混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)，更詳細(xì)而言，涉及一種相互彌補(bǔ)鋰電池與鉛蓄電池，并根據(jù)負(fù)載要求的電力量而選擇性地使用的混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)。本發(fā)明的混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)作為供應(yīng)驅(qū)動(dòng)負(fù)載所需電力的能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)，包括能量存儲(chǔ)裝置、第一感知單元及第二感知單元、控制器。能量存儲(chǔ)裝置包括至少一個(gè)鋰電池模塊和至少一個(gè)鉛蓄電池模塊。另外，包括構(gòu)成得使它們以互不相同的排列模式連接的切換網(wǎng)絡(luò)。能量存儲(chǔ)裝置連接于負(fù)載的兩端并供應(yīng)電力。切換網(wǎng)絡(luò)可以包括相互連接鋰電池模塊與鉛蓄電池模塊的路徑和安裝于該路徑上的多個(gè)開(kāi)關(guān)。第一感知單元測(cè)量鋰電池模塊的溫度及電壓，第二感知單元測(cè)量鉛蓄電池模塊的溫度及電壓?？刂破鳛榱俗兏芰看鎯?chǔ)裝置的鋰電池模塊和鉛蓄電池模塊的排列模式而發(fā)揮控制切換網(wǎng)絡(luò)的作用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)，更詳細(xì)而言，涉及一種相互彌補(bǔ)鋰電池與鉛蓄電池，并根據(jù)負(fù)載要求的電力量的變化而適宜地選擇使用的混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]能量存儲(chǔ)系統(tǒng)是另行存儲(chǔ)剩余的電力，在必要的時(shí)機(jī)進(jìn)行供應(yīng)的系統(tǒng)。能量存儲(chǔ)系統(tǒng)根據(jù)存儲(chǔ)方式可以大致分為物理性能量存儲(chǔ)系統(tǒng)與化學(xué)性能量存儲(chǔ)系統(tǒng)。作為代表性的物理性能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，可以是抽水發(fā)電系統(tǒng)和壓縮空氣存儲(chǔ)系統(tǒng)、慣性輪等，作為化學(xué)性能量存儲(chǔ)，有鋰電池、鉛蓄電池、NaS電池等。
[0003]就能量存儲(chǔ)系統(tǒng)而言，如果存儲(chǔ)在夜間棄置的電氣等并在高峰時(shí)段使用，則可以解決電力供求問(wèn)題，立足以此，正在對(duì)能量存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行著活躍的研究。
[0004]作為小規(guī)模能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的一個(gè)示例，有電動(dòng)汽車(chē)的電池。電動(dòng)汽車(chē)作為利用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)，加裝有大容量的電池。作為這種電池，過(guò)去使用鉛蓄電池，但現(xiàn)在主要使用鎳氫電池和鋰電池等，今后，預(yù)計(jì)主要使用鋰電池。
[0005]過(guò)去曾使用的鉛蓄電池存在價(jià)格相對(duì)很便宜、具有高可靠性的優(yōu)點(diǎn)，但每單位重量的功率低，體積大，如果長(zhǎng)時(shí)間使用，則輸出電壓低下，放電率低，當(dāng)經(jīng)常暴露于要求高功率的負(fù)載時(shí)，存在壽命因過(guò)熱而縮短的問(wèn)題，因而在電動(dòng)汽車(chē)中不優(yōu)先選擇，而是回避使用。另外，還存在通過(guò)再生制動(dòng)而回收的電能不適合充電的問(wèn)題。
[0006]鋰電池與其它電池相比，作為高功率、高密度電池而倍受矚目。但是，鋰電池價(jià)格非常昂貴，性能極大地被溫度所左右，特別是在高溫下，出現(xiàn)電解質(zhì)分解，因此，壽命顯著下降。另外，還存在起火及爆炸的危險(xiǎn)。為了改善這種問(wèn)題，在韓國(guó)公開(kāi)專(zhuān)利公報(bào)第2010-0001877號(hào)、第2003-0100891號(hào)、第2003-0100893號(hào)等中公開(kāi)了用于冷卻電池的方法。
[0007]現(xiàn)在使用的鉛蓄電池每1kg可以存儲(chǔ)IkW h左右的電能，利用IkW h左右的電能，電動(dòng)汽車(chē)可以行駛5至10km。因此，為了行駛作為現(xiàn)在汽車(chē)行駛距離的700km左右，即使使用高密度的鉛蓄電池，也需要I噸左右的鉛蓄電池。因此，無(wú)法把諸如鉛蓄電池的低密度的二次電池用作電池。
