CN105612638B - 用于匹配多个蓄电池的组合化学成分 - Google Patents

用于匹配多个蓄电池的组合化学成分 Download PDF

Info

Publication number
CN105612638B
CN105612638B CN201480055787.XA CN201480055787A CN105612638B CN 105612638 B CN105612638 B CN 105612638B CN 201480055787 A CN201480055787 A CN 201480055787A CN 105612638 B CN105612638 B CN 105612638B
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
lithium
ions
voltage
battery module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201480055787.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN105612638A (zh
Inventor
张振利
布莱恩·C·西斯科
托马斯·M·沃森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Johnson Controls Technology Co
Original Assignee
Johnson Controls Technology Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Johnson Controls Technology Co filed Critical Johnson Controls Technology Co
Publication of CN105612638A publication Critical patent/CN105612638A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105612638B publication Critical patent/CN105612638B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/66—Arrangements of batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/13—Maintaining the SoC within a determined range
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/19—Switching between serial connection and parallel connection of battery modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/20—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having different nominal voltages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/22—Balancing the charge of battery modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/06—Lead-acid accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4264—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing with capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M16/00—Structural combinations of different types of electrochemical generators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/133—Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/549—Current
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49108—Electric battery cell making

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

一种微混合动力蓄电池系统(12)，包括配置成与电负载联接的锂离子蓄电池模块(28)。所述锂离子蓄电池模块(28)包括外壳。所述锂离子蓄电池模块(28)还包括第一锂离子蓄电池电池单元(44a)，所述第一锂离子蓄电池电池单元布置在外壳内，且具有第一活性物质化学成分，所述第一活性物质化学成分包括第一阴极活性物质和第一阳极活性物质。所述锂离子蓄电池模块(28)还包括第二锂离子蓄电池电池单元(44b)，所述第二锂离子蓄电池电池单元与所述第一锂离子蓄电池电池单元(44a)电连接，且布置在所述外壳内。所述第二锂离子蓄电池电池单元(44b)具有第二活性物质化学成分，所述第二活性物质化学成分包括第二阴极活性物质和第二阳极活性物质。所述第一和第二活性物质化学成分不同，因此所述第一和第二锂离子蓄电池电池单元(44a,44b)具有不同的开路电压。

