本发明专利技术公开了一种设备、方法和系统，涉及一种具有不同电池化学成分和性能性质的双化学成分电池子系统，并涉及一种使所述电池子系统充电和放电的运算法则。对于EV应用，所述电池子系统为定制解决方案，所述定制解决方案组合了两种不同电池配置，第一电池配置和第二电池配置，以满足EV的不同驾驶模式和性能参数的独特需求，诸如典型的工作日通勤与周末的偶尔扩展范围旅程。本发明专利技术提供了智能控制和启发式算法以在广泛的电池应用中使有用能量最大化。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术公开了一种设备、方法和系统，涉及一种具有不同电池化学成分和性能性质的双化学成分电池子系统，并涉及一种使所述电池子系统充电和放电的运算法则。对于EV应用，所述电池子系统为定制解决方案，所述定制解决方案组合了两种不同电池配置，第一电池配置和第二电池配置，以满足EV的不同驾驶模式和性能参数的独特需求，诸如典型的工作日通勤与周末的偶尔扩展范围旅程。本专利技术提供了智能控制和启发式算法以在广泛的电池应用中使有用能量最大化。【专利说明】用于插入式或混合动力电动车辆的可电气再充电的双化学 成分的电池系统 相关申请的夺叉引用 本申请要求以下临时申请的优先权：于2011年12月2日提交的标题为"用于插 入式电动车辆或混合动力电动车辆的可电气再充电的双化学成分的电池系统"的序列号 61566143 ;于2012年10月31日提交的标题也为"用于插入式电动车辆或混合动力电动车 辆的可电气再充电的双化学成分的电池系统"的序列号61720484,这些申请全部通过引用 结合于此。
本专利技术总体上涉及电气充电和放电
，并且在一个示例实施例中，本专利技术 涉及一种方法、设备和电池系统。
技术介绍
电池根据需求以缓慢或快速方式存储和释放能量。各种应用利用电池，包括移动 的和固定的，车载和非车载系统。 电池可具有许多不同性能、设计或额定功率，以协助用户将电池匹配至应用。应用 的需求可为以下方面：功率（速率）、总能量（容量）、循环数量、循环深度、热特性、阻抗等， 或这些设计额定功率的一些组合。在设计额定功率的不同选择之间几乎总存在权衡。例如， 长周期寿命电池通常为昂贵的且沉重的。高容量消费型电池可为便宜的，但通常既不是高 功率也不是高循环。关于EV应用，对电池性能可存在不同需求，这些需求在单一给定设计 中不能满足。例如，一种电池设计可提供足够用于加速需求的功率，但不足够用于扩展使用 的能量。虽然如标题为"用于电动或混合动力电动动力系统的混合动力电池配置的方法和 设备"的USPN 7049792中所描述，高能量电池与高功率电池的组合提供了单一情形的足够 电力资源，但是存在该特定组合不能满足的各种其它应用和情形。
技术实现思路
本专利技术公开了一种设备、方法和系统，涉及一种具有不同电池化学成分和性能性 质的多化学成分电池子系统，并涉及一种使该电池子系统充电和放电的运算法则。关于EV 应用，该电池子系统为定制解决方案，该定制解决方案组合了两种不同电池配置，第一电池 和第二电池配置，以满足EV的不同驾驶模式和性能参数的独特需求，诸如典型的工作日通 勤与周末的偶尔扩展范围旅程。本专利技术提供了智能控制和启发式算法以在包括广泛的电池 应用中使有用能量最大化，所述电池应用包括固定应用，诸如负荷均衡和备份电源、移动/ 地面应用，诸如混合动力电动车辆（串联或并联）、插入式电动车辆（EV)(例如，汽车、自行 车、火车、公共汽车，等等），和移动/空运应用，诸如飞机和无人驾驶飞机。 第一电池配置，称为主电池组（MBP)，由具有高周期额定功率和低阻抗的有益性质 的原电池构建，该原电池应用于从停止加速的高功率需求和走走停停交通的高循环率，所 述交通使电池放电并且然后使该电池从再生制动充电。因为该第一电池配置还具有高重量 和高成本的不良性质，所以只有该第一电池配置的尺寸被足够大地定制以满足EV的更频 繁行驶的标称通勤范围、该EV标称驾驶参数的部分，这将需要那些有益性质。 第二电池配置，称为补充电池组（SBP)，由具有高比能量和低成本特征的有益性 质的原电池构建，该原电池被提及对超出标称通勤参数的扩展驾驶的不那么频繁的需求供 电。因此，该第二电池配置因用于扩展范围驾驶的较高能量输出而被设计为大于第一电池 配置的尺寸。