[0008]但是，當(dāng)是通過(guò)一次充電便能夠行駛10km左右的電動(dòng)汽車(chē)時(shí)，由于行駛距離短，因而沒(méi)有必須使用高密度電池的必要。相反，如果能夠使用低價(jià)的鉛蓄電池，則存在節(jié)省費(fèi)用、沒(méi)有起火及爆炸危險(xiǎn)、無(wú)需用于冷卻的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。另外，配置電池時(shí)，不需要考慮起火或爆炸的危險(xiǎn)，因而還具有可以更自由地配置電池的優(yōu)點(diǎn)。
[0009]但是，如上所述，鉛蓄電池如果長(zhǎng)時(shí)間使用，則輸出電壓降低而難以行駛，與鋰電池相比，功率低，難以應(yīng)對(duì)諸如停止后起步或上坡路行駛時(shí)那樣要求高功率的情形，當(dāng)經(jīng)常暴露于要求高放電率的負(fù)載時(shí)，存在壽命縮短的問(wèn)題。另外，鉛蓄電池存在難以在基于再生制動(dòng)的電能充電中使用的問(wèn)題。
[0010]另外，當(dāng)是交替使用互不相同種類(lèi)的電池的以往的混合電池系統(tǒng)時(shí)，能量隨著使用的電池種類(lèi)的變化而急劇變化，存在乘客或使用者會(huì)感受到因該變化而導(dǎo)致的沖擊的問(wèn)題。另外，存在能源效率也下降的問(wèn)題。
[0011]另外，在把混合電池系統(tǒng)用于插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的情況下，當(dāng)使增程器(rangeextender)驅(qū)動(dòng)，在行駛同時(shí)進(jìn)行充電時(shí)，存在需要利用鉛蓄電池驅(qū)動(dòng)而對(duì)鋰電池充電的問(wèn)題。
[0012]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0013]韓國(guó)公開(kāi)專(zhuān)利公報(bào)第2010-0001877號(hào)
[0014]韓國(guó)公開(kāi)專(zhuān)利公報(bào)第2003-0100891號(hào)
[0015]韓國(guó)公開(kāi)專(zhuān)利公報(bào)第2003-0100893號(hào)
[0016]韓國(guó)注冊(cè)專(zhuān)利公報(bào)第10-1281066號(hào)
[0017]日本公開(kāi)專(zhuān)利公報(bào)第2010-093993號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]技術(shù)課題
[0019]本發(fā)明的目的是提供一種能夠應(yīng)對(duì)高功率的要求并且可靠性高的混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)。例如，作為通過(guò)一次充電便能夠行駛10km左右的能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)，提供一種可靠性高、價(jià)格非常低廉的電動(dòng)汽車(chē)用混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)。
[0020]另外，其目的在于提供一種能量消耗效率提高、功率的急劇變化得到緩和、壽命提高的混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)。
[0021]另外，其目的在于提供一種能夠提高再生制動(dòng)裝置的能量回收效率的混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)。
[0022]另外，其目的在于提供一種能夠最大化插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的增程器的利用率的混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)。
[0023]解決課題的方案
[0024]旨在達(dá)成所述目的的本發(fā)明的混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)，作為供應(yīng)驅(qū)動(dòng)負(fù)載所需電力的能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)，包括能量存儲(chǔ)裝置、第一感知單元及第二感知單元、控制器。
[0025]能量存儲(chǔ)裝置包括至少一個(gè)鋰電池模塊和至少一個(gè)鉛蓄電池模塊。另外，包括構(gòu)成得使它們以互不相同的排列模式連接的切換網(wǎng)絡(luò)。能量存儲(chǔ)裝置連接于負(fù)載的兩端并供應(yīng)電力。切換網(wǎng)絡(luò)可以包括相互連接鋰電池模塊與鉛蓄電池模塊的路徑及安裝于該路徑上的多個(gè)開(kāi)關(guān)。
[0026]第一感知單元測(cè)量鋰電池模塊的溫度及電壓，第二感知單元測(cè)量鉛蓄電池模塊的溫度及電壓。
