CN109427489A - 超级电容器控制系统和方法 - Google Patents

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H.刘
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Abstract

本发明涉及超级电容器控制系统和方法，车辆的电池和超级电容器系统包括设置在壳体内的锂离子电池（LIB）。所述LIB包含：包括锂的电解质；以及设置在所述电解质中的第一电极和第二电极。超级电容器设置在所述壳体内并且包括：所述电解质；以及设置在所述电解质中的第三电极和第四电极。

Description

超级电容器控制系统和方法
技术领域
本章节中提供的信息是处于总体呈现本公开的背景的目的。在本章节中所描述的范畴内的当前署名的发明人的工作以及在提交时可能不以其他方式有资格构成现有技术的本说明书的方面，既不明确地也不隐含地被承认为抵触本公开的现有技术。
本公开涉及混合动力车辆能量存储系统，并且更具体地涉及用于控制包括电池和超级电容器的组合的能量存储装置的系统和方法。
背景技术
高能量密度的电化学电池单元（诸如锂离子电池）能够被用在多种消费产品和车辆中。可以电气地连接锂离子电池的堆叠使得该堆叠提供比单个锂离子电池更大的总输出。
锂离子电池通常包括第一电极、第二电极、电解质材料和隔膜。一个电极用作正极（或阴极），并且另一电极用作负极或阳极。隔膜和电解质材料设置在第一电极和第二电极之间。电解质传导锂离子并且可以呈固体或液体的形式。锂离子在充电期间从阴极（正极）移动到阳极（负极）。锂离子在放电期间从阳极（负极）移动至阴极（正极）。
发明内容
在一特征中，描述了一种车辆的电池和超级电容器系统。锂离子电池（LIB）设置在壳体内。所述LIB包含：包括锂的电解质；设置在电解质中的第一电极和第二电极。超级电容器设置在壳体内并且包括：电解质；以及设置在电解质中的第三电极和第四电极
在另外的特征中：LIB的第一电极连接到第一节点；LIB的第二电极连接到第二节点；并且电池和超级电容器系统还包括被配置为将超级电容器的第三电极连接到第一节点和从第一节点断开的开关。
在另外的特征中，控制模块被配置为仅当来自LIB和超级电容器的电流小于预定电流时才打开开关。
在另外的特征中，预定电流小于100毫安。
在另外的特征中，第二开关被配置为将超级电容器的第四电极连接到第二节点和从第二节点断开。
在另外的特征中，控制模块被配置为仅当来自LIB和超级电容器的电流流动小于预定电流时才打开开关和第二开关。
在另外的特征中，超级电容器的第四电极直接连接到第二节点。
在另外的特征中，控制模块被配置为响应于自车辆的内燃发动机上一次关停以来的时间段大于预定时间段的确定来打开开关。
在另外的特征中，控制模块被配置为响应于已将点火钥匙从车辆的点火开关移除的确定来打开开关。
在另外的特征中，控制模块被配置为响应于驾驶员座椅上的压力从大于预定压力转换到小于预定压力的确定来打开开关。
在另外的特征中，控制模块被配置为响应于驾驶员座椅上的压力从小于预定压力转换到大于预定压力的确定来关闭开关。
在另外的特征中，起动器致动器模块被配置为选择性地将起动器马达连接到第一节点和第二节点以便发动机起动。
在另外的特征中：LIB的第一电极连接到第一节点；LIB的第二电极连接到第二节点；超级电容器的第三电极连接到第一节点；超级电容器的第四电极连接到第二节点；没有直流（DC）至DC变换器连接在超级电容器的第三电极和第一节点之间；并且没有DC-DC变换器连接在超级电容器的第四电极和第二节点之间。
在另外的特征中：LIB还包括设置在电解质中的第五电极和第六电极；并且超级电容器还包括设置在电解质中的第七电极和第八电极。
在另外的特征中：超级电容器的第三电极和第四电极设置在：LIB的第一电极和第二电极之间，和LIB的第五电极和第六电极之间。
