[发明专利]用于具有大功率和高能量电池组车辆的能量管理系统和方法

说明书

一种用于车辆的能量管理系统，包括电池系统，电池系统包括具有第一组电池单元的第一电池组和具有第二组电池单元的第二电池组。与第二电池组相比，第一电池组具有相对高的功率密度，并且与第一电池组相比，第二电池组具有相对高的能量密度。电子控制器可操作地连接到电池系统，并配置为可控制第一电池组和第二电池组的充电和放电。第一电池组和第二电池组被配置为分别进行充电和放电。电子控制器使第一电池组的充放电优先于第二电池组。

背景技术

电动车辆可以由电动机驱动，电动机仅由可充电电池提供的电能驱动。混合动力车辆还可以部分地依赖于可充电电池以提供动力。大功率电池通常能够快速充放电。每单位体积或重量的高能量电池比大功率电池提供更长的行驶里程，但是其快速充电和再充电能力不如大功率电池。

发明内容

一种具有大功率电池组和高能量电池组两者的电池系统，其根据能量管理系统运行以通过限制高能量电池组在使用过程中经历的充电和再充电循环，以及通过始终将高能量电池组与大功率电池组分别地进行充电和放电，来提供高能量电池组期望的行驶里程，并延长其循环寿命。

一种用于车辆的能量管理系统，具有电池系统，包括具有第一组电池单元的第一电池组和具有第二组电池单元的第二电池组。与第二电池组相比，第一电池组具有相对高的功率密度，且与第一电池组相比，第二电池组具有相对高的能量密度。在示例性实施例中，第一电池组和第二电池组集成在单个整体式电池壳体中，其中第二组电池单元与第一组电池单元相邻。

电子控制器可操作地连接到电池系统，并且被配置为控制第一电池组和第二电池组的充电和放电。第一电池组和第二电池组被配置为分别进行充电和放电。电子控制器将第一电池组的充电和放电优先于第二电池组。

电子控制器可以被配置为如果第一电池组的充电状态大于预定最小阈值充电状态，则仅使第一电池组放电以响应车辆动力需求，以及仅当第一电池组的充电状态小于预定最小阈值充电状态时，才使第二电池组放电以响应车辆动力需求。在一个示例中，第一电池组的预定最小阈值充电状态可以是第一电池组的充电容量(即，完全充电状态)的约10％至50％，且在一个实施例中，其是第一电池组的充电容量的20％。电子控制器可以被配置为当第一电池组的充电状态下降到预定最小充电状态时，终止第一电池组的放电。

能量管理系统可以包括第一开关，该第一开关可被控制以在打开和闭合位置之间移动，第一电池组在第一开关闭合时可操作地连接到负载或充电源，且在第一开关打开时与负载或充电源断开。能量管理系统还可以包括第二开关，该第二开关可被控制以在打开和闭合位置之间移动，第二电池组在第二开关闭合时可操作地连接到负载或充电源，且在第二开关打开时与负载或充电源断开。电子控制器可以可操作地连接到第一开关和第二开关，且被配置为当第一电池组的充电状态大于预定最小阈值充电状态时闭合第一开关并打开第二开关。

在一个或多个实施例中，电子控制器可以被配置为仅当第一电池组的充电状态小于预定最小阈值充电状态时闭合第二开关。在第二开关闭合且第一开关打开使得高能量电池组向电机放电的车辆行驶模式期间，电子控制器可以被配置为将高于第二电池组的充电电流阈值的再生制动充电电流引至单独的负载或者第一电池组，而不是第二电池组。

在一个或多个实施例中，第一电池组可被配置为提供预定的最大行驶里程，并在预定时间内充电至80％的充电状态，并且第二电池组可被配置为提供最大行驶里程R，单位为英里：

R＝500-1.8*X，其中X是第一电池组以英里为单位的最大行驶里程，并且车辆的最大行驶里程为500英里。

一种管理具有第一电池组和第二电池组的车辆的能量的方法，包括确定车辆动力需求，确定第一电池组的充电状态，如果第一电池组的充电状态大于预定的最小充电状态，则仅使第一电池组放电以响应车辆动力需求，以及仅当第一电池组的充电状态小于预定的最小充电状态时，才使第二电池组放电以响应车辆动力需求。在示例性实施例中，如果第一电池组的充电状态小于预定的最小充电状态，则仅使第二电池组放电以响应车辆动力需求。