[0027]控制器為了變更能量存儲(chǔ)裝置的鋰電池模塊和鉛蓄電池模塊的排列模式，發(fā)揮控制切換網(wǎng)絡(luò)的作用?？刂破靼ń邮詹俊y(cè)量部、比較部、信號(hào)生成部及發(fā)送部。
[0028]接收部接收第一感知單元及第二感知單元測(cè)量的值和驅(qū)動(dòng)負(fù)載所需的電力值。測(cè)量部利用接收部接收的第一感知單元及第二感知單元測(cè)量的值，測(cè)量鋰電池模塊及鉛蓄電池模塊的殘存容量。比較部比較接收部接收的鋰電池模塊的溫度與基準(zhǔn)溫度，比較鉛蓄電池模塊的電壓與基準(zhǔn)電壓。信號(hào)生成部利用接收部接收的驅(qū)動(dòng)所需的電力值與測(cè)量部測(cè)量的殘存容量和比較部的比較結(jié)果，生成控制切換網(wǎng)絡(luò)的控制信號(hào)。發(fā)送部把控制信號(hào)發(fā)送給切換網(wǎng)絡(luò)。
[0029]發(fā)明效果
[0030]本發(fā)明的混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)選擇性地使用鉛蓄電池模塊和鋰電池模塊，能夠防止鉛蓄電池模塊的輸出電壓低下與因鋰電池模塊溫度上升導(dǎo)致的惡化。另外，一同使用價(jià)格低廉的鉛蓄電池模塊，因而節(jié)省制造費(fèi)用。
[0031]另外，通過(guò)模塊系統(tǒng)而分步驟地緩和輸出電力量的急劇變化，能量消耗效率提高，電池壽命也提尚。
[0032]另外，用于防止因鋰電池的持續(xù)使用而導(dǎo)致鋰電池溫度上升的另外的冷卻系統(tǒng)的必要性低，因而系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。另外，鉛蓄電池相當(dāng)穩(wěn)定，因而只把鋰電池考慮乘客的安全而安裝于安全的位置即可，因而容易配置于電動(dòng)汽車(chē)。
[0033]另外，在一部分實(shí)施例的情況下，當(dāng)再生制動(dòng)時(shí)發(fā)生瞬間過(guò)載時(shí)，鋰電池模塊交替充電，因而能量回收效率提尚。
[0034]另外，當(dāng)應(yīng)用于插電式混合動(dòng)力汽車(chē)時(shí)，鉛蓄電池的一部分模塊用于車(chē)輛運(yùn)行，同時(shí)，把增程器發(fā)電的能量第一次對(duì)鋰電池充電，第二次對(duì)鉛蓄電池模塊再充電，利用這種方法，能夠最大化利用率。
【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1是電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)的構(gòu)成圖。
[0036]圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)的框圖。
[0037]圖3至6是顯示圖2所示能量存儲(chǔ)裝置的排列模式的圖。
[0038]圖7是圖2所示的控制器的框圖。
[0039]圖8和9是表示因排列模式的轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的能量存儲(chǔ)裝置的輸出變化的圖。
[0040]圖10是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)的作用的順序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041 ]下面參照附圖，對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0042]下面介紹的實(shí)施例是為了向所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員充分傳遞本發(fā)明的思想而作為示例提供的。因此，本發(fā)明可以不限定于以下說(shuō)明的實(shí)施例而以其它形態(tài)具體化。而且，在附圖中，構(gòu)成要素的寬度、長(zhǎng)度、厚度等為了便利而可以夸張表現(xiàn)。在通篇說(shuō)明書(shū)中，相同的參照符號(hào)代表相同的構(gòu)成要素。
[0043]本發(fā)明的混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)可以用作多樣的用途，以下以用于電動(dòng)汽車(chē)的情形為例進(jìn)行說(shuō)明。在電動(dòng)汽車(chē)中，包括混合動(dòng)力車(chē)(HEV)、插電式混合動(dòng)力車(chē)(PHEV)、純電動(dòng)車(chē)(EV)等。而且，在電動(dòng)汽車(chē)中，不僅是乘用車(chē)、面包車(chē)、大巴，而且全部包括諸如電動(dòng)踏板車(chē)或摩托車(chē)的二輪機(jī)動(dòng)車(chē)、輪椅、電動(dòng)叉車(chē)、清潔車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)等。下面以純電動(dòng)車(chē)為例進(jìn)行說(shuō)明。