因为第二电池配置由较低比功率原电池构成，所以它并联地构建更多的原电 池以满足功率需要，从而导致较大的外形因素 （form factor)。因此，第一电池组和第二电 池组两者单独地能够提供负荷所需的功率和能量。最后，因为第二电池配置由具有高阻抗 的原电池制成，因此它产生更多热量。因此，第二电池配置通过放电和充电运算法则进行管 理，该运算法则仅在第一电池配置不足或耗尽时利用第二电池配置指导所有可能电池循环 至第一电池配置。因此，该放电和充电运算法则将主要依靠于使EV中的电池使用和循环的 最大份额的该第一电池配置（或主电池组）放电和充电。基于MBP和SBP的设计权衡和其 电流状态以及系统需要，它们是可配置的来以多种不同放电模式放电。通常，MBP和SBP串 联或顺序地运行，即一个在另一个之后，其中主电池组提供所有或近乎所有循环直至它无 剩余电量，因为它们均具有用于负荷的足够功率和能量。然而，多个电池组、MBP和SBP，对 于较少见的方案也可并联地运行，其中SBP具有亏损状态并且暂时不能供应负荷（例如，EV 电机）所需的额定或最大电流。 通过使用组合第一电池配置和第二电池配置的多种化学成分（例如双化学成分） 的电池子系统和通过将该第一电池配置和第二电池配置的尺寸定制为EV驾驶参数，产生 一些显著益处。该电池子系统比理论等效单电池设计更便宜、重量更轻和/或寿命更长，该 理论等效单电池设计将采用第一电池配置或第二电池配置的化学成分/结构。特别地，通 过仅在第一电池配置基本上耗尽时利用第二电池配置，第二电池配置的寿命被保留。第二 电池配置的较少周期转化为较长的寿命，从而补偿其相比于第一电池配置时本质上较低的 周期额定功率。MBP虽然称为主电池组，但由于其物理尺寸或其容量非必要地给出该术语， 因为在本实施例中，MBP实际物理上小于SBP并且容量小于SBP。更正确地，MBP称为主电 池组是因为：如果它具有任何电量状态则它为放电的首要（例如，第一）电池，并且如果它 少于完全电量状态则它为充电的首要电池。在另一个实施例中，MBP的物理尺寸和容量可 大于SBP，但是如果MBP具有任何电量状态则它仍为放电的首要电池，并且如果MBP少于完 全电量状态则它为充电的首要电池。SBP仅在MBP不充电或已达到阈值SoC的情况下进行 充电。 作为比较，如果理论单电池设计仅利用沉重但高循环第一电池化学成分和结构来 供应EV的所有需要，则大部分电池的高循环性能容量将为非频繁扩展范围驾驶需要的超 裕度设计。因此，大部分的单电池设计将不必利用第一电池配置的低比能量和高成本，这因 而将减损该解决方案。 相反地，如果另一种理论单电池设计仅利用低循环和低寿命但高能量第二电池配 置来供应EV的所有需要，则它将必须对容量进行超裕度设计以补偿它表现的低循环、低放 电深度和低功率额定功率。即，第二电池配置的单电池将必须将其放电深度限制至（例如） 仅70 %，以避免完全放电深度下的低寿命性能。因此，30 %的电池将从来都不可用，从而导 致对EV的30 %的电池重量的终身重量惩罚。类似地，第二电池配置的低功率方法将要求单 电池设计为超大的以提供所需功率，从而再次导致尺寸和重量的增加。 本专利技术的其它特征和优点根据附图和根据下述优选的实施例的详细描述对本领 域的技术人员将是显而易见的。因此，说明书和附图应视为说明意义而非限制意义。 【专本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电池子系统，所述电池子系统包括：主电池组，所述主电池组具有有用寿命中的给定周期数量的周期额定功率；补充电池组，所述补充电池组具有有用寿命中的给定周期数量的周期额定功率；开关，所述开关联接至所述主电池组和所述补充电池组两者，其中所述开关将所述主电池组或所述补充电池组选择性地联接至电负荷或联接至电能源；其中所述主电池组的所述周期额定功率本质上大于所述补充电池组的所述周期额定功率；并且其中所述开关经配置以使所述主电池组优先于所述补充电池组放电或充电。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：纳迪姆·卡里姆，埃尔顿·J·凯恩斯，保罗·H·弗鲁门，
申请(专利权)人：纳迪姆·卡里姆，埃尔顿·J·凯恩斯，保罗·H·弗鲁门，
类型：发明
国别省市：美国;US
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