[发明专利]用于平衡混合动力车辆中的能量存储模块的荷电状态的系统及方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2013年3月15日提交的美国临时专利申请61/789526的优先权，其全部内容通过引用并入本文中。

背景技术

本发明大体上涉及用于混合动力电动车的能量存储系统，且特别涉及用于平衡混合动力电动车中的能量存储系统的荷电状态的系统及方法。

在过去几年中，由于二氧化碳水平的增加以及油料供应的短缺，对全球气候变化的关注日益增加。结果，一些汽车制造商和消费者开始对具有低排放和较高燃料效率的汽车具有更大的兴趣。一个可行的选择是混合动力电动车(HEV)，其允许车辆由电动机、内燃机或二者的结合来驱动。

尽管多个特征对于HEV的整体设计是重要的，但是存储车辆能使用的能量的系统是一项关键部件。在HEV中提供能量存储系统以存储发电机产生的能量，以便混合动力系统能在随后的一些时间使用这些能量。例如，所存储的能量可用于驱动电动机以独立地驱动汽车或辅助内燃机，因此降低汽油的消耗。

但是，能量存储系统面临着许多设计难题。其中，在操作过程中的一个主要问题是：针对多组能量存储系统中的单个电池包的荷电状态(SOC)，保持电池包之间适合的平衡。重要的是，容差单个电池包相对于彼此要保持在一定容差范围内的SOC。如果电池包之间的SOC的差值超过容差，那么车辆的电子部件就可能会遭到破坏。

迄今为止，现有技术中的系统已经通过复杂的硬件和电路实现了电池包或电池单元平衡，但它具有多个缺点，例如缺乏效率、增加成本和增加故障的风险。另外，现有的系统关注于电池包之间的电荷传递，这导致了因传递过程缺乏效率而产生的能量损失。

因此，需要在本领域中进行改进。

发明内容

这里所描述的系统及方法解决了在上文中提及的多个问题和其他问题。根据一个方面，本发明提出了一种用于平衡混合动力车辆的多个能量存储模块的荷电状态的方法，其包括确定所述多个能量存储模块中的单个能量存储模块的荷电状态，该能量存储模块操作性地连接到混合动力电动车中的动力上，以及在能量存储模块的子集的荷电状态处于相对于所述多个能量存储模块的其余能量存储模块而言的容差之外时，使用多个能量存储模块的子集来操作混合动力车辆。本发明还提出了用于实施该方法的系统。

通过详细描述和随之提供的附图，本发明的其他形式、目的、特征、方面、好处、优点和实施方案将变得清楚。

附图说明

图1显示了用于平衡根据一个实施方案的混合动力车辆中的电池包的系统的一个实施例的示意图。

图2显示了用于平衡使用图1的系统的混合动力车辆中的电池包的过程流程图。

图3显示了根据一个实施方案的能量存储模块与逆变器之间的高压连接以及能量存储模块与混合动力控制器之间的控制连接的示意框图。

图4显示了用于平衡使用图1的系统的混合动力车辆中的电池包的过程流程图。

具体实施方式

出于更好地理解本发明的原理的目的，下面将参照在附图中所示的实施方案，并且使用详细的语言来对其进行描述。然而需要理解的是，本发明的范围并不因此而受到限制。如同与本发明相关的领域的技术人员所通常想到的那样，可以构思出对在此描述的实施方案的任何修改和进一步的改进，以及对此处所描述的本发明原理的进一步应用。这里非常详细地显示了本发明的一个实施方案，然而对于本领域的技术人员来说明显的是，为了简要起见，一些与本发明无关的特征可不显示出来。

图1显示了根据一个实施方案的混合动力系统(hybrid system)100的示意图。图1中说明的混合动力系统100适合用于商用卡车以及其他类型的车辆或运输系统，但是可以设想混合动力系统100的多个方面可结合到其他环境中。如所示，混合动力系统100包括发动机102、混合动力模块(hybrid module)104、自动变速箱106和用于将动力从变速箱106传递到车轮110的传动系108。混合模块104中结合了通常称之为电机112的电机器，以及使发动机102与电机112及变速箱106操作性连接和断开的离合器114。

混合动力模块104设计成操作为自立式单元，即其通常能够独立于发动机102和变速箱106而工作。混合动力模块104包括底槽116，所述底槽用于存储和提供流体(例如燃油、润滑剂或其他流体)到混合动力模块104，以用于液压、润滑和冷却的目的。为了使流体循环，混合动力模块104包括机械泵118和电子(或电动)泵120。