Description

用于匹配多个蓄电池的组合化学成分
相关申请参考的交叉引用
本申请要求于2014年1月2日提交的、题为“用于匹配多种能量储存源的电压的组合化学成分”的序列号为61/923,118的美国临时申请的优先权和权益，该临时申请的全部内容通过引用并入本文。
背景技术
本公开总体涉及蓄电池和蓄电池模块领域。更具体地，本公开涉及锂离子电化学电池中的活性物质。
本节的目的是向读者介绍可能与本公开的各个方面有关的本领域的各个方面，具体如下文所述和/或要求保护的。我们相信这些讨论有助于为读者提供背景信息，以便于更好理解本公开的各个方面。由此，应理解的是，应从这个角度理解这些陈述，而不是作为对现有技术的承认。
利用一个或多个蓄电池系统为车辆提供全部或部分动力的车辆可称为xEV，其中术语“xEV”在本文中被定义为包括使用电力提供全部或部分车辆动力的所有以下车辆，或其任何变形或组合。例如，xEV包括利用电力提供全部动力的电动车辆(EV)。如本领域的技术人员将理解的那样，混合动力电动车辆(HEV)(也被认为是xEV)将内燃机推进系统和蓄电池供电的电力推进系统(例如，48伏(V)或130V系统)组合在一起。术语“HEV”可包括混合动力电动车辆的任何变形。例如，全混合动力系统(FHEV)可利用一个或多个电动机，仅利用内燃机或同时利用电动机和内燃机为车辆提供动力和其他电力。对比而言，中度混合动力系统(MHEV)，在车辆怠速时停用内燃机，并利用蓄电池系统继续为空调单元、收音机或其他电子装置供电，并在需要推进时重新启动发动机。中度混合动力系统还可例如在加速期间施加一定程度的动力辅助，以对内燃机进行补充。中度混合动力一般为96V至130V，通过皮带或曲柄集成的起动器发电机回收制动能。另外，微混合动力电动车辆(mHEV)也采用与中度混合动力相似的“起停”系统，但mHEV的微混合动力系统可以为内燃机提供或不提供动力辅助，且在低于60V的电压下运行。为了本文讨论的目的，应注意的是，mHEV一般在技术上不利用直接提供给曲柄轴或传动系统的电力作为车辆的任何部分的动力，但mHEV仍可被认为是xEV，因为当车辆在内燃机停用的情况下怠速时，它利用电力补充车辆的动力需求，并通过集成式起动器发电机回收制动能。另外，插电式电动车辆(PEV)是可以从外部电力源(例如，壁式插座)充电的任何车辆，并且被存储在可再充电蓄电池组中的能量驱动车轮或有助于驱动车轮。PEV是EV的子类，EV包括纯电动车辆(BEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)，以及混合动力电动车辆和常规内燃机车辆的电动车辆改装。
与仅使用内燃机和传统电气系统(一般是由铅酸蓄电池供电的12V系统)的更传统的气动力车辆相比，上述xEV可具有多种优点。例如，与传统的内燃机车辆相比，xEV可以产生较少的不合需排放物，并且表现出更高的燃料效率，在某些情况下，这种xEV可完全省去汽油的使用，某些类型的EV或PEV就是如此。
随着技术的持续发展，需要为这种车辆提供改进的动力源，特别是蓄电池模块。例如，蓄电池系统可包括多个蓄电池模块，多个蓄电池模块可利用各种连接方式互相连接。在许多这种系统中，蓄电池模块可包含某一配置的蓄电池电池单元，以获得蓄电池模块的预期结果。例如，可针对特定应用选择电池尺寸、形状、化学成分、端子配置等。遗憾的是，许多蓄电池系统局限于一种特定的蓄电池电池单元配置，其妨碍了设计的灵活性。例如，目前认识到，蓄电池系统中的蓄电池模块的设计灵活性可能会由于选择了具有相同电池化学成分的蓄电池电池单元而受到限制。由此，需要为蓄电池模块提供更多的设计机会。
发明内容
本文公开的特定实施例的描述如下。应理解的是，这些方面仅为读者提供这些特定实施例的概述，并且这些方面并不旨在限制本公开的范围。实际上，本公开可包括下文可能没有描述的各种方面。
本公开涉及一种微混合动力蓄电池系统。所述微混合动力蓄电池系统包括用于与电负载联接的锂离子蓄电池模块。所述锂离子蓄电池模块包括外壳。所述锂离子蓄电池模块还包括第一锂离子蓄电池电池单元，所述第一锂离子蓄电池电池单元布置在外壳内并具有第一活性物质化学成分，所述第一活性物质化学成分包括第一阴极活性物质和第一阳极活性物质。所述锂离子蓄电池模块还包括第二锂离子蓄电池电池单元，所述第二锂离子蓄电池电池单元与所述第一锂离子蓄电池电池单元电连接并布置在所述外壳内。所述第二锂离子蓄电池电池单元具有第二活性物质化学成分，所述第二活性物质化学成分包括第二阴极活性物质和第二阳极活性物质。所述第一和第二活性物质化学成分不同，因此所述第一和第二锂离子蓄电池电池单元具有不同的开路电压。
本公开还涉及一种微混合动力蓄电池系统。所述微混合动力蓄电池系统包括第一蓄电池模块。所述微混合动力蓄电池系统还包括锂离子蓄电池模块，所述锂离子蓄电池模块与所述第一蓄电池模块以并联方式电连接，包括多组锂离子蓄电池电池单元和多种不同的锂离子蓄电池化学成分。多组锂离子蓄电池电池单元中的每一组与多种不同锂离子蓄电池化学成分的其中之一对应。所述第一蓄电池模块和所述锂离子蓄电池模块电压匹配。
本公开进一步涉及一种制造蓄电池系统的方法。所述方法包括：将多个锂离子蓄电池电池单元组装到锂离子蓄电池模块中，以使所述多个锂离子蓄电池电池单元中的第一锂离子蓄电池电池单元包括与所述多个锂离子蓄电池电池单元中的第二锂离子蓄电池电池单元不同的锂离子蓄电池化学成分。将多个锂离子蓄电池电池单元组装到锂离子蓄电池模块中包括：将所述第一锂离子蓄电池电池单元与所述第二锂离子蓄电池电池单元电连接。所述方法还包括：将所述锂离子蓄电池模块与附加的蓄电池模块以并联方式电连接。所述多个锂离子蓄电池电池单元配置为，使得锂离子蓄电池模块与附加的蓄电池模块电压匹配。
附图说明
通过参考附图(其中相似符号表示相似部件)阅读下列详细说明，可以更好地理解本公开的这些和其他特征、方面和优点，在附图中，相似符号代表相似部分，其中：
图1是根据本公开的一个实施例的具有蓄电池系统的车辆(例如，mHEV)的立体图；
图2是根据本公开的一个实施例的具有蓄电池系统的图1的车辆的剖面示意图；
图3是根据本公开的一个实施例的包括多个电压匹配的蓄电池模块的储能部件的一个实施例的示意图；
图4是根据本公开的一个实施例的各个蓄电池模块的电压特性的图表；
图5是根据本公开的一个实施例的各个蓄电池模块的电压特性的图表；以及
图6是根据本公开的用于制造包括多个电压匹配的蓄电池模块的储能部件的方法的流程图。
具体实施方式
下文将对本技术的一个或多个特定实施例进行说明。为了提供这些实施例的简要描述，说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。应理解的是，在任何这种实际实施方式的开发过程中，例如，在任何工程或设计项目中，必须做出针对实施方式的许多决定，以实现开发者的具体目标，例如，符合系统相关和业务相关约束条件，这些条件在各个实施方式之间可能有所不同。另外，应理解的是，在开发上所做的这种努力可能很复杂、耗时，但是，是得益于本公开的普通技术人员在设计、制造和生产过程中的例行任务。
如上文所述，与更传统的气动车辆相比，车辆技术已改进从而增加了燃油经济性和/或减少了不合需的排放物。例如，微混合动力车辆在车辆怠速时，停用车辆的内燃机。车辆内燃机停用的同时，蓄电池系统可继续向车辆的电气系统(可包括车辆收音机、空调、电子控制单元等)供电。另外，再生制动车辆捕捉并储存车辆制动或滑行时产生的电力。在某些实施例中，随后可利用所产生的电力向车辆电气系统供电。在其他实施例中，可利用所产生的电力在用电需求较高时稳定电压，例如在再生储电系统中。
