[发明专利]具有多电池组电池系统的电动动力系

说明书

本发明涉及具有多电池组电池系统的电动动力系。一种多电池组电池系统，其具有至少第一和第二电池组，每个电池组具有正极和负极端子，并且每个电池组具有分别连接到正极端子和负极端子的上部和下部开关。电池组具有第一电压电平，并且能够串联或并联连接。控制器响应于输入信号控制开关的ON/OFF状态，以在两种串联充电模式、三种并联充电模式和一种或多种推进模式之间进行选择。一些实施例具有串联推进模式。一种电动动力系统包括第一和第二功率逆变器模块(“PIM”)、电气负载、连接到第一和第二PIM中相应的一个的前部和后部电机以及电池系统。动力系统可以在各种推进模式的每一种中选择性地提供全轮驱动、前轮驱动或后轮驱动能力。

技术领域

本公开涉及用于在电池电动车辆(“BEV”)、混合电动车辆(“HEV”)和其它高电压移动平台上推进的类型的电动动力系。

背景技术

电动动力系通常包括一个或多个多相/交流(“AC”)旋转电机，该电机由绕线定子和磁性转子构成。电机的各相引线连接到功率逆变器，功率逆变器又连接到直流(“DC”)电压总线。当电机用作牵引马达时，位于功率逆变器内的半导体开关的ON/OFF开关状态的控制被用于产生处于适于为电机通电的电平的AC输出电压。通电相绕组最终相对于定子产生旋转磁场。旋转定子磁场与转子磁场相互作用，产生电机旋转和马达输出扭矩。

多单体DC电池通常被用作现代BEV、HEV或另一种移动高压移动平台上的可再充电能量存储系统的核心部件。连接到DC电压总线的电池可以由非车载充电站选择性地充电。当充电站产生具有AC波形的充电电压时，位于被充电的特定平台上的AC-DC转换器将AC充电波形转换成适于对电池的组成电池单体充电的DC波形。备选地，DC快速充电(“DCFC”)站可以用作相对高功率/高速充电选项。

目前用于为车辆和其它移动平台的推进功能通电的多单体电池组的额定电压持续增加，以便延长最大电动行驶里程，并提高整体驱动性能。快速充电基础设施和相关联的充电方法也在不断发展，以努力跟上电池组硬件改进的步伐。然而，将较高功率的DCFC充电站与现有充电基础设施和电池组架构整合的审慎步伐应当确保至少在可预见的未来对较低功率的“传统”充电站的持续需求。另外，例如对于具有成本效益的电力电子设备，较低的电池组电压仍然是有利的，并且因此将继续使用。由于DCFC基础设施的发展趋势和低电压推进系统的持续存在，由给定的DCFC站提供的充电电压可能与给定的多单体电池组的额定电压或容量匹配或者可能不匹配。

发明内容

本文公开了一种具有可重新配置的多电池组电池系统的电动动力系。虽然为了说明的简单起见，本文将“多电池组”例示为两个电池组，但是在其它实施例中，本教导可以扩展到三个或更多个电池组，这对于本领域普通技术人员来说是容易理解的，因此本文使用的“多”意味着“两个或更多个”，而对电池系统中使用的电池组的数量没有上限。然而，尺寸、重量、包装和其它这样的考虑可能限制在给定架构中使用的电池组的实际数量，因此本文描述的电池系统代表了本教导的一个可能的实际实施例。

在一些实施例中，多个电池组在推进操作期间以并联连接(“P连接”)配置连接，并且在充电操作期间以P连接或S连接配置连接。例如，P连接配置可提供用于标称400V推进操作，S连接配置能够实现标称800V充电。在其它实施例中，推进模式可以是例如在标称800V电平下的串联推进模式。所公开的多电池组架构还使得能够灵活使用DC快速充电(“DCFC”)站，以提高该站可用充电能力的利用率。