[0044]圖1是電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)的構(gòu)成圖。如果參考圖1，電動(dòng)汽車(chē)包括電動(dòng)機(jī)1、電動(dòng)機(jī)控制器2、混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)10、減速齒輪3及再生制動(dòng)系統(tǒng)7。
[0045]電動(dòng)汽車(chē)的電動(dòng)機(jī)I還稱(chēng)為電動(dòng)發(fā)電機(jī)。這是因?yàn)楫?dāng)在運(yùn)行中踩下制動(dòng)器時(shí)，以電動(dòng)機(jī)I作為發(fā)電機(jī)，對(duì)混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)10的諸如鋰電池模塊或鉛蓄電池模塊等的能量存儲(chǔ)裝置進(jìn)行充電。因而將其稱(chēng)為再生制動(dòng)。電動(dòng)機(jī)I通過(guò)減速齒輪3而與車(chē)輪4連接。
[0046]電動(dòng)機(jī)控制器2包括電動(dòng)機(jī)控制器和為了根據(jù)電動(dòng)機(jī)控制器的命令驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)I而把電池的直流轉(zhuǎn)換為3相交流的逆變器。逆變器以對(duì)功率晶體管進(jìn)行On-Of f的方式把直流變換成交流。
[0047]混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)10的能量存儲(chǔ)裝置20，通過(guò)在與普通汽車(chē)用加油站類(lèi)似的快速充電站進(jìn)行充電時(shí)使用的快速充電口 5和可以通過(guò)家庭使用的普通電源進(jìn)行充電的普通充電器6進(jìn)行充電。另外，能量存儲(chǔ)裝置20也可以借助于再生制動(dòng)系統(tǒng)7而充電。
[0048]圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)的框圖。如果參照?qǐng)D2，混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)10包括能量存儲(chǔ)裝置20、第一感知單元21及第二感知單元22、控制器30。
[0049]圖3是圖2所示能量存儲(chǔ)裝置的框圖。如果參照?qǐng)D3，能量存儲(chǔ)裝置20包括兩個(gè)鋰電池模塊11、兩個(gè)鉛蓄電池模塊12及切換網(wǎng)絡(luò)15。能量存儲(chǔ)裝置20連接于負(fù)載的兩端，發(fā)揮向作為負(fù)載的電動(dòng)機(jī)I供應(yīng)所需電力的作用。切換網(wǎng)絡(luò)15包括連接兩個(gè)鋰電池模塊11與兩個(gè)鉛蓄電池模塊12的導(dǎo)線13、安裝于導(dǎo)線13的多個(gè)開(kāi)關(guān)14-1?14-12。在圖3中，圖示了使用兩個(gè)鋰電池模塊11與兩個(gè)鉛蓄電池模塊12的情形，但也可以把各個(gè)模塊使用一個(gè)或三個(gè)以上。
[0050]鋰電池模塊11包括串聯(lián)、并聯(lián)連接的多個(gè)鋰電池單體電池(圖中未示出)。電池的性能可以用能夠匯集的電能(單位為kW h)的大小和代表一小時(shí)能夠放電電池容量的幾倍的放電率(C-rate)等代表。鋰電池與鉛蓄電池相比，每單位重量可以存儲(chǔ)更多電能，充放電速度也快。但是，就鋰電池而言，如果溫度增加，則特性惡化，有爆炸的危險(xiǎn)性，存在價(jià)格非常昂貴的問(wèn)題。在本發(fā)明中，鋰電池作為在陰極使用金屬鋰的二次電池，全部包括鋰聚合物電池、鋰錳電池、鋰鐵電池、鋰離子電池及鋰空氣電池等。另外，也可以使用現(xiàn)在正在開(kāi)發(fā)或今后將開(kāi)發(fā)的鋰二次電池。
[0051]鉛蓄電池模塊12包括串聯(lián)、并聯(lián)連接的多個(gè)鉛蓄電池單體電池(圖中未示出)。鉛蓄電池能夠匯集的電能的大小較小，每單位時(shí)間能夠放電的電力的大小也小，但具有的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉，沒(méi)有爆炸危險(xiǎn)性等，是安全的電池。鉛蓄電池如果長(zhǎng)時(shí)間使用，則輸出電壓下降，具有只有經(jīng)過(guò)既定時(shí)間才能重新恢復(fù)輸出電壓的特性，放電速度也慢，在用作電動(dòng)汽車(chē)用電池方面存在制約。另外，充電速度也慢，存在難以用作基于再生制動(dòng)的電能充電用的問(wèn)題。