在另外的特征中：LIB的第五电极和第六电极设置在：超级电容器的第三电极和第四电极之间，和超级电容器的第七电极和第八电极之间。
在另外的特征中：第一电极包括锂锰氧化物；并且第二电极包括锂钛氧化物。
在另外的特征中，第三电极和第四电极包括活性炭。
在一个特征中，车辆包括：锂离子电池（LIB），其包含：包括锂的电解质；第一电极，其设置在电解质中并连接到第一节点；以及第二电极，其设置在电解质中并且连接到第二节点；超级电容器，其包括：电解质；以及第三电极，其设置在电解质中并且连接到第一节点；第四电极，其设置在电解质中并连接到第二节点；开关，其被配置为将超级电容器的第三电极连接到第一节点和从第一节点断开；以及控制模块，其被配置为：关闭开关，从而将第三电极连接到第一节点，以便起动内燃发动机；并且仅当来自LIB和超级电容器的电流小于预定电流时才打开开关。
在另外的特征中，预定电流小于100毫安。
本发明包括以下技术方案：
方案1. 一种车辆的电池和超级电容器系统，包括：
壳体；
所述壳体内的锂离子电池（LIB），所述LIB包含：
包括锂的电解质；和
设置在所述电解质中的第一电极和第二电极；和
所述壳体内的超级电容器，所述超级电容器包括：
所述电解质；和
设置在所述电解质中的第三电极和第四电极。
方案2. 根据方案1所述的电池和超级电容器系统，其中：
所述LIB的第一电极连接到第一节点；
所述LIB的第二电极连接到第二节点；和
所述电池和超级电容器系统还包括被配置为将所述超级电容器的第三电极连接到所述第一节点和从所述第一节点断开的开关。
方案3. 根据方案2所述的电池和超级电容器系统，还包括控制模块，其被配置为仅当来自所述LIB和所述超级电容器的电流小于预定电流时才打开所述开关。
方案4. 根据方案3所述的电池和超级电容器系统，其中所述预定电流小于100毫安。
方案5. 根据方案2所述的电池和超级电容器系统，还包括第二开关，其被配置为将所述超级电容器的第四电极连接到所述第二节点和从所述第二节点断开。
方案6. 根据方案5所述的电池和超级电容器系统，还包括控制模块，其被配置为仅当来自所述LIB和所述超级电容器的电流小于预定电流时才打开所述开关和所述第二开关。
方案7. 根据方案2所述的电池和超级电容器系统，其中所述超级电容器的第四电极直接连接到所述第二节点。
方案8. 根据方案2所述的电池和超级电容器系统，还包括控制模块，所述控制模块被配置为响应于自所述车辆的内燃发动机上一次关停起的时间段大于预定时间段的确定来打开所述开关。
方案9. 根据方案2所述的电池和超级电容器系统，还包括控制模块，所述控制模块被配置为响应于已经从所述车辆的点火开关移除点火钥匙的确定来打开所述开关。
方案10. 根据方案2所述的电池和超级电容器系统，还包括控制模块，所述控制模块被配置为响应于驾驶员座椅上的压力从大于预定压力转换到小于所述预定压力的确定来打开所述开关。
方案11. 根据方案2所述的电池和超级电容器系统，还包括控制模块，所述控制模块被配置为响应于驾驶员座椅上的压力从小于预定压力转换到大于所述预定压力的确定来关闭所述开关。
方案12. 一种系统，包括：
根据方案2所述的电池和超级电容器系统；和
起动器致动器模块，其被配置为选择性地将起动器马达连接到所述第一节点和所述第二节点以便发动机起动。
方案13. 根据方案1所述的电池和超级电容器系统，其中：
所述LIB的第一电极连接到第一节点；
所述LIB的第二电极连接到第二节点；
所述超级电容器的第三电极连接到所述第一节点；
所述超级电容器的第四电极连接到所述第二节点；
没有直流（DC）至DC变换器连接在所述超级电容器的第三电极和所述第一节点之间；和
没有DC至DC变换器连接在所述超级电容器的第四电极和所述第二节点之间。
方案14. 根据方案1所述的电池和超级电容器系统，其中：
所述LIB还包括设置在所述电解质中的第五电极和第六电极；和