基于优于传统气动车辆的优点，一般生产传统气动车辆的制造商可能希望在他们的车辆生产线上运用改进的车辆技术(例如，微混合动力技术或再生制动技术)。这些制造商通常用其传统车辆平台中的一个平台作为起点。一般来说，传统气动车辆被设计成采用12伏蓄电池系统(例如，7-18V之间的工作电压)，例如，单个12V铅酸蓄电池。由此，由于传统气动车辆被设计成采用12V蓄电池系统，因此可使用12V锂离子蓄电池对12V铅酸蓄电池进行补充。更具体地，12V锂离子蓄电池可用于更有效地捕捉再生制动期间产生的电能，然后提供电能，从而对车辆电气系统提供动力。另外，在mHEV中，当车辆怠速时，可将内燃机停用。由此，当需要推进时，12V锂离子蓄电池可用于用起动(例如，重启)内燃机。
当前实施例包括蓄电池模块物理特征、组装组件、制造和组装技术等，便于为蓄电池模块和系统提供更多设计机会，特别是使用锂离子化学成分的组合的12V蓄电池系统。如在本文中使用的，“蓄电池模块”旨在描述利用各种化学反应以储存和/或分配电力的储能装置。如下文更详细地描述的那样，蓄电池系统可包括第一蓄电池模块(例如，铅酸蓄电池)和第二蓄电池模块(例如，锂离子蓄电池)。每个蓄电池模块可包括多个蓄电池电池单元(例如，互相串联、并联或串联与并联的组合)。例如，12V锂离子蓄电池可包括六个串联的锂镍锰钴氧化物/钛酸锂(NMC/LTO)锂离子蓄电池电池单元，每个单元的电压范围可为约2至2.8V。每个蓄电池模块的特性，例如，电压分布(例如，因变于充电状态的开路电压)可取决于每个蓄电池模块内的蓄电池电池单元的配置(例如，串联或并联)和为蓄电池电池单元选择的蓄电池化学成分。
为了便于用第二蓄电池模块对第一蓄电池模块进行补充，第一蓄电池模块和第二蓄电池模块可以用各种并联结构连接。例如，蓄电池系统可采用无源结构，在无源结构中，第一蓄电池模块和第二蓄电池模块可与车辆总线的端子直接联接。当第一蓄电池模块和第二蓄电池模块并联时，两个蓄电池模块可以是电压匹配的以便工作。例如，在第一蓄电池模块和第二蓄电池模块意图在其中发挥作用的蓄电池系统的工作窗口内，第二蓄电池模块的电压分布可能与第一蓄电池模块的电压窗口重叠。根据本公开的某些方面，第一蓄电池模块的电压窗口可由蓄电池系统内的第一蓄电池模块工作的充电状态(SOC)范围确定。在这些实施例中，当蓄电池系统内第二蓄电池模块工作在的期望SOC范围内发生电压分布与电压窗口的重叠时，则认为第二蓄电池模块与第一蓄电池模块“电压匹配”。
根据本公开，提供了基于锂离子化学成分的组合，而匹配蓄电池系统中的多个蓄电池模块的电压的系统和方法，例如通过将多种锂离子化学成分纳入到单个锂离子蓄电池模块中。如下文中更详细描述的那样，对于第二蓄电池模块可改变(例如，在单个蓄电池模块内改变)蓄电池电池单元的数量和化学成分(例如，锂离子蓄电池电池单元的化学成分)以电压匹配第一电池模块。这样，可大大增加蓄电池模块的设计灵活性。由此，可实现蓄电池系统设计中的更佳性能和/或更低成本。另外，如下文所述那样，根据本公开，将第二蓄电池模块与第一蓄电池模块匹配时，不仅可以考虑输出电压，还可以考虑充电状态。由此，可提高蓄电池系统的整体性能，例如充电效率。
为了简化以下讨论，将针对具有12V铅酸蓄电池(例如，作为第一蓄电池模块)和12V锂离子蓄电池(例如，作为第二蓄电池模块)的蓄电池系统对本技术进行说明。但是，本技术也可适用于其他蓄电池系统，例如，具有不同输出电压(例如，48V、96V)的蓄电池系统。
如上文所述，图1是车辆10(例如，微混合动力车辆)的一个实施例的立体图。虽然以下的讨论与微混合动力车辆有关，但本文所述的技术也可适用于利用蓄电池捕捉/储存电能的其他车辆，包括电动和气动车辆。
理想的是，蓄电池系统12很大程度地与传统车辆设计兼容。由此，可将蓄电池系统12置于车辆10内容纳传统蓄电池系统的位置。例如，如图所示，车辆10可包括蓄电池系统12，其位于与典型内燃机车辆的铅酸蓄电池相似的地方(例如，位于车辆10的引擎罩下方)。另外，如下文中更详细描述的那样，可将蓄电池系统12放置在便于管理蓄电池系统12的温度的位置。例如，在某些实施例中，将蓄电池系统12放置在车辆10引擎盖下方可实现一空气管道以将空气流引导通过蓄电池系统12，并将蓄电池系统12冷却。
蓄电池系统12的更详细示图如图2所示。如图所示，蓄电池系统12包括与点火系统16、交流发电机18、车辆中控台20联接，并可选择性地与电动机22联接的储能部件14。一般来说，储能部件14可捕捉/储存车辆10中产生的电能，并输出电能以给车辆10中的电气装置供电。
换句话说，蓄电池系统12可向车辆电气系统的部件供电，所述车辆电气系统的部件可包括散热器冷却风扇、气候控制系统、电动转向系统、主动悬挂系统、自动泊车系统、电动油泵、电动超级/涡轮增压器、电动水泵、加热的挡风玻璃/除霜器、车窗升降电机、阅读灯、胎压监测系统、天窗电机控制器、动力座椅、警报系统、资讯娱乐系统、导航特征、车道偏离警报系统、电动停车制动器、外部灯光或其任何组合供电。在所示实施例中，储能部件14向车辆中控台20和点火系统16供电，点火系统16可用于启动(例如，起动)内燃机24。
另外，储能部件14可捕捉交流发电机18和/或电动机22产生的电能。在某些实施例中，交流发电机18可在内燃机24运行的同时产生电能。更具体地，交流发电机18可将内燃机24的旋转所产生的机械能转换成电能。附加地，或可替代地，当车辆10包括电动机22时，电动机22可通过将车辆10的运动(例如，车轮的转动)产生的机械能转换成电能而产生电能。因此，在某些实施例中，储能部件14可在再生制动期间捕捉由交流发电机18和/或电动机22产生的电能。因此，交流发电机和/或电动机22在本文中统称为再生制动系统。
为了便于捕捉和提供电能，储能部件14可通过总线26与车辆电气系统电联接。例如，总线26可使储能部件14接收交流发电机18和/或电动机22产生的电能。另外，总线26可使储能部件14将电能输出给点火系统16和/或车辆中控台20。由此，当使用12V蓄电池系统12时，总线26可携带一般为8-18V之间的电力。
另外，如图所示，储能部件14可包括多个蓄电池模块。例如，在所示实施例中，储能部件14包括锂离子(例如，第二)蓄电池模块28和铅酸(例如，第一)蓄电池模块30，每个蓄电池模块均包括一个或多个蓄电池电池单元。在其他实施例中，储能部件14可包括任何数量的蓄电池模块。另外，虽然锂离子蓄电池模块28和铅酸蓄电池模块30图示为互相相邻的，但它们也可位于车辆周围的不同区域。例如，铅酸蓄电池模块可位于车辆10的内部或周围，而锂离子蓄电池模块28可位于车辆10的引擎盖下方。
在某些实施例中，储能部件14可包括多个蓄电池模块，以利用多种不同蓄电池化学成分。例如，当使用锂离子蓄电池模块28时，由于锂离子蓄电池化学成分一般相比铅酸蓄电池化学成分具有较高的库仑效率和/或较高的功率充电吸收率(例如，较高的最大电荷电流或电荷电压)，因此可改进蓄电池系统12的性能。这样，可提高蓄电池系统12的捕捉、储存和/或分配效率。
为了便于控制电能的捕捉和储存，蓄电池系统12可额外地包括控制模块32。更具体地，控制模块32可控制蓄电池系统12中的部件的工作，例如，储能部件14中的继电器(例如，开关)、交流发电机18和/或电动机22。例如，控制模块32可调节每个蓄电池模块28或30捕捉/提供的电能的量(例如，对蓄电池系统12降低负载和增加负载)，在蓄电池模块28和30之间进行负载平衡，确定每个蓄电池模块28或30的温度，控制交流发电机18和/或电动机22输出的电压等。
由此，控制单元32可包括一个或多个处理器34和一个或多个存储器36。更具体地，一个或多个处理器34可包括一个或多个专用集成电路(ASIC)、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)、一个或多个通用处理器或其任何组合。另外，一个或多个存储器36可包括易失性存储器(例如，随机存取存储器(RAM))和/或非易失性存储器(例如，只读存储器(ROM)、光盘驱动器、硬盘驱动器或固态驱动器)。在一些实施例中，控制单元32可包括车辆控制单元(VCU)的一些部分和/或单独蓄电池控制模块。另外，如图所示，锂离子蓄电池模块28和铅酸蓄电池模块30通过各自的端子并联。换句话说，锂离子蓄电池模块28和铅酸模块30可通过总线26与车辆电气系统并联联接。