[0052]如上所述，鋰電池模塊11存在因溫度增加導(dǎo)致的惡化問(wèn)題，在沒(méi)有冷卻裝置的情況下無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間使用，鉛蓄電池模塊12由于輸出電壓低下而無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間使用，存在充放電速度慢的問(wèn)題。在本實(shí)施例中，利用切換網(wǎng)絡(luò)15，以多樣的形態(tài)連接鋰電池模塊11與鉛蓄電池模塊12使用，從而解決了這種問(wèn)題。
[0053]例如，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓為72V，各個(gè)鋰電池模塊11與鉛蓄電池模塊12的輸出電壓為36V時(shí)，如圖3所示，開(kāi)啟開(kāi)關(guān)14-1、14-2、14-4、14-5、14-7、14-9、14-10、14-12，把兩個(gè)鋰電池模塊11并聯(lián)連接，把兩個(gè)鉛蓄電池模塊12也并聯(lián)連接后，將它們串聯(lián)連接，利用這種方法可以輸出72V。
[0054]另外，如圖4所示，開(kāi)啟開(kāi)關(guān)丨4-3、丨4-5、丨4-8，把兩個(gè)鋰電池模塊11相互串聯(lián)連接，不使用鉛蓄電池模塊12，利用這種方法也可以輸出72V。
[0055]另外，如圖5所示，開(kāi)啟開(kāi)關(guān)14-6、14-9、14-11，把兩個(gè)鉛蓄電池模塊相互串聯(lián)連接，不使用鋰電池模塊，利用這種方法也可以輸出72V。
[0056]另外，如圖6所示，開(kāi)啟開(kāi)關(guān)14-4、14-7、14-9、14-10、14-12，在鋰電池模塊11中，不使用圖上配置于上方的鋰電池模塊11-1，對(duì)與下方的鋰電池模塊11-2并聯(lián)連接的鉛蓄電池模塊12進(jìn)行串聯(lián)，也可以輸出72V。
[0057]使用何種排列模式的與否，可以根據(jù)第一感知單元21及第二感知單元22測(cè)量的值與電動(dòng)機(jī)I要求的輸出而決定。
[0058]第一感知單元13與鋰電池模塊11的鋰電池單體電池連接，測(cè)量各個(gè)單體電池的溫度及電壓。第一感知單元13利用一條通信線串聯(lián)連接，可以把各單體電池的溫度及電壓等的信息通過(guò)串行通信方式傳遞給控制器15。
[0059]第二感知單元14與鉛蓄電池模塊12的鉛蓄電池單體電池連接，測(cè)量各個(gè)單體電池的溫度及電壓后，把各單體電池的溫度及電壓等信息傳遞給控制器15。
[0060]控制器30監(jiān)視能量存儲(chǔ)裝置20的鋰電池模塊11與鉛蓄電池模塊12的狀態(tài)，管理能量存儲(chǔ)裝置20，使得能夠在最佳條件下維護(hù)及使用。
[0061 ] 如圖7所示，控制器30包括接收部31、測(cè)量部32、比較部33、信號(hào)生成部34及發(fā)送部35?？刂破?0通過(guò)從第一感知單元21和第二感知單元22接受傳遞的信息，監(jiān)視鋰電池模塊11及鉛蓄電池模塊12的單體電池的溫度、電壓等狀態(tài)。另外，把以單體電池的狀態(tài)和通過(guò)電動(dòng)機(jī)控制器2而接受輸入的信息為基礎(chǔ)生成的控制信號(hào)發(fā)送給切換網(wǎng)絡(luò)15，使鋰電池模塊11與鉛蓄電池模塊12的排列模式變更，從而發(fā)揮綜合地管理能量存儲(chǔ)裝置20的作用。
[0062]接收部31接受傳遞第一感知單元21和第二感知單元22測(cè)量的溫度、電壓等數(shù)據(jù)。另外，通過(guò)電動(dòng)機(jī)控制器2，接受傳遞為了電動(dòng)機(jī)I驅(qū)動(dòng)所需的電力數(shù)據(jù)。
[0063]測(cè)量部32利用接收部31接收的數(shù)據(jù)，以庫(kù)侖計(jì)數(shù)方式等測(cè)量鋰電池模塊11及鉛蓄電池模塊12的充電率(SOC,state of charge)，決定健康度(SOH,state of health)。另外，測(cè)量能夠向負(fù)載輸出的電力。
[0064]比較部33利用接收部31接收的數(shù)據(jù)，比較鋰電池單體電池的溫度與預(yù)先確定的基準(zhǔn)溫度，檢查鋰電池單體電池是否為安全的狀態(tài)。另外，比較鉛蓄電池單體電池的電壓與預(yù)先確定的基準(zhǔn)電壓，檢測(cè)鉛蓄電池單體電池是否為能夠使用的狀態(tài)。
[0065]信號(hào)生成部34考慮鋰電池模塊11及鉛蓄電池模塊12的充電率和鋰電池模塊11的溫度及鉛蓄電池模塊12的電壓、通過(guò)電動(dòng)機(jī)控制器2接收的行駛狀態(tài)等，發(fā)生決定鋰電池模塊11與鉛蓄電池模塊12的排列模式的控制信號(hào)，傳遞給能量存儲(chǔ)裝置20。
[0066]例如，如果鋰電池模塊11及鉛蓄電池模塊12已充分充電，在勻速行駛中，不要求格外的高功率，那么，以如圖3所所示的排列模式，可以同時(shí)使用鋰電池模塊11及鉛蓄電池模塊12 ο