所述超级电容器还包括设置在所述电解质中的第七电极和第八电极。
方案15. 根据方案14所述的电池和超级电容器系统，其中，所述超级电容器的第三电极和第四电极设置在：所述LIB的第一电极和第二电极之间；以及所述LIB的第五电极和第六电极之间。
方案16. 根据方案15所述的电池和超级电容器系统，其中，所述LIB的第五电极和第六电极设置在：所述超级电容器的第三电极和第四电极之间；以及所述超级电容器的第七电极和第八电极之间。
方案17. 根据方案1所述的电池和超级电容器系统，其中：
所述第一电极包括锂锰氧化物；和
所述第二电极包括锂钛氧化物。
方案18. 根据方案1所述的电池和超级电容器系统，其中，所述第三电极和所述第四电极包括活性炭。
方案19. 一种车辆系统，包括：
锂离子电池（LIB），其包含：
包括锂的电解质；
第一电极，其设置在所述电解质中并连接到第一节点；和
第二电极，其设置在所述电解质中并连接到第二节点；
超级电容器，其包括：
所述电解质，和
第三电极，其设置在所述电解质中并连接到所述第一节点；
第四电极，其设置在所述电解质中并连接到所述第二节点；
开关，其被配置为将所述超级电容器的第三电极连接到所述第一节点和从所述第一节点断开；和
控制模块，其被配置为：
关闭所述开关，从而将所述第三电极连接到所述第一节点，以便起动内燃发动机；和
仅当来自所述LIB和所述超级电容器的电流小于预定电流时才打开所述开关。
方案20. 根据方案19所述的电池和超级电容器系统，其中，所述预定电流小于100毫安。
根据具体实施方式、权利要求和附图，本公开的其他适用领域将变得显而易见。具体实施方式和具体示例仅旨在说明的目的，且不旨在限制本公开的范围。
附图说明
根据具体实施方式和附图，将更加全面地理解本公开，附图中：
图1是示例车辆系统的功能框图；
图2是包括示例电池和超级电容器系统的功能框图；
图3-4包括包含单层锂离子电池（LIB）和单层超级电容器的示例图；和
图5-7包括包含多层LIB和多层超级电容器的示例图。
在附图中，附图标记可被再次使用以标识相似和/或等同的元件。
具体实施方式
车辆可包括具有一层或多层的锂离子电池（LIB）。第一部件供应商可供应LIB。车辆也可以包括与LIB连接的超级电容器。超级电容器也可以包括一层或多层。例如，超级电容器可被用于在发动机起动期间向起动器供应电流，和限制用于发动机起动的从LIB耗用的电流。然而，超级电容器自放电，并且因此当LIB不接收功率（例如，经由再生制动或经由交流发电机）时可从LIB取得功率。
第二部件供应商可供应超级电容器。车辆制造商或第三部件供应商可以将LIB与超级电容器整合在一起。根据本公开，超级电容器和LIB包括相同的电解质并且在壳体内被一起实现。这可减少包括超级电容器和LIB的包装的成本。
超级电容器和LIB并联连接。一个或多个开关被配置为允许超级电容器与LIB断开连接。
控制模块在无负荷或低负荷条件下使超级电容器与LIB断开连接。这防止超级电容器过度消耗来自LIB的电荷。例如，当发动机已经关闭预定时间段时，当点火钥匙不存在于点火开关中时，或当接收到（例如经由点火钥匙或按钮）关停发动机的驾驶员输入时，控制模块可使超级电容器断开连接。额外地或替代性地，在发动机关闭时驾驶员离开车辆的驾驶员座椅时，或者在发动机关闭时物体（例如，钥匙式终端（key fob）、移动电子装置）离开车辆周围的预定区域时，控制模块可使超级电容器断开连接。
控制模块将超级电容器与LIB连接以便起动发动机。例如，当点火钥匙被插入点火开关中时，当物体（例如钥匙式终端、移动电子装置）进入预定区域时，当驾驶员坐在车辆的驾驶员座椅上时，或者当接收到（例如经由点火钥匙或按钮）起动发动机的驾驶员输入时，控制模块可以连接超级电容器。
现在参考图1，呈示示例车辆系统100的功能框图。发动机102燃烧空气/燃料混合物以产生用于车辆的驱动扭矩。空气通过节气门106被吸入进气歧管104中。节气门106调节进入进气歧管104的空气流动。进气歧管104内的空气被吸入发动机102的一个或多个气缸（诸如气缸108）。