如上所述，第一蓄电池模块30和第二蓄电池模块28可以用各种并联结构连接。例如，图3图示了储能部件14的一个实施例，其中，第一蓄电池模块30和第二蓄电池模块28互相并联，并与储能部件14的端子(例如，第一端子38和第二端子40)直接联接。蓄电池端子38,40可输出储能部件14中存储的电力，以向车辆10中的电气装置提供电力。另外，蓄电池端子38,40也可向储能部件14提供电力，以使第一蓄电池模块30和第二蓄电池模块28从例如交流发电机18接收充电，和/或给电动机22提供电力。在某些实施例中，第二端子40可提供接地连接，并且第一端子38可提供范围在7-18V之间的正电压。
如图所示，第一蓄电池模块30可包括m个蓄电池电池单元42(例如，串联的)，其中，m可为任何整数，例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更大的整数。第一蓄电池模块30可具有第一电压分布(例如，因变于SOC的开路电压)。例如，第一蓄电池模块30可为12V铅酸蓄电池，其包括m＝6个铅酸蓄电池电池单元42，并可在约0％至100％的SOC范围内可具有范围在例如11.2-13.0V之间的开路电压。第二蓄电池模块28可具有第二电压分布。例如，第二蓄电池模块28在约0％至100％之间的SOC范围内可具有范围在11.8-16V之间的电压。
根据本公开，通过改变第二蓄电池模块28内的蓄电池电池单元的数量和化学成分两者，第二蓄电池模块28可与第一蓄电池模块30电压匹配。如图所示，第二蓄电池模块28包括n个串联的蓄电池电池单元44(例如，44a、44b、44c等)，其中，n可为任何整数，例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更大的整数。一方面，第二蓄电池模块28中的所有蓄电池电池单元44都不具有相同的化学成分。换句话说，第二蓄电池模块28中的至少一个蓄电池电池单元44具有与第二蓄电池模块28中的其他蓄电池电池单元44中的至少一个不同的化学成分。例如，蓄电池电池单元44a可具有与蓄电池电池单元44b不同的蓄电池化学成分(例如，阴极活性物质和阳极活性物质的不同组合)。
第二蓄电池模块28中的每个蓄电池电池单元44可为任何类型的锂离子蓄电池电池单元，从而具有任何合适的化学成分(例如，阴极活性物质和阳极活性物质的组合)。如在本文中使用的，可通过指出锂离子蓄电池电池单元的主要阴极活性物质/阳极活性物质来表示锂离子蓄电池电池单元。例如，NMC/LTO蓄电池电池单元指具有锂镍锰钴氧化物(NMC)阴极活性物质和钛酸锂阳极活性物质的蓄电池电池单元。例如，任何蓄电池电池单元44的阴极活性物质可为锂金属氧化物(LMO)成分。如在本文中使用的，“锂金属氧化物”可指其配方包括锂和氧以及一种或多种附加金属物质(例如，镍、钴、锰、铝、铁或其他合适金属)的任何种类的物质。示例性LMO的非限制性列表可包括：包含锂、镍、锰和钴离子的混合金属成分，例如，锂镍钴锰氧化物(NMC)(例如，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)、锂镍钴铝氧化物(NCA)(例如，LiNi0.8Co0.15Al0.05O2)、锂钴氧化物(LCO)(例如，LiCoO2)和锂金属氧化物尖晶石(LMO尖晶石)(例如，LiMn2O4)。阴极可仅包括一种活性物质(例如，NMC)，或可包括如下物质的混合物，例如，NMC、NCA、LCO、LMO尖晶石等中的任何一个或其组合。还可使用其他阴极活性物质作为这些物质的附加或代替，例如，锂金属磷酸盐。这些活性物质的示例一般由配方LiMPO4定义，其中，M为Fe、Ni、Mn或Mg。作为前面说明书中涵盖的锂金属氧化物物质中的任何一个或其组合的附加或替代，还可使用这些磷酸盐中的任一个或其组合作为阴极活性物质。因此，阴极活性物质可包括NMC(LixNiaMnbCocO2，x+a+b+c＝2)、LiMn2O4(LMO)尖晶石、NCA(LiNixCoyAlzO2，x+y+z＝l)、LiMn1.5Ni0.5O2、LiCoO2(LCO)或LiMPO4中的任何一个或其组合，其中，M为Fe、Ni、Mn或Mg。任何蓄电池电池单元44的阳极活性物质一般可包括以下物质中的任何一种或其组合，例如，碳(例如，石墨)、二氧化钛(TiOx，或者表示为TiO2)，或锂钛氧化物(本文中也称为LTO(Li4Ti5O12))。阳极活性物质可包括这些和其他活性物质中的任何一种或其组合。
由于不同蓄电池化学成分可能会造成蓄电池电池单元的不同电压特性(例如，开路电压)，通过在第二蓄电池模块28中包括一种以上的蓄电池化学成分，蓄电池模块可被设计为从不同化学成分的特性中获益。换句话说，可设计电压分布(因变于SOC的电压)以获得特定结果。电压分布可设计为在期望的SOC范围(蓄电池系统12中的第二蓄电池模块28将要工作在的SOC范围)内相对平坦，或可设计为具有陡坡，以在期望的SOC范围内以及蓄电池系统12的某一电压窗口内(蓄电池系统12意图工作在的电压范围)获得不同的充电和放电特性。另外，通过针对每种不同的化学成分改变蓄电池电池单元44的数量，在选择蓄电池电池单元44时提供了一个额外的自由度，以便在第二蓄电池模块28与第一蓄电池模块30之间进行电压匹配。
这样，为了使第二蓄电池模块28与第一蓄电池模块30电压匹配，可按照化学成分的数量(例如，一种以上)和蓄电池电池单元44的数量组合性地选择第二蓄电池模块28的蓄电池电池单元44。更具体地，对于第二蓄电池模块28，可改变蓄电池模块28中蓄电池电池单元44的总数、蓄电池模块28中化学成分的总数(例如，一种以上)和每种化学成分的蓄电池电池单元44的数量，以便与第一蓄电池模块30电压匹配。例如，如果第一蓄电池模块30在某一SOC下具有12V的开路电压，第二蓄电池模块28可包括串联的具有第一化学成分且开路电压为3V的两个蓄电池电池单元44以及具有第二化学成分且开路电压为2V的三个蓄电池电池单元，这可在相同或不同的SOC下为第二蓄电池模块28提供12V的总开路电压。可替代地，第二蓄电池模块28可包括串联的具有第一化学成分且开路电压为3V的一个蓄电池电池单元44、具有第二化学成分且开路电压为2V的四个蓄电池电池单元，以及具有第三化学成分且开路电压为1V的一个蓄电池电池单元44，这也可在相同或不同的SOC下为第二蓄电池模块28提供12V的开路电压。另外，本文所述的电压可为开路电压、在一定放电率(例如，C/10)下确定的平均电压，或任何其他电压量度。
尽管在所示实施例中第二蓄电池模块28中的蓄电池电池单元44互相串联，但在某些实施例中，第二蓄电池模块28中的蓄电池电池单元44可以各种其他配置互相连接，例如，并联，或串联与并联的组合。例如，具有相同化学成分的多个蓄电池电池单元44可互相并联，然后与具有不同化学成分的一个或多个蓄电池电池单元44连接。
如上所指出，第一蓄电池模块30和第二蓄电池模块28中的每一个的电压分布可取决于其各自的充电状态。图4是各个蓄电池模块的电压特性(例如，电压分布)的曲线图46。更具体地，图4是描述了在各个蓄电池模块的总充电状态范围内(例如，从0％充电状态到100％充电状态)第一蓄电池模块30或第二蓄电池模块28(采用多种数量和化学成分的蓄电池电池单元44的各种组合)的开路电压的标绘图。图4在X轴上图示了SOC(单位为％)并Y轴上图示了开路电压(单位为V)。