[0067]如果鉛蓄電池模塊12的電壓因長(zhǎng)時(shí)間使用而下降到基準(zhǔn)電壓以下，那么，控制器15如圖4所示，發(fā)生用于變更為鋰電池模塊11串聯(lián)連接的排列模式的控制信號(hào)，傳遞給能量存儲(chǔ)裝置20。
[0068]如果經(jīng)過(guò)既定時(shí)間，鉛蓄電池模塊12的電壓達(dá)到基準(zhǔn)電壓以上，則控制器15再次發(fā)生用于變更為如圖3所示的排列模式的控制信號(hào)，傳遞給能量存儲(chǔ)裝置20。
[0069]如果繼續(xù)使用鋰電池模塊11，鋰電池模塊11的溫度上升到基準(zhǔn)溫度以上，則如圖5所示，鉛蓄電池模塊12發(fā)生用于變更為串聯(lián)連接的排列模式的控制信號(hào)，傳遞給能量存儲(chǔ)裝置20。
[0070]另外，如果鋰電池模塊11中一個(gè)的溫度上升到基準(zhǔn)溫度以上，則如圖6所示，可以發(fā)生用于變更為與一個(gè)鋰電池模塊11并聯(lián)連接的鉛蓄電池模塊12串聯(lián)連接的排列模式的控制信號(hào)，傳遞給能量存儲(chǔ)裝置20。
[0071]控制器30與電動(dòng)機(jī)控制器2的電動(dòng)機(jī)控制器連接在一起，可以確認(rèn)停止后再起步或上坡路行駛等行駛狀態(tài)。下面，對(duì)不同行駛狀態(tài)下的排列模式的變化進(jìn)行說(shuō)明。控制器根據(jù)行駛狀態(tài)的要求而變換排列模式，但當(dāng)考慮到鋰電池模塊11與鉛蓄電池模塊12的狀態(tài)時(shí)，在難以與行駛狀態(tài)對(duì)應(yīng)地變換排列模式的情況下，可以?xún)?yōu)先于根據(jù)行駛狀態(tài)的排列模式變換，向保護(hù)鋰電池模塊11和鉛蓄電池模塊12的方向轉(zhuǎn)換排列模式。
[0072]在根據(jù)行駛狀態(tài)而需要較大輸出的情況下，發(fā)生用于以如圖4所示的鋰電池模塊11串聯(lián)連接的排列模式使鋰電池模塊11放電的控制信號(hào)，傳遞給能量存儲(chǔ)裝置20。這是因?yàn)殂U蓄電池模塊12即使在已充分充電的情況下，能取出使用的電力也較低。
[0073]此時(shí)，如果急劇地進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換，則能量存儲(chǔ)裝置20的輸出急劇變化，會(huì)發(fā)生沖擊。因此，優(yōu)選在轉(zhuǎn)換為圖4所示的排列模式之前，經(jīng)過(guò)圖3或圖6所示的排列模式。如果如圖5所示，直接從鉛蓄電池模塊12相互串聯(lián)連接的排列模式轉(zhuǎn)換為如圖4所示的排列模式，那么，如圖8所示，由于放電率的急劇增加等，在能量存儲(chǔ)裝置20的輸出中會(huì)發(fā)生急劇變化。但是，如果經(jīng)過(guò)圖3或圖6所示的排列模式，那么，如圖9所示，輸出階段性地進(jìn)行變化。在需要的情況下，也可以依次全部經(jīng)過(guò)如圖3和圖6所示的排列模式。相反，在不需要較大輸出而轉(zhuǎn)換為只使用鉛蓄電池模塊12的圖5的排列模式的情況下，也可以經(jīng)過(guò)如圖3或6所示的排列模式。
[0074]S卩，在轉(zhuǎn)換為只使用鉛蓄電池模塊12或只使用鋰電池模塊11的排列模式的情況下，優(yōu)選經(jīng)過(guò)一同使用鉛蓄電池模塊12與鋰電池模塊11的排列模式后進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
[0075]圖9可以充分說(shuō)明本發(fā)明的混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。就以往的混合電池系統(tǒng)而言，在從高功率運(yùn)行轉(zhuǎn)換為低功率運(yùn)行時(shí)，只能在鋰電池模塊的高功率與鉛蓄電池模塊的低功率兩種模式中選擇一種。但是，就本發(fā)明的混合模塊系統(tǒng)而言，取代從高功率鋰電池模塊直接轉(zhuǎn)換為低功率鉛蓄電池模塊，可以轉(zhuǎn)換為鋰電池模塊的一部分模塊與鉛蓄電池模塊并聯(lián)結(jié)合的中間輸出狀態(tài)后，轉(zhuǎn)換為低功率鉛蓄電池模塊。與此相反的急劇輸出上升的情形也一樣。根據(jù)情況，可以多階段減小輸出或增加輸出，不僅提高駕駛員或乘客的乘車(chē)感，還能夠有助于節(jié)省運(yùn)營(yíng)能量及提高效率。
[0076]在需要基于再生制動(dòng)的充電或利用普通電源的充電等的情況下，如圖6所示，可以把一個(gè)鋰電池模塊分離為充電用，或如圖5所示，把兩個(gè)鋰電池模塊全部分離為充電用，與充電裝置連接。這是因?yàn)殂U蓄電池模塊12充電效率低、充電速度慢，因而優(yōu)選在充電時(shí)把鋰電池模塊11與鉛蓄電池模塊12分離，與充電裝置連接。
[0077]特別是鉛蓄電池模塊12，幾乎不進(jìn)行基于再生制動(dòng)的充電，因而在再生制動(dòng)時(shí)，優(yōu)選把再生制動(dòng)系統(tǒng)7與電壓低或充電率低而處于未使用狀態(tài)的鋰電池模塊11優(yōu)先連接，對(duì)該模塊首先進(jìn)行充電。