一个或多个燃料喷射器（诸如燃料喷射器110）喷射燃料，所述燃料与空气混合以形成空气/燃料混合物。在各种实施方式中，可以为发动机102的每个气缸提供一个燃料喷射器。燃料喷射器可与电子或机械燃料喷射系统、汽化器的喷嘴或端口或其他燃料喷射系统相关联。可以控制燃料喷射器以提供用于燃烧的期望的空气/燃料混合物，诸如化学计量的空气/燃料混合物。
进气门112打开以允许空气进入气缸108。活塞（未示出）压缩气缸108内的空气/燃料混合物。在一些发动机系统中，火花塞114发起气缸108内的空气/燃料混合物的燃烧。在其他类型的发动机系统（诸如柴油发动机系统）中，可以在没有火花塞114的情况下发起燃烧。
空气/燃料混合物的燃烧向可旋转地驱动曲轴（未示出）的活塞施加力。发动机102经由曲轴输出扭矩。飞轮120联接到曲轴并与曲轴一起旋转。由发动机102输出的扭矩经由扭矩传递装置124选择性地传递到变速器122。更具体地，扭矩传递装置124选择性地将变速器122联接到发动机102和使变速器122从发动机102脱离。扭矩传递装置124可包括例如扭矩变换器和/或一个或多个离合器。变速器122可包括例如手动变速器、自动变速器、半自动变速器、自动-手动变速器或其他合适类型的变速器。
通过空气/燃料混合物的燃烧产生的废气经由排气门126从气缸108排出。废气从气缸被排至排气系统128。排气系统128可在废气从排气系统128被排出之前处理废气。虽然一个进气和排气门被示出和描述为与气缸108相关联，但是多于一个进气和/或排气门可与发动机102的每个气缸相关联。
发动机控制模块（ECM）130控制发动机102的扭矩输出。仅举例，ECM 130可以经由各种发动机致动器控制发动机102的扭矩输出。发动机致动器可包括例如节气致动器模块132、燃料致动器模块134和火花致动器模块136。发动机102也可以包括一个或多个其他发动机致动器，并且ECM 130可以控制其他发动机致动器。
每个发动机致动器基于来自ECM 130的信号控制操作参数。仅举例，基于来自ECM的相应信号，节气致动器模块132可以控制节气门106的打开，燃料致动器模块134可以控制燃料喷射的量和正时，并且火花致动器模块136可以控制点火正时。
ECM 130可以基于例如驾驶员输入和各种其他输入控制发动机102的扭矩输出。其他输入可包括例如来自变速器系统的输入、来自混合控制系统的输入、来自稳定性控制系统的输入、来自底盘控制系统的输入以及来自其他合适的车辆系统的输入。
驾驶员输入可包括例如加速器踏板位置（APP）、制动器踏板位置（BPP）和车辆操作命令。APP传感器142测量加速器踏板（未示出）的位置，并基于加速器踏板的位置生成APP。BPP传感器144测量制动器踏板（未示出）的位置，并基于制动器踏板的位置生成BPP。
可经由例如点火钥匙、一个或多个点火按钮/开关，和/或一个或多个合适的车辆点火系统输入148的致动作出车辆操作命令。在具有手动变速器的车辆中，向ECM 130提供的驾驶员输入也可包括离合器踏板位置（CPP）。CPP传感器150测量离合器踏板（未示出）的位置，并基于离合器踏板的位置生成CPP。
在一些实施方式中，APP传感器142、BPP传感器144和CPP传感器150可测量相关联的踏板的位置，并基于相关联的踏板的测得的位置分别生成APP、BPP和CPP信号。在其他实施方式中，APP传感器142、BPP传感器144和CPP传感器150中的每一个均可以包括一个或多个开关，并且可以分别生成APP、BPP和CPP，从而指示相关联的踏板是否被致动远离预定的休止位置。当示出和描述APP传感器142、BPP传感器144和CPP传感器150时，可提供一个或多个额外的APP、BPP和/或CPP传感器。