如图所示，曲线图46包括铅酸(PbA)电压分布48，它描绘了SOC范围内(例如，0％至100％)第一蓄电池模块30(例如，铅酸蓄电池)的开路电压。曲线图46还包括各种电压分布，它们描绘了利用多种数量和化学成分的蓄电池电池单元44的各种组合的第二蓄电池模块28(例如，锂离子蓄电池)在某一SOC范围内(例如，0％至100％)的开路电压，所述各种组合包括4-NMC/石墨电压分布50、4-LMO/石墨电压分布52、6-NMC/LTO电压分布54、6-LMO/LTO电压分布56，以及1-NMC/石墨+4-NMC/LTO电压分布58。如本文所使用的，“4-NMC/石墨”指具有四个NMC/石墨蓄电池电池单元44的第二蓄电池模块28；“4-LMO/石墨”指具有四个LMO/石墨蓄电池电池单元44的第二蓄电池模块28；“6-NMC/LTO”指具有六个NMC/LTO蓄电池电池单元44的第二蓄电池模块28；“6-LMO/LTO”指具有六个LMO/LTO蓄电池电池单元44的第二蓄电池模块28；“l-NMC/石墨+4-NMC/LTO”指具有一个NMC/石墨蓄电池电池单元44和四个NMC/LTO蓄电池电池单元44的第二蓄电池模块28。
如图4所示，每个蓄电池模块的电压可随着其SOC而变化。为了解释本公开的方面，下文将第一蓄电池模块30描述为铅酸(PbA)蓄电池。对于PbA蓄电池(图4中的第一蓄电池模块30)，PbA电压分布48显示，0％充电状态下的第一蓄电池模块30可具有11.2V电压，在50％充电状态下，可具有12.2V电压，在100％充电状态下，可具有13.0V电压。换句话说，第一蓄电池模块30具有11.2-13.0V的电压范围。图4还包括第一蓄电池模块30的电压窗口62。在所示实施例中，电压窗口62包括电压上限64(例如，约13.0V，与约100％SOC对应)和电压下限66(例如，约12.6V，与约80％SOC对应)。但是，应注意的是，根据第一蓄电池模块30的化学成分，第一蓄电池模块30的其他实施例可具有电压窗口62的不同范围(例如，具有任何合适的电压上限64和电压下限66，它们覆盖任何合适的SOC范围)。
同样如图4所示，第二蓄电池模块28可设计为包括蓄电池电池单元化学成分的各种组合，由此导致不同的电压特性(例如，第二蓄电池模块28的电压分布是否导致与第一蓄电池模块30电压匹配以及如何与之匹配)。例如，4-NMC/石墨电压分布50不与电压窗口62(例如，12.6-13.0V)重叠，因为4-NMC/石墨电压分布50在0％SOC下的最低电压约为13.6V。由此，在该示例中，第一蓄电池模块30和第二蓄电池模块28不电压匹配(例如，相对于第一蓄电池模块30的电压窗口62)。同样，4-LMO/石墨电压分布52不与电压窗口62(例如，12.6-13.0V)重叠，因为4-LMO/石墨电压分布52在0％SOC下的最低电压约为14.0V。由此，同样，第一蓄电池模块30和第二蓄电池模块28不电压匹配。当第二蓄电池模块28与第一蓄电池模块30不电压匹配时，储能部件14可能无法有效地起作用，例如，在充电期间，第二蓄电池模块28可能并不具有良好的电荷接收能力(例如，第二蓄电池模块28在0％SOC下的电压高于第一蓄电池模块30的电压窗口62的电压上限64)。
相比上述两个示例：(1)具有四个NMC/石墨蓄电池电池单元44的第二蓄电池模块28和(2)具有四个LMO/石墨蓄电池电池单元44的第二蓄电池模块28，具有六个NMC/LTO蓄电池电池单元44的第二蓄电池模块28和具有六个LMO/LTO蓄电池电池单元44的第二蓄电池模块28均与第一蓄电池模块30更好地电压匹配。例如，由于6-NMC/LTO电压分布54在约10％SOC下的电压约为12.6V并在约25％SOC下的电压约为13.0V，所以6-NMC/LTO电压分布54在约10％至25％的SOC范围内与电压窗口62(例如，12.6-13.0V)重叠。但是，在相对较低的SOC范围内(例如，在25％SOC以下)运行第二蓄电池模块28(具有六个NMC/LTO蓄电池电池单元44的实施例)可能导致较低的放电能力，在某些实施方式中，这可能降低蓄电池系统12的整体性能。
同样，如图4所示，由于6-LMO/LTO电压分布56在约0％SOC下的电压约为12.6V，在约2％SOC下的电压约为13.0V，因此6-LMO/LTO电压分布56在约0％至2％的SOC范围内与电压窗口62(例如，12.6-13.0V)重叠。在相对较低的SOC范围内(例如，在2％SOC以下)运行第二蓄电池模块28(具有六个LMO/LTO蓄电池电池单元44)同样可能导致较低的放电能力，因此会降低储能部件14的整体性能。
比较而言，图4图示了具有一个NMC/石墨蓄电池电池单元44和四个NMC/LTO蓄电池电池单元44的第二蓄电池模块28与第一蓄电池模块30更好地电压匹配。例如，由于1-NMC/石墨+4-NMC/LTO电压分布58在约45％SOC下的电压约为12.6V，在约60％SOC下的电压约为13.0V，因此1-NMC/石墨+4-NMC/LTO电压分布58在约45％至60％的SOC范围内与电压窗口62(例如，12.6-13.0V)重叠。由于具有一个NMC/石墨蓄电池电池单元44和四个NMC/LTO蓄电池电池单元44的第二蓄电池模块28在约50％SOC下(例如，在约45％至50％SOC之间)与第一蓄电池模块30电压匹配(例如，相对于电压窗口62)，因此第二蓄电池模块28可具有良好的充放电能力平衡，这可能使储能部件14的性能提高。
由此，为了改进第二蓄电池模块28与第一蓄电池模块30的电压匹配，第二蓄电池模块28的蓄电池电池单元44的特定组合(例如，数量和化学成分)可至少部分基于第二蓄电池模块28的电压特性(例如，开路电压分布)与第一蓄电池模块30的电压特性(例如，电压窗口)之间的重叠。实际上，如上所述，由于具有一个NMC/石墨蓄电池电池单元44和四个NMC/LTO蓄电池电池单元44的第二蓄电池模块28的开路电压在SOC范围的相对中间部分(例如，在约45％与60％之间)与第一蓄电池模块30的电压窗口62重叠，因此与第二蓄电池模块的其他示例(例如，具有四个NMC/石墨蓄电池电池单元44、具有四个LMO/石墨蓄电池电池单元44、具有六个NMC/LTO蓄电池电池单元44、具有六个LMO/LTO蓄电池电池单元44)相比，具有一个NMC/石墨蓄电池电池单元44和四个NMC/LTO蓄电池电池单元44的第二蓄电池模块28与第一蓄电池模块30更好地电压匹配。但是，应注意的是，在某些实施例中，可能需要使第二蓄电池模块28在任何合适的SOC范围(或值)下，例如，在约0％至100％之间、约10％至90％之间、约20％至80％之间、约30％至70％之间、约40％至60％之间、约0％至20％之间、约20％至40％之间、约60％至80％之间、或约80％至100％之间的范围内，与第一蓄电池模块30电压匹配。因此，对于第二蓄电池模块28来说，其蓄电池电池单元44的组合(包括数量和化学成分)可基于第二蓄电池模块28与第一蓄电池模块30之间在期望的SOC范围内或在大约期望的SOC值下的电压匹配。
应注意的是，虽然图4提供了一个示例(例如，具有一个NMC/石墨蓄电池电池单元44和四个NMC/LTO蓄电池电池单元44的第二蓄电池模块28)，但本文所述的方法可用于选择或设计蓄电池电池单元44的各种其他组合，包括第二蓄电池模块28中蓄电池电池单元44的总数、第二蓄电池模块28中化学成分的总数(例如，一种以上)，以及每种化学成分的蓄电池电池单元44的数量，以使第二蓄电池模块28与第一蓄电池模块30电压匹配。
根据本公开的另一个方面，第二蓄电池模块28中的蓄电池电池单元44的特定组合(例如，数量和化学成分)可基于第二蓄电池模块28的电压特性(例如，开路电压分布)与储能部件14的工作窗口(第一蓄电池模块30和第二蓄电池模块28意图在其中起作用)之间的匹配。储能部件14的工作窗口可包括储能部件14一般工作在的电压范围(例如，由制造商指定)。储能部件14的工作窗口可取决于第一蓄电池模块30的特性(例如，开路分布)。通过举例，当第一蓄电池模块30是具有11.2-13.0V的开路范围的12V铅酸蓄电池模块时，储能部件14的工作窗口可为例如10.5-16.0V、12.0-14.8V、12.0-14.4V或12.0-14.0V。第二蓄电池模块28中的蓄电池电池单元44的组合(例如，数量和化学成分)可基于第二蓄电池模块28的开路电压分布与储能部件14的工作窗口的匹配(例如，重叠)。