[0078]另外，鋰電池模塊11充電后，利用充電的鋰電池模塊11的電能對(duì)鉛蓄電池模塊12進(jìn)行充電，可以以這種方法對(duì)鉛蓄電池模塊12充電。在這種情況下，控制器30把可以轉(zhuǎn)換切換網(wǎng)絡(luò)15的排列模式的控制信號(hào)發(fā)送給切換網(wǎng)絡(luò)15，使得充電的鋰電池模塊11與作為充電對(duì)象的鉛蓄電池模塊12相互連接。
[0079]換句話(huà)說(shuō)，優(yōu)選再生制動(dòng)系統(tǒng)7或其它充電裝置對(duì)鋰電池模塊11充電，鉛蓄電池模塊12通過(guò)鋰電池模塊11中存儲(chǔ)的電能充電。另外，也可以是一部分鉛蓄電池模塊12通過(guò)充電裝置充電，其余鉛蓄電池模塊12通過(guò)鋰電池模塊11中存儲(chǔ)的電能充電。鉛蓄電池模塊12的充電可以在鋰電池模塊11充電完成狀態(tài)下或充電進(jìn)行狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)。
[0080]如上所述，本實(shí)施例的混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)根據(jù)鋰電池模塊11及鉛蓄電池模塊12的狀態(tài)和行駛狀態(tài)，適宜地變更能量存儲(chǔ)裝置20的排列模式，從而能夠保持鋰電池模塊11及鉛蓄電池模塊12的均衡。由此，能夠提高電池的壽命。
[0081]下面參照?qǐng)D10，說(shuō)明所述混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)的作用。
[0082]車(chē)輛開(kāi)始行駛后，第一感知單元21與第二感知單元22測(cè)量鋰電池模塊11及鉛蓄電池模塊12的各單體電池的溫度、電壓等(SI，S2)。
[0083]然后，控制器30的測(cè)量部32利用第一感知單元21和第二感知單元22測(cè)量的數(shù)據(jù)，測(cè)量鋰電池模塊11及鉛蓄電池模塊12的充電率、健康度等(S3)。通過(guò)充電率測(cè)量結(jié)果，判斷是否為能夠行駛的狀態(tài)(S4)。測(cè)量結(jié)果，如果是能夠行駛的狀態(tài)，那么，測(cè)量的充電率通過(guò)安裝于電動(dòng)汽車(chē)的駕駛席的顯示裝置傳遞給駕駛員。如果鋰電池模塊11與鉛蓄電池模塊12的充電率均低而需要充電時(shí)，通過(guò)安裝于電動(dòng)汽車(chē)的駕駛席的顯示裝置通知駕駛員需要充電(S12)。
[0084]然后，控制器30的比較部33比較第一感知單元21測(cè)量的鋰電池模塊11的各單體電池的溫度值與基準(zhǔn)溫度(S5)。另外，比較第二感知單元22測(cè)量的鉛蓄電池模塊12的各單體電池的電壓值與基準(zhǔn)電壓(S6)。比較結(jié)果，在鋰電池模塊11的各單體電池的溫度值為基準(zhǔn)溫度以上、鉛蓄電池模塊12的各單體電池的電壓值為基準(zhǔn)電壓以下的難以行駛的情況下，通過(guò)安裝于電動(dòng)汽車(chē)的駕駛席的顯示裝置對(duì)駕駛員進(jìn)行警告，使駕駛員能夠進(jìn)行對(duì)應(yīng)(S13)。另外，在必要情況下，控制器30可以使電動(dòng)汽車(chē)的運(yùn)行終止。
[0085]然后，控制器30通過(guò)電動(dòng)機(jī)控制器2的電動(dòng)機(jī)控制器，接收車(chē)輛的行駛狀態(tài)信息
(S8)。接收諸如車(chē)輛是否在勻速行駛、是否停止后重新起步、是否在上坡路行駛等車(chē)輛的行駛狀態(tài)信息。
[0086]S4至S8步驟全部在控制器30中進(jìn)行，可以同時(shí)進(jìn)行或按不同于上述順序的順序進(jìn)行。
[0087]然后，控制器30的信號(hào)生成部34通過(guò)在S4至S8步驟中獲得的結(jié)果，決定排列模式并生成控制信號(hào)，發(fā)送給能量存儲(chǔ)裝置20 (S9)。
[0088]然后，能量存儲(chǔ)裝置20按照控制信號(hào)，排列鋰電池模塊11與鉛蓄電池模塊12后放電(SlO)0
[0089]經(jīng)過(guò)既定時(shí)間(Sll)后，重新反復(fù)SI至SlO步驟。
[0090]以上對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了圖示和說(shuō)明，但本發(fā)明不限定于所述特定的實(shí)施例，可以在不超出權(quán)利要求書(shū)中請(qǐng)求的本發(fā)明要旨的范圍內(nèi)，由相應(yīng)發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)行多樣的變形實(shí)施，這種變形實(shí)施不得從本發(fā)明的技術(shù)思想或展望個(gè)別地理解。
[0091]符號(hào)說(shuō)明