车辆速度传感器152测量车辆的速度并生成车辆速度信号。仅举例，车辆速度传感器152可以基于变速器输出轴速度（TOSS）、一个或多个车轮速度，和/或车辆速度的其他合适的测量来生成车辆速度。ECM 130也可以接收由其他传感器155测得的操作参数，诸如废气中的氧气、发动机速度、发动机冷却剂温度、进气温度、质量空气流率、油温度、歧管绝对压力和/或其他合适的参数。
当接收到车辆熄火命令（例如，点火钥匙或按钮被转换到OFF（关））时，ECM 130选择性地关停发动机102。仅举例，当接收到车辆熄火命令时，ECM 130可以禁用燃料的喷射、禁用火花的提供，并执行其他发动机熄火操作以关停发动机102。
当接收到车辆起动命令（例如，点火钥匙被转换到ON（开））时，起动器致动器模块164致动诸如螺线管的起动器马达致动器162。起动器马达致动器163的致动使起动器马达160与发动机102接合。起动器马达160可接合飞轮120或驱动曲轴的旋转的其他合适的部件。
当接收到车辆起动命令时，起动器致动器模块164也向起动器马达160施加功率（电流）。仅举例，起动器致动器模块164可包括起动继电器。向起动器马达160施加功率驱动起动器马达160的旋转。起动器马达160的旋转驱动发动机102的旋转。驱动曲轴的旋转以起动发动机102可以被称为发动机开动。
当发动机速度大于预定速度时，起动器马达160可以自动地脱离发动机102，或者起动器马达致动器162可以使起动器马达160与发动机102脱离。当发动机速度大于预定速度时，起动器致动器模块164中断通向起动器马达160的电流。仅举例，预定速度可以是近似700 rpm或其他合适的速度。由电池和超级电容器系统190向起动器马达160提供电流，这将在下文进一步讨论。
虽然提供了车辆起动命令和车辆熄火命令的示例，但是也可以针对自动停车/起动事件和/或其他事件起动和关停发动机102。当满足一个或多个预定的自动停车标准并且尚未命令车辆熄火时（例如，当点火钥匙保持ON时），ECM 130可以关闭发动机102以实现自动停车/起动事件的自动停车部分。当满足一个或多个预定的自动起动标准并且尚未命令车辆起动时，ECM 130起动发动机102以实现自动停车/起动事件的自动起动部分。ECM 130可以例如基于APP、BPP、车辆速度、CPP、电池和超级电容器系统190的一个或多个参数，和/或一个或多个其他合适的参数来发起自动停车事件和自动起动事件。仅举例，当制动器踏板被下压并且车辆速度小于预定速度时，ECM 130可发起自动停车事件。当发动机102关停以实现自动停车事件时，ECM 130可在制动器踏板被释放时选择性地发起自动起动事件。
在各种实施方式中，车辆可包括被动进入模块170。被动进入模块170经由一个或多个天线无线地通信，并且无线地检测物体在车辆的预定距离内的存在。该物体可以包括例如钥匙式终端、移动装置（例如，蜂窝电话，平板电脑等）。当在车辆的预定距离内检测到物体时，被动进入模块170可解锁车辆的门和/或执行一个或多个其他动作。
车辆可包括驾驶员座椅传感器174，其测量施加到车辆的驾驶员座椅的就座表面的压力。驾驶员座椅传感器174可以例如在驾驶员座椅下方或其内被实现。当施加到驾驶员座椅的就座表面的压力大于预定压力时，ECM 130（或其他模块）可以确定驾驶员在驾驶员座椅上就座。
现在参考图2，呈示包括电池和超级电容器系统190的功能框图。电池和超级电容器系统190包括锂离子电池（LIB）204、超级电容器208和第一开关212。超级电容器也能够被称为超大容量电容器。尽管图2中示出包括单层LIB和单层超级电容器的电池和超级电容器系统190的示例，但如下文进一步讨论的那样，电池和超级电容器系统190可包括具有两层或更多层的LIB和/或具有两层或更多层的超级电容器。