例如，图5是各个第二蓄电池模块28相对于储能部件14的工作窗口70的电压特性的曲线图68。更具体地，图5描绘了各个第二蓄电池模块28(与图4相同)相对于具有大约14.0V的电压上限72和大约12.0V的电压下限74的工作电压窗口70的开路电压分布。但是，如上所述，根据第一蓄电池模块30的特性(例如，开路分布)，储能部件14可具有任何合适的工作窗口70(例如，具有任何合适的电压上限72和电压下限74)。
第二蓄电池模块28中的蓄电池电池单元44的特定组合(例如，数量和化学成分)可导致第二蓄电池模块28具有特定的开路分布，所述特定的开路分布可以特定方式与工作窗口70重叠(例如，在特定SOC范围内重叠)。这种特定方式的重叠可进而确定第二蓄电池模块28的性能(从而确定储能部件14的性能)。由此，可调整蓄电池电池单元44的组合(例如，数量和化学成分)，以提供特定第二蓄电池模块28，以达到期望的性能。更具体地，如果需要第二蓄电池模块28具有较高充电功率，则可提供蓄电池电池单元44的组合，以使电压分布在相对较低的SOC范围内(例如，约0％至30％、约5％至25％、或约10％至20％)与第一蓄电池模块30的相应电压分布(或相应电压窗口)重叠，从而使第二蓄电池模块28在工作窗口70内具有较高的充电能力。如果需要第二蓄电池模块28具有较高放电功率，则可提供蓄电池电池单元44的组合，以使电压分布在相对较高的SOC范围内(例如，约70％至100％、约75％至95％、或约80％至90％)与第一蓄电池模块30的相应电压分布(或相应电压窗口)重叠，从而使第二蓄电池模块28在工作窗口70内具有较高的放电能力。如果需要第二蓄电池模块28的较高充放电功率的平衡，可提供蓄电池电池单元44的组合(例如，蓄电池电池单元44a、44b、44c等的组合)，以使电压分布在SOC范围的相对中间部分(例如，约30％至70％、约35％至65％、约40％至60％，或约45％至55％)与第一蓄电池模块30的相应电压分布(或相应电压窗口)重叠，从而使第二蓄电池模块28在工作窗口70内具有均衡的充放电能力。
通过特定示例的方式，图5图示了4-NMC/石墨电压分布52几乎没有与工作窗口70(例如，12.0-14.0V)重叠，因为4-NMC/石墨电压分布52在0％SOC下具有其最低电压大约14.0V。由此，在该示例中，第二蓄电池28可能无法对储能部件14提供良好的充电容量，因为第二蓄电池28在工作窗口70的电压上限72几乎没有任何充电能力(例如，约0％SOC)。
同样如图5中所示，4-NMC/石墨电压分布50和6-LMO/LTO电压分布56均在约0％至5％的SOC范围内与工作窗口70(例如，12.0-14.0V)重叠。分布50、56显示，虽然与4-LMO/石墨蓄电池模块示例相比，4-NMC/石墨和6-LMO/LTO蓄电池模块示例更好地匹配，但其在工作窗口70内仍然具有有线的充放电功率，并且可能无法在该窗口70内有效地起作用。
另一方面，与上述三种第二蓄电池模块28相比，具有六个NMC/LTO蓄电池电池单元44的第二蓄电池模块28以及具有一个NMC/石墨蓄电池电池单元44和四个NMC/LTO蓄电池电池单元44的第二蓄电池模块28均可对储能部件14提供更高效的整体性能。例如，6-NMC/LTO电压分布54在约0％至70％的SOC范围内(例如，总体大约70％的工作SOC)与工作窗口70(例如，12.0-14.0V)重叠。1-NMC/石墨+4-NMC/LTO电压分布58在约10％至90％的SOC范围内(例如，总体大约80％的工作SOC)与工作窗口70(例如，12.0-14.0V)重叠。这样，由于具有六个NMC/LTO蓄电池电池单元44的第二蓄电池模块28以及具有一个NMC/石墨蓄电池电池单元44和四个NMC/LTO蓄电池电池单元44的第二蓄电池模块28的电压分布在SOC范围的相对中间部分分别与工作窗口70重叠，因此两者均可提供相对均衡的充放电功率。另外，由于这两种第二蓄电池模块28在工作窗口70内均具有相对较高的总SOC工作范围(例如，分别为70％和80％)，因此两者均可导致储能部件14更高效的整体性能。
图6是根据本公开的制造包括多个蓄电池模块(例如，第一蓄电池模块30和第二蓄电池模块28)的储能部件14的方法80的一个实施例的流程图。在所示实施例中，方法80包括：选择第一蓄电池模块30(方框82)。第一蓄电池模块30可为任何类型的储能单元，包括但不限于，蓄电池模块(例如，铅酸蓄电池模块、锂离子蓄电池模块等)、电容器、超级电容器或其任何组合。如上所述，第一蓄电池模块30可包括一个或多个蓄电池电池单元42。作为特定示例，第一蓄电池模块30可为12V铅酸蓄电池。
第二蓄电池模块28可与第一蓄电池模块30连接，两者均可与储能部件14的端子38,40直接联接。第二蓄电池模块28可包括多个蓄电池电池单元44。如上所述，第二蓄电池模块28可包括一种以上的化学成分，可通过改变蓄电池电池单元44的数量(例如，蓄电池电池单元44的总数和每种化学成分的蓄电池电池单元的相应数量)和化学成分两者而选择第二蓄电池模块28的蓄电池电池单元44，以与第一蓄电池模块电压匹配(方框84)。如上文详细所述，第二蓄电池模块28的蓄电池电池单元44的组合(包括数量和化学成分)可基于第二蓄电池模块28的电压分布与第一蓄电池模块30的电压窗口62之间的重叠(例如，在期望的SOC范围内)。另外，第二蓄电池模块28的蓄电池电池单元44的组合(包括数量和化学成分)可基于第二蓄电池模块28的电压分布与储能部件14的工作窗口70之间的重叠(例如，在期望的SOC范围内)。一旦选择了第二蓄电池模块的蓄电池电池单元44，可将这些蓄电池电池单元44进行组装(例如，串联、并联，或串联与并联的组合)，以形成第二蓄电池模块28。随后可将第二蓄电池模块28与第一蓄电池模块30连接(例如，并联)，以形成储能部件14(方框86)。
所公开的实施例中的一个或多个可单独或共同地提供一种或多种技术效果，包括将蓄电池系统中的一个蓄电池模块与另一个蓄电池模块相匹配。可调整一个蓄电池模块内的蓄电池电池单元的数量和化学成分两者的组合，以进行电压匹配。对蓄电池电池单元进行这种组合调整，可为蓄电池模块提供提增加的设计灵活性。本说明书中的技术效果和技术问题为示例性的，而非限制性的。应注意的是，本说明书中描述的实施例可具有其他技术效果，并且可解决其他技术问题。
虽然仅对根据本公开的某些特征和实施例进行了解锁和说明，但只要不实质上脱离权利要求所述的主题的新颖教导和优点，本领域的技术人员可想出多种修改和变化(例如，各种要素的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、所用材料、颜色、取向等的变更)。根据替代实施例，可改变或重新安排任何流程或方法步骤的顺序。因此，应理解的是，所附权利要求旨在涵盖落在本公开的真实精神范围内的所有这种修改和变化。另外，为了对示例性实施例提供简明描述，可能未对实际实施方式的所有特征(即，与当前设想的本公开的最佳实施方式无关的那些特征，或与实现本公开无关的那些特征)进行说明。应理解的是，在任何这种实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，可做出多种针对实施方式的决策。这种开发努力可能很复杂、耗时，但却是本领域内技术人员在得益于本公开的情况下承担设计、制造和生产的例行任务，而无需过多的实验。

Claims (25)

1.一种微混合动力蓄电池系统，包括：
锂离子蓄电池模块，所述锂离子蓄电池模块配置成与电负载联接，其中，所述锂离子蓄电池模块包括：
外壳；
第一锂离子蓄电池电池单元，所述第一锂离子蓄电池电池单元布置在所述外壳内且具有第一活性物质化学成分，所述第一活性物质化学成分包括第一阴极活性物质和第一阳极活性物质；
第二锂离子蓄电池电池单元，所述第二锂离子蓄电池电池单元与所述第一锂离子蓄电池电池单元电连接且布置在所述外壳内，其中，所述第二锂离子蓄电池电池单元具有第二活性物质化学成分，所述第二活性物质化学成分包括第二阴极活性物质和第二阳极活性物质，其中，所述第一活性物质和所述第二活性物质化学成分不同，因此所述第一锂离子蓄电池电池单元和所述第二锂离子蓄电池电池单元具有不同的开路电压；以及
与所述锂离子蓄电池模块并联电联接的储能单元，并且其中所述储能单元与所述锂离子蓄电池模块电压匹配，其中，所述锂离子蓄电池模块包括多个锂离子蓄电池电池单元，所述多个锂离子蓄电池电池单元具有所述第一锂离子蓄电池电池单元和所述第二锂离子蓄电池电池单元，并且所述多个锂离子蓄电池电池单元配置为使得所述锂离子蓄电池模块具有因变于充电状态(SOC)的电压的电压分布，所述电压分布与所述储能单元的电压窗口重叠，所述重叠发生在所述电压分布的第一SOC范围内，所述锂离子蓄电池模块意图在所述第一SOC范围内在所述微混合动力蓄电池系统中工作，其中，所述储能单元的所述电压窗口与第二SOC范围对应，所述储能单元意图在所述第二SOC范围内在所述微混合动力蓄电池系统中工作。
2.如权利要求1所述的微混合动力蓄电池系统，其中所述第一阳极活性物质与所述第二阳极活性物质不同。
3.如权利要求1所述的微混合动力蓄电池系统，其中，所述锂离子蓄电池模块的所述电压分布与所述微混合动力蓄电池系统的工作窗口重叠，所述重叠发生在所述电压分布的SOC范围内，所述锂离子蓄电池模块意图在所述SOC范围内在所述微混合动力蓄电池系统中工作，其中，所述微混合动力蓄电池系统的所述工作窗口至少取决于所述储能单元。
4.如权利要求3所述的微混合动力蓄电池系统，其中，所述多个锂离子蓄电池电池单元配置为使得所述锂离子蓄电池模块的所述电压分布在所述SOC范围的下半部分内与所述微混合动力蓄电池系统的所述工作窗口重叠。
5.如权利要求3所述的微混合动力蓄电池系统，其中，所述多个锂离子蓄电池电池单元配置为使得所述锂离子蓄电池模块的所述电压分布在所述SOC范围的上半部分内与所述微混合动力蓄电池系统的所述工作窗口重叠。
6.如权利要求1所述的微混合动力蓄电池系统，其中，所述多个锂离子蓄电池电池单元配置为使得所述锂离子蓄电池模块的所述电压分布在所述SOC范围的下半部分与所述储能单元的所述电压窗口重叠。
7.如权利要求1所述的微混合动力蓄电池系统，其中，所述多个锂离子蓄电池电池单元配置为使得所述锂离子蓄电池模块的所述电压分布在所述SOC范围的上半部分与所述储能单元的所述电压窗口重叠。
8.如权利要求1所述的微混合动力蓄电池系统，其中，所述储能单元为12V汽车铅酸蓄电池，而所述锂离子蓄电池模块为配置成从xEV的再生制动系统捕捉电能的微混合动力锂离子蓄电池模块。
9.如权利要求1所述的微混合动力蓄电池系统，其中，所述第一阴极活性物质与所述第二阴极活性物质相同，而所述第一阳极活性物质与所述第二阳极活性物质不同。
10.如权利要求9所述的微混合动力蓄电池系统，其中，所述第一阳极活性物质包括钛酸锂(LTO)，所述第二阳极活性物质包括石墨，所述第一阴极活性物质和所述第二阴极活性物质为锂镍锰钴氧化物(NMC)。
11.如权利要求1所述的微混合动力蓄电池系统，其中，所述储能单元包括超级电容器或额外的锂离子蓄电池模块。
12.如权利要求1所述的微混合动力蓄电池系统，其中，所述第一锂离子蓄电池电池单元和所述第二锂离子蓄电池电池单元以串联方式电联接。
13.如权利要求12所述的微混合动力蓄电池系统，其中，所述多个锂离子蓄电池电池单元包括不同数量的所述第一锂离子蓄电池电池单元和所述第二锂离子蓄电池电池单元。
14.一种微混合动力蓄电池系统，包括：
第一蓄电池模块；以及
锂离子蓄电池模块，所述锂离子蓄电池模块与所述第一蓄电池模块以并联方式电连接并包括多组锂离子蓄电池电池单元和多种不同锂离子蓄电池化学成分，其中，所述多组锂离子蓄电池电池单元中的每组与所述多种不同锂离子蓄电池化学成分的其中之一对应；
其中，所述第一蓄电池模块和所述锂离子蓄电池模块电压匹配，其中，所述多组锂离子蓄电池电池单元配置为使得所述锂离子蓄电池模块具有因变于充电状态(SOC)的电压的电压分布，所述电压分布与所述第一蓄电池模块的电压窗口重叠，所述重叠发生在所述电压分布的第一SOC范围内，所述锂离子蓄电池模块意图在所述第一SOC范围内在所述微混合动力蓄电池系统中工作，其中，所述第一蓄电池模块的所述电压窗口与第二SOC范围对应，所述第一蓄电池模块意图在所述第二SOC范围内在所述微混合动力蓄电池系统中工作。
15.如权利要求14所述的微混合动力蓄电池系统，其中，所述多组锂离子蓄电池电池单元中的每组包括一个或多个锂离子蓄电池电池单元，
其中所述多组锂离子蓄电池电池单元包括：
第一锂离子蓄电池电池单元，所述第一锂离子蓄电池电池单元包括第一阴极活性物质和第一阳极活性物质；以及
第二锂离子蓄电池电池单元，所述第二锂离子蓄电池电池单元与第一锂离子蓄电池电池单元电连接，其中，所述第二锂离子蓄电池电池单元包括与所述第一阳极活性物质不同的第二阳极活性物质。
16.如权利要求14所述的微混合动力蓄电池系统，其中，所述多组锂离子蓄电池电池单元互相串联、并联，或串联与并联的组合地连接。
17.如权利要求14所述的微混合动力蓄电池系统，其中，所述多组锂离子蓄电池电池单元配置为使得所述锂离子蓄电池模块的所述电压分布在所述SOC范围的下半部分内与所述第一蓄电池模块的所述电压窗口重叠。
18.如权利要求14所述的微混合动力蓄电池系统，其中，所述多组锂离子蓄电池电池单元配置为使得所述锂离子蓄电池模块的所述电压分布在所述SOC范围的上半部分与所述第一蓄电池模块的所述电压窗口重叠。
19.如权利要求14所述的微混合动力蓄电池系统，其中，所述第一蓄电池模块包括超级电容器或额外的锂离子蓄电池模块。
20.一种制造蓄电池系统的方法，包括：
将多个锂离子蓄电池电池单元组装成锂离子蓄电池模块以使所述多个锂离子蓄电池电池单元中的第一锂离子蓄电池电池单元包括与所述多个锂离子蓄电池电池单元中的第二锂离子蓄电池电池单元不同的锂离子蓄电池化学成分，其中，将所述多个锂离子蓄电池电池单元组装成所述锂离子蓄电池模块的步骤包括将所述第一锂离子蓄电池电池单元与所述第二锂离子蓄电池电池单元电连接；以及
将所述锂离子蓄电池模块与额外蓄电池模块以并联方式电连接，其中，所述多个锂离子蓄电池电池单元配置为使得所述锂离子蓄电池模块与所述额外蓄电池模块电压匹配，其中，所述多个锂离子蓄电池电池单元配置为使得所述锂离子蓄电池模块具有因变于充电状态(SOC)的电压的电压分布，所述电压分布与额外蓄电池模块的电压窗口重叠，所述重叠发生在所述电压分布的第一SOC范围内，所述锂离子蓄电池模块意图在所述第一SOC范围内在所述蓄电池系统中工作，其中，所述额外蓄电池模块的电压窗口与第二SOC范围对应，所述额外蓄电池模块意图在所述第二SOC范围内在所述蓄电池系统内工作。
21.如权利要求20所述的方法，其中，将所述多个锂离子蓄电池电池单元组装成所述锂离子蓄电池模块的步骤包括：利用串联、并联或串联与并联的组合将所述多个蓄电池电池单元电连接，
其中所述多个锂离子蓄电池电池单元包括：
第一锂离子蓄电池电池单元，所述第一锂离子蓄电池电池单元包括第一阴极活性物质和第一阳极活性物质；以及
第二锂离子蓄电池电池单元，所述第二锂离子蓄电池电池单元与所述第一锂离子蓄电池电池单元电连接，其中，所述第二锂离子蓄电池电池单元包括与所述第一阳极活性物质不同的第二阳极活性物质。
22.如权利要求20所述的方法，其中，将所述锂离子蓄电池模块与所述额外蓄电池模块以并联方式电连接的步骤包括：将所述锂离子蓄电池模块与12V汽车铅酸蓄电池电连接。
23.一种微混合动力蓄电池系统，包括：
锂离子蓄电池模块，所述锂离子蓄电池模块配置成与电负载联接，所述锂离子蓄电池模块包括：
外壳；
第一锂离子蓄电池电池单元，所述第一锂离子蓄电池电池单元布置在所述外壳内且具有锂镍锰钴氧化物(NMC)阴极活性物质和钛酸锂(LTO)阳极活性物质；
第二锂离子蓄电池电池单元，所述第二锂离子蓄电池电池单元与所述第一锂离子蓄电池电池单元串联电连接且布置在所述外壳内，其中，所述第二锂离子蓄电池电池单元具有NMC阴极活性物质和石墨阳极活性物质，其中，所述第一锂离子蓄电池电池单元和所述第二锂离子蓄电池电池单元具有不同的开路电压；
与所述锂离子蓄电池模块并联电联接的储能单元，并且其中所述储能单元与所述锂离子蓄电池模块电压匹配，其中，所述锂离子蓄电池模块包括多个锂离子蓄电池电池单元，所述多个锂离子蓄电池电池单元具有所述第一锂离子蓄电池电池单元和所述第二锂离子蓄电池电池单元，其中，所述第一锂离子蓄电池电池单元的数量大于所述第二锂离子蓄电池电池单元的数量，并且所述多个锂离子蓄电池电池单元配置为使得所述锂离子蓄电池模块具有因变于充电状态(SOC)的电压的电压分布，所述电压分布与所述储能单元的电压窗口重叠，所述重叠发生在所述电压分布的第一SOC范围内，所述锂离子蓄电池模块意图在所述第一SOC范围内在所述微混合动力蓄电池系统中工作，其中，所述储能单元的所述电压窗口与第二SOC范围对应，所述储能单元意图在所述第二SOC范围内在所述微混合动力蓄电池系统中工作。
24.一种微混合动力蓄电池系统，包括：
第一蓄电池模块；以及
锂离子蓄电池模块，所述锂离子蓄电池模块与所述第一蓄电池模块以并联方式电连接并包括多组锂离子蓄电池电池单元和多种不同锂离子蓄电池化学成分，其中，所述多组锂离子蓄电池电池单元中的每组与所述多种不同锂离子蓄电池化学成分的其中之一对应，其中，所述多组锂离子蓄电池电池单元中的第一组中的每个锂离子蓄电池电池单元包括镍锰钴氧化物(NMC)阴极活性材料和钛酸锂(LTO)阳极活性材料，其中，所述多组锂离子蓄电池电池单元中的第二组中的每个锂离子蓄电池电池单元包括NMC阴极活性材料和石墨阳极活性材料，并且其中，所述第一组和所述第二组串联电连接；和
其中，所述第一蓄电池模块和所述锂离子蓄电池模块电压匹配，其中，所述多组锂离子蓄电池电池单元配置为使得所述锂离子蓄电池模块具有因变于充电状态(SOC)的电压的电压分布，所述电压分布与所述第一蓄电池模块的电压窗口重叠，其中，所述第一组中的所述锂离子蓄电池电池单元的数量大于所述第二组中的所述锂离子蓄电池电池单元的数量，所述重叠发生在所述电压分布的第一SOC范围内，所述锂离子蓄电池模块意图在所述第一SOC范围内在所述微混合动力蓄电池系统中工作，其中，所述第一蓄电池模块的所述电压窗口与第二SOC范围对应，所述第一蓄电池模块意图在所述第二SOC范围内在所述微混合动力蓄电池系统中工作。
25.一种制造蓄电池系统的方法，包括：
将多个锂离子蓄电池电池单元组装成锂离子蓄电池模块以使所述多个锂离子蓄电池电池单元中的第一锂离子蓄电池电池单元包括与所述多个锂离子蓄电池电池单元中的第二锂离子蓄电池电池单元不同的锂离子蓄电池化学成分，其中，将所述多个锂离子蓄电池电池单元组装成所述锂离子蓄电池模块的步骤包括将所述第一锂离子蓄电池电池单元与所述第二锂离子蓄电池电池单元串联电连接，其中，所述第一锂离子蓄电池电池单元包括镍锰钴氧化物(NMC)阴极活性材料和钛酸锂(LTO)阳极活性材料，并且其中，所述第二锂离子蓄电池电池单元包括NMC阴极活性材料和石墨阳极活性材料，并且其中，所述锂离子蓄电池模块中的所述第一锂离子蓄电池电池单元的数量大于所述锂离子蓄电池模块中的所述第二锂离子蓄电池电池单元；以及
将所述锂离子蓄电池模块与额外蓄电池模块以并联方式电连接，其中，所述多个锂离子蓄电池电池单元配置为使得所述锂离子蓄电池模块与所述额外蓄电池模块电压匹配，其中，所述多个锂离子蓄电池电池单元配置为使得所述锂离子蓄电池模块具有因变于充电状态(SOC)的电压的电压分布，所述电压分布与额外蓄电池模块的电压窗口重叠，所述重叠发生在所述电压分布的第一SOC范围内，所述锂离子蓄电池模块意图在所述第一SOC范围内在所述蓄电池系统中工作，其中，所述额外蓄电池模块的电压窗口与第二SOC范围对应，所述额外蓄电池模块意图在所述第二SOC范围内在所述蓄电池系统内工作。
CN201480055787.XA 2014-01-02 2014-12-22 用于匹配多个蓄电池的组合化学成分 Active CN105612638B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201461923118P 2014-01-02 2014-01-02
US61/923,118 2014-01-02
US14/578,002 2014-12-19
US14/578,002 US10128528B2 (en) 2014-01-02 2014-12-19 Combinatorial chemistries for matching multiple batteries
PCT/US2014/071884 WO2015102998A1 (en) 2014-01-02 2014-12-22 Combinatorial chemistries for matching multiple batteries

