑度。然而，为了向这样的电动机提供动力，在车辆内需要额外的能量供应，并且进一步，在电能和动能之间能量转换阶段，能量损耗不可避免。双离合器和自动变速器限制了变速期间的转矩中断，然而，由于在向驱动系统提供动力时相关联的损耗，与手自一体变速器相比，这些变速器类型较为昂贵和/或本质上效率较低。如上文所讨论的，为了最佳地平衡车辆或机器的成本和输出，期望尽可能地利用可用的能量，并且阻止能量例如作为热能而耗散。飞轮因为以动能形式来存储能量而闻名，例如用于车辆中使用。利用飞轮来存储能量是已知的，这些能量原本在车辆减速时被转换成车辆制动系统中的热量，所存储的能量随后被用于在需要时加速该车辆。然而，已知的飞轮的实现方式存在这样一个问题如何在初始化阶段和在其低能量点处，为飞轮充电。有可能使用电动机飞轮充电系统。然而，应当理解的是，这并不是理想的解决方式，因为其引入了车辆内的电能存储系统上的额外能 量需求，同时却不能减少来自车辆的排气能量损耗。因此，当前需要对车辆和其他机器中的能量使用进行优化的装置和方法，同时不损害对用户而言的重要因素，比如舒适度、成本效率以及环境友好性。本申请在权利要求书中列出。由于电池装置包括化学电池和机械电池两者，机械电池包括飞轮，所以那些机械电池和化学电池的适当组合可以用于向公共负荷提供能量。通过并行的供应机械电池和化学电池，能量不需要在它们之间进行能量就可以供应给负荷。此外，单个控制器可以同时对机械电池和化学电池进行控制，以便根据瞬时运行要求来对它们的操作进行操纵和控制。由于机械电池和化学电池两者都可以由系统进行再充电，所述系统包括在操作期间的其他时候由机械电池和化学电池向其供应能量的负荷，作为一个整体的系统的效率得以改善。从而确保与很多传统系统中存在的来自负荷的能量被浪费或耗散的情况不同，来自负荷的能量得以利用并且存储在机械电池和/或化学电池中以供将来使用。并且由于机械电池和化学电池被布置成相互再充电，因此在操作期间，能量可以从两个电池中更为适合的一个电池提供给负荷，或者从负荷提供给两个电池中的更为适合的一个电池，并且，如果这导致了两个电池的不均衡或两个电池次最优充电，那么可以在不影响提供给负荷的能量或从负荷提供的能量的情况下，在两个电池之间进行调整。此外，举例而言，这实现了飞轮在操作期结束时停止，并且飞轮中的能量在化学电池中长期存储，而不仅仅是被耗散。由于机械电池和化学电池可以用于向电动机供应能量，所以提供了本电池装置的有用并且实际的应用。此外，可以在混合动力电动车辆中实现电动机，从而以有效的方式来使用该电池装置，其具有包括降低排放在内的各种优势。通过在具有电池装置(包括机械电池和化学电池)的系统中实现能量流的适当控制，可以优化相应系统的运行效率。控制方法可以考虑几个因素，包括瞬时电池充电，系统负荷的功率需求，机械电池和/或化学电池的能量循环速度和最小充电阈值。因此提供一种智能的、灵活的并且有效的装置和相应的控制方案。附图说明下面将结合附图来描述根据本申请的实施例，其中根据本装置的实施例将参考以下附图来描述图I示出了已知的飞轮布置；图2示出了用于向飞轮提供废气能量的可能配置；图3示出了传统涡轮增压器设备的升压和引擎负荷之间的关系；图4示出了化学电池与飞轮电池并联的双模操作的可能布局；图5示出了图4的布置的示例性控制流； 图6a示出了在负荷均衡或再生制动期间，图4的布置的能量流；图6b示出了在从电机到ICE的功率辅助期间，图4的布置的能量流；图6c示出了在插入式充电期间，图4的布置的能量流；图6d示出了在慢充电维持期间，图4的布置的能量流；图6e示出了在低功率飞轮功率维持和大功率电机操作期间，图4的布置的能量流；图7a示出了车辆速度和在混合动力车辆中单独使用的化学电池的化学电池充电状态之间的关系；图7b示出了车辆速度和图4的布置中的化学电池充电状态之间的关系；图8a示出了飞轮转矩填充的可能引擎配置；图Sb示出了飞轮转矩填充的另一类似配置；图Sc示出了飞轮转矩填充的又一类似配置；图8d示出了飞轮转矩填充的可能控制方案；图9a示出了耦合到ICE的辅助飞轮设备的可能配置；图9b示出了使用分裂路径IVT布局的、耦合到ICE的辅助飞轮设备的可能配置；图IOa示出了其中飞轮设备被耦合到主车辆离合器和变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.20 GB 0918384.91.一种电池装置，包括机械电池(40)和化学电池(42)，所述机械电池(40)包括飞轮，其中，所述机械电池(40)和所述化学电池(42)被布置成在使用时向公共负荷供应能量。2.根据权利要求I所述的电池装置，其中，所述机械电池(40)被布置成与所述化学电池(42)并联。3.根据权利要求I所述的电池装置，其中，所述机械电池(40)被布置成串联在所述化学电池(42)和车辆变速器之间。4.根据权利要求I至3中任一项所述的电池装置，进一步包括控制器(44)，其用于控制所述电池装置中的能量流。5.根据权利要求I至4中任一项所述的电池装置，其中，所述机械电池(40)和所述化学电池(42)是通过使用从包括所述公共负荷的系统的操作回收的能量可再充电的。6.根据权利要求I至5中任一项所述的电池装置，其中，所述机械电池(40)和所述化学电池(42)可相互再充电。7.根据权利要求I至6中任一项所述的电池装置，其中，所述机械电池(40)和所述化学电池(42)向其供应能量的所述公共负荷是电机(46)。8.根据权利要求7所述的电池装置，其中，所述电机(46)包括以下中的任一个中电动车辆(EV)，所述电动车辆包括增程式电动车辆(REEV);以及混合动力电动车辆(HEV)，所述混合动力电动车辆包括并联式混合动力电动车辆或插入式混合动力电动车辆。9.一种车辆、引擎或机器，其包括权利要求I至8种任一项所述的电池装置。10.一种用于向包括负荷的系统供应能量的方法，所述方法包括使用电池装置来向所述系统供应所述能量，所述电池装置包括化学电池(42)和机械电池(40)，所述机械电池(40)包括飞轮，其中，所供应的化学电池能量和机械电池能量的组合是根据瞬时运行条件来选择的。11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括以下步骤使用从所述系统的操...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·F·阿特金斯，
申请(专利权)人：里卡多英国有限公司，
类型：发明
国别省市：