LIB 204的第一部分（例如，第一电极）连接到正节点216。LIB 204的第二部分（例如，第二电极）连接到负节点220。第一开关212被配置为将超级电容器208的第一部分（例如，第一电极）连接到正节点216和从正节点216断开。超级电容器208的第二部分（例如，第二电极）可以连接到负节点220。在各种实施方式中，可以包括第二开关224，其中第二开关224被配置为将超级电容器208的第二部分连接到负节点220和从负节点220断开。在超级电容器208与正节点216和负节点220之间不需要（并且因此不包括）直流（DC）到DC（DC/DC）变换器。
为了起动发动机102，起动器致动器模块164向起动器马达160施加来自正节点216和负节点220的功率。例如，起动器马达160可以直接连接到负节点220。起动器致动器模块164可以将起动器马达160连接到正节点216，从而向起动器马达160施加功率，以便起动发动机102。
开关控制模块228控制第一开关212的切换。在也包括第二开关224的实施方式中，开关控制模块228也控制第二开关224的切换。第一开关212和第二开关224在没有负荷开关的情况下断开（打开），并且被配置为当通过（多个）开关的电流小于预定电流时能够（例如，仅仅）由开关控制模块228打开。在各种实施方式中，当电流小于预定电流时，开关控制模块228可仅打开第一开关212和第二开关224。可以使用电流传感器测量电流。仅举例，预定电流可以是10毫安（mA）、50 mA、100 mA，或指示起动器马达160不从电池和超级电容器系统190取得电流的其他合适的电流。第一开关212和第二开关224可以是例如绝缘栅双极型晶体管（IGBT）或其他适合类型的开关。
开关控制模块228在起动发动机102之前关闭第一开关212和第二开关224，或者关闭第一开关212和第二开关224以便起动发动机102。例如，在车辆熄火的情况下，响应于经由点火钥匙、按钮或开关的用户致动接收到车辆起动命令，开关控制模块228关闭第一开关212和第二开关224。额外地或替代性地，响应于点火钥匙插入车辆的点火开关中，开关控制模块228可关闭第一开关212和第二开关224。额外地或替代性地，响应于驾驶员座椅传感器174所测得的压力从小于预定压力转换到大于预定压力，开关控制模块228可关闭第一开关212和第二开关224。由驾驶员座椅传感器174所测得的压力从小于预定压力转换到大于预定压力可以指示驾驶员已经在驾驶员座椅上坐下。可以校准预定压力并且其可以大于零。额外地或替代性地，响应于来自被动进入模块170的指示物体处于车辆的预定距离内的信号，开关控制模块228可以关闭第一开关212和第二开关224。在各种实施方式中，开关控制模块228可接收来自被动进入模块170的信号和来自另一模块（例如，ECM 130）和/或网络（诸如控制器局域网络（CAN）或其他类型的网络）的来自驾驶员座椅传感器的压力。
开关控制模块228维持第一开关212和第二开关224关闭直到打开第一开关212和第二开关224。在关闭第一开关212和第二开关224之后，例如当发动机速度为零（即，发动机102关停）时，开关控制模块228可以接下来打开第一开关212和第二开关224。额外地或替代性地，在车辆起动的情况下，响应于经由点火钥匙、按钮或开关的用户致动接收到车辆熄火命令，开关控制模块228可以打开第一开关212和第二开关224。额外地或替代性地，响应于车辆的点火开关内的点火钥匙的移除，开关控制模块228可以打开第一开关212和第二开关224。额外地或替代性地，当发动机102已经被关停至少预定时间段时，开关控制模块228可以打开第一开关212和第二开关224。预定时间段大于零并且可以是可校准的。仅举例，预定时间段可以是5分钟或者其他合适的时间段。额外地或替代性地，响应于由驾驶员座椅传感器174所测得的压力从大于预定压力转换到小于预定压力，开关控制模块228可以打开第一开关212和第二开关224。由驾驶员座椅传感器174所测得的压力从大于预定压力转换到小于预定压力可以指示驾驶员已经离开驾驶员座椅。额外地或替代性地，响应于来自被动进入模块170的指示物体已经离开车辆的预定距离的信号，开关控制模块228可以打开第一开关212和第二开关224。