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105612638A CN105612638A (zh) 2016-05-25
CN105612638B true CN105612638B (zh) 2019-04-02

Family

ID=53482912

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480055787.XA Active CN105612638B (zh) 2014-01-02 2014-12-22 用于匹配多个蓄电池的组合化学成分

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10128528B2 (zh)
EP (1) EP3090458B1 (zh)
CN (1) CN105612638B (zh)
WO (1) WO2015102998A1 (zh)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014068896A1 (ja) * 2012-10-29 2014-05-08 三洋電機株式会社 車載用電池システム
US9696782B2 (en) 2015-02-09 2017-07-04 Microsoft Technology Licensing, Llc Battery parameter-based power management for suppressing power spikes
US10158148B2 (en) 2015-02-18 2018-12-18 Microsoft Technology Licensing, Llc Dynamically changing internal state of a battery
US9748765B2 (en) 2015-02-26 2017-08-29 Microsoft Technology Licensing, Llc Load allocation for multi-battery devices
US9939862B2 (en) 2015-11-13 2018-04-10 Microsoft Technology Licensing, Llc Latency-based energy storage device selection
US10061366B2 (en) 2015-11-17 2018-08-28 Microsoft Technology Licensing, Llc Schedule-based energy storage device selection
US9793570B2 (en) 2015-12-04 2017-10-17 Microsoft Technology Licensing, Llc Shared electrode battery
JP2017139844A (ja) * 2016-02-01 2017-08-10 川崎重工業株式会社 電力貯蔵装置
US10597024B2 (en) * 2016-03-10 2020-03-24 Ford Global Technologies, Llc System and method for powering start-stop and hybrid vehicle components and accessories
CN109643775B (zh) * 2016-05-16 2022-10-11 Cps科技控股有限公司 双能量存储系统和起动机电池模块
US10087903B2 (en) 2017-01-13 2018-10-02 Ford Global Technologies, Llc Vehicle energy management
US10343552B2 (en) 2017-02-08 2019-07-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Heterogeneous electrical energy storage system
US10661679B2 (en) * 2018-10-26 2020-05-26 Premergy, Inc. Multiple chemistry battery systems for electric vehicles
US20210135173A1 (en) * 2019-10-30 2021-05-06 Saft America Battery modules and systems having a plurality of graphite, silicon and/or silicon oxide cells and a (lithium) titanate oxide cell
JP7326229B2 (ja) * 2020-07-22 2023-08-15 株式会社東芝 蓄電池
WO2022067809A1 (zh) 2020-09-30 2022-04-07 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池、装置、电池的制备方法以及制备装置
WO2022104547A1 (zh) 2020-11-17 2022-05-27 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池、使用电池的装置、电池的制备方法和制备设备
EP4044287A4 (en) * 2020-12-24 2022-12-28 Contemporary Amperex Technology Co., Limited BATTERY MODULE AND METHOD OF MANUFACTURE AND DEVICE THEREOF, BATTERY PACK AND POWER CONSUMPTION DEVICE
CN116438697A (zh) 2021-07-30 2023-07-14 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电池组、电池包和用电装置
WO2023056071A1 (en) * 2021-10-01 2023-04-06 Our Next Energy, Inc. Long cycle life lithium metal and anode-free cells
WO2023070306A1 (zh) * 2021-10-26 2023-05-04 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池包和用电装置
JP7495525B2 (ja) * 2021-10-26 2024-06-04 寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司 電池パック及び電力消費装置
WO2024055045A1 (en) * 2022-09-11 2024-03-14 Our Next Energy, Inc. Battery pack with interleaved cells
WO2024077591A1 (zh) * 2022-10-14 2024-04-18 宁德时代新能源科技股份有限公司 内串联电池及用电装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7399554B2 (en) 2005-03-17 2008-07-15 Kejha Joseph B Hybrid rechargeable battery having high power and high energy density lithium cells
US7985495B2 (en) * 2006-01-18 2011-07-26 Panasonic Corporation Assembled battery, power-supply system and production method of assembled battery
US8846224B2 (en) * 2006-10-16 2014-09-30 Lg Chem, Ltd. High power secondary battery system comprising asymmetric charged cells
US7973511B2 (en) 2007-06-15 2011-07-05 Black & Decker Inc. Method for distinguishing batteries having different chemistries
US8119276B2 (en) 2008-03-25 2012-02-21 Electrochem Solutions, Inc. In parallel hybrid power source comprising a lithium/oxyhalide electrochemical cell coupled with a lithium ion cell
JPWO2009147854A1 (ja) * 2008-06-04 2011-10-27 パナソニック株式会社 組電池
US8396609B2 (en) 2008-11-07 2013-03-12 Sakti3, Inc. Control of cells, modules and a pack comprised of hybridized electrochemistries
US9030169B2 (en) * 2009-03-03 2015-05-12 Robert Bosch Gmbh Battery system and method for system state of charge determination
WO2010138208A1 (en) 2009-05-28 2010-12-02 Phoenix Motorcars, Inc. Devices and methods related to battery modules
US8598847B2 (en) 2010-12-07 2013-12-03 Volkswagen Ag Balancing voltage for a multi-cell battery system
KR101223623B1 (ko) 2011-01-05 2013-01-17 삼성에스디아이 주식회사 에너지 저장 장치
US8786261B2 (en) 2011-03-03 2014-07-22 Davide Andrea Cell modules for detecting temperature and voltage of cells
CN103534135B (zh) 2011-03-16 2016-10-19 约翰逊控制技术公司 用于组合能源系统中过充电保护和充电平衡的系统和方法
US20140186659A1 (en) 2012-03-14 2014-07-03 Energy Power Systems, LLC Hybrid battery system for electric and hybrid electric vehicles
GB2501751B (en) 2012-05-03 2015-12-02 Poweroasis Ltd Hybrid battery control
US9118198B2 (en) 2012-12-20 2015-08-25 Nokia Technologies Oy Balancing of battery cells connected in parallel
US20140265554A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Ford Global Technologies, Llc Dual Lithium-Ion Battery System for Electric Vehicles
US9126496B2 (en) * 2013-06-26 2015-09-08 GM Global Technology Operations LLC Control method to bias hybrid battery state-of-charge to improve autostop availability for light-electrification vehicles

Also Published As

Publication number Publication date
US10128528B2 (en) 2018-11-13
EP3090458B1 (en) 2019-02-27
CN105612638A (zh) 2016-05-25
EP3090458A1 (en) 2016-11-09
US20150188188A1 (en) 2015-07-02
WO2015102998A1 (en) 2015-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105612638B (zh) 用于匹配多个蓄电池的组合化学成分
US10862159B2 (en) Free floating battery cell assembly techniques for lithium ion battery module
US9997816B2 (en) Micro-hybrid battery module for a vehicle
CN107107772B (zh) 一种车辆中的电池系统
US8381849B2 (en) Vehicle hybrid energy system
US20140186659A1 (en) Hybrid battery system for electric and hybrid electric vehicles
CN104853949B (zh) 双重功能蓄电池系统与方法
US20130244061A1 (en) Hybrid battery system for electric and hybrid electric vehicles
US11594777B2 (en) Dual energy storage system and starter battery module
US10103367B2 (en) Lithium ion battery module with free floating prismatic battery cells
CN107078261A (zh) 具有牺牲互连件的蓄电池模块的引线框架
CN107210386A (zh) 带单独固定蓄电池单元的蓄电池模块
CN107210415A (zh) 电池模块汇流条连接组件
US20140377596A1 (en) Hybrid battery system for electric and hybrid electric vehicles
D’Arco et al. Energy management of electric road vehicles equipped with supercaps
Lamb The aXcessaustralia hybrid electric project

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20200207

Address after: New York State, USA

Patentee after: JOHNSON CONTROLS TECHNOLOGY Co.

Address before: michigan

Patentee before: JOHNSON CONTROLS TECHNOLOGY Co.