[0092 ] I 一電動(dòng)機(jī)，2 —電動(dòng)機(jī)控制器，3 —減速齒輪，1 —混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)，20 —能量存儲(chǔ)裝置，11 一鋰電池模塊，12—鉛蓄電池模塊，13—切換網(wǎng)絡(luò)，15 —開(kāi)關(guān)，21—第一感知單兀，22—第二感知單兀，30—控制器，40—充電電路D
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)，作為供應(yīng)驅(qū)動(dòng)負(fù)載所需電力的能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)，其特征在于，包括: 能量存儲(chǔ)裝置，其包括至少一個(gè)鋰電池模塊、至少一個(gè)鉛蓄電池模塊、相互連接所述鋰電池模塊與鉛蓄電池模塊全體或一部分而形成互不相同的排列模式的切換網(wǎng)絡(luò)，且連接于所述負(fù)載而供應(yīng)電力；以及 控制器，其具備生成對(duì)所述切換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制的控制信號(hào)的信號(hào)生成部、及把所述控制信號(hào)發(fā)送給所述切換網(wǎng)絡(luò)的發(fā)送部， 為了防止所述能量存儲(chǔ)裝置的輸出的急劇變化，所述控制器生成控制信號(hào)，在所述能量存儲(chǔ)裝置的排列模式從所述鋰電池模塊串聯(lián)連接的第二排列模式變換為所述鉛蓄電池模塊串聯(lián)連接的第三排列模式時(shí)，或在所述能量存儲(chǔ)裝置的排列模式從所述第三排列模式變換為第二排列模式時(shí)，經(jīng)過(guò)相互并聯(lián)連接的多個(gè)鋰電池模塊組或一個(gè)鋰電池模塊與相互并聯(lián)連接的多個(gè)鉛蓄電池模塊組或一個(gè)鉛蓄電池模塊串聯(lián)連接的第一排列模式進(jìn)行變換。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制器生成變換所述能量存儲(chǔ)裝置的排列模式的控制信號(hào)，在通過(guò)再生制動(dòng)對(duì)所述能量存儲(chǔ)裝置充電時(shí)，只使所述能量存儲(chǔ)裝置的一個(gè)或一個(gè)以上的鋰電池模塊充電。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)，其特征在于， 在所述能量存儲(chǔ)裝置充電時(shí)，所述控制器生成變換所述能量存儲(chǔ)裝置的排列模式的控制信號(hào)，使至少一個(gè)鉛蓄電池模塊利用先被充電的鋰電池模塊的電能來(lái)充電。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)，其特征在于， 還包括: 第一感知單元，其檢測(cè)所述鋰電池模塊的溫度及電壓;第二感知單元，其測(cè)量所述鉛蓄電池模塊的溫度及電壓； 所述控制器還包括: 接收部，其接收所述第一感知單元及第二感知單元測(cè)量的值和驅(qū)動(dòng)所述負(fù)載所需的電力值； 測(cè)量部，其利用所述接收部接收的所述第一感知單元及第二感知單元測(cè)量的值，測(cè)量所述鋰電池模塊及鉛蓄電池模塊的殘存容量;以及 比較部，其比較所述接收部接收的所述鋰電池模塊的溫度與基準(zhǔn)溫度，比較所述鉛蓄電池模塊的電壓與基準(zhǔn)電壓， 所述信號(hào)生成部利用所述接收部接收的驅(qū)動(dòng)所需的電力值，所述測(cè)量部測(cè)量的殘存容量以及所述比較部的比較結(jié)果，生成控制所述切換網(wǎng)絡(luò)的控制信號(hào)，所述發(fā)送部把所述控制信號(hào)發(fā)送給所述切換網(wǎng)絡(luò)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制器生成控制所述切換網(wǎng)絡(luò)的控制信號(hào)，使鋰電池模塊中溫度為基準(zhǔn)溫度以上的鋰電池模塊和鉛蓄電池模塊中電壓為基準(zhǔn)電壓以下的鉛蓄電池模塊不與負(fù)載連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)，其特征在于， 所述切換網(wǎng)絡(luò)包括安裝于連接所述鋰電池模塊與鉛蓄電池模塊的網(wǎng)絡(luò)上的多個(gè)開(kāi)關(guān)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合能量存儲(chǔ)模塊系統(tǒng)，其特征在于， 所述鋰電池模塊使用的電池在鋰聚合物電池、鋰錳電池、鋰鐵電池、鋰離子電池及鋰空氣電池中選擇。
【文檔編號(hào)】B60W20/14GK106068203SQ201680000100
【公開(kāi)日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年1月20日
【發(fā)明人】殷槿洙
【申請(qǐng)人】Js陽(yáng)科技有限公司