虽然上文讨论了控制第一开关212和第二开关224的开关控制模块228的示例，但是开关控制模块228可以如上文所述的那样仅控制第一开关212或仅控制第二开关224。
图3和图4是包括作为单层LIB的LIB 204和作为单层超级电容器的超级电容器208的示例图。LIB 204包括第一电极304、第二电极308和电解质312。LIB 204的单层包括第一电极304和第二电极308。电解质312可以是水性或非水性的。电解质312可包括例如一种或多种锂盐以及一种或多种溶剂，诸如一种或多种有机溶剂。电解质312也可以包括一种或多种其他添加剂。
第一电极304包括第一电流导体316和第一电极材料320。第一电极材料320可以在一个或多个侧面上或围绕第一电流导体316实现。第一电流导体316可包括例如铝或其他合适的材料。第一电流导体316连接到正节点216。第一电极材料320可包括例如锂锰氧化物（LMO）或其他合适类型的电极材料。
第二电极308包括第二电流导体324和第二电极材料328。第二电极材料328可以在一个或多个侧面上或围绕第二电流导体324实现。第二电流导体324可包括例如铜或其他合适的材料。第二电流导体324连接到负节点220。第二电极材料328可包括例如锂钛氧化物（LTO）或其他合适类型的电极材料。第一电极304、第二电极308和电解质312可以被装纳在电池壳体内。
超级电容器208包括第一电极332、第二电极336和电解质312。超级电容器208的单层包括第一电极332和第二电极336。超级电容器208的电解质与LIB 204中所包括的电解质相同。在各种实施方式中，电解质可以不同于LIB 204中所包括的电解质。使用相同的电解质可以减少LIB 204和超级电容器208的总成本。
第一电极332包括第一电流导体340和第一电极材料344。第一电极材料344可以在一个或多个侧面上或围绕第一电流导体340实现。第一电流导体340可包括例如铝或其他合适的材料。第一电流导体316可以（或应该）是与第一电流导体340相同的材料。第一电流导体340经由第一开关212连接到正节点216。第一电极材料344可包括例如活性炭（AC）或其他合适类型的电极材料。
第二电极336包括第二电流导体348和第二电极材料352。第二电极材料352可以在一个或多个侧面上或围绕第二电流导体348实现。第二电流导体348可包括例如铜或其他合适的材料。第二电流导体348可以（或应该）是与第二电流导体324相同的材料。第二电流导体348连接到负节点220。第二电流导体324可以直接连接到负节点220或经由第二开关224连接到负节点220。第二电极材料352可包括例如AC或其他适合类型的电极材料。第二电极材料352可以与第一电极材料344相同。第一电极332、第二电极336和电解质312可被装纳在超级电容器壳体内。
LIB 204（包括电池壳体）和超级电容器208（包括超级电容器壳体）可以在单独的壳体中单独地实现（即，隔离）。在各种实施方式中，电池壳体和超级电容器壳体可以在共用壳体360内一起实现。
如图4中所示，由于LIB 204和超级电容器208两者均使用电解质312，所以可以省略电池壳体和超级电容器壳体。LIB 204的第一电极304和第二电极308可以连同超级电容器208的第一电极332和第二电极336一起设置在壳体360内的电解质312中。
如上文所述，虽然上文讨论了单层LIB和单层超级电容器的示例，但是LIB可包括多层和/或超级电容器可包括多层。多层LIB的层并联连接。多层超级电容器的层并联连接，并且超级电容器电极经由第一开关212连接到正节点216和/或经由第二开关224连接到负节点220。
例如，图5和图6是包括多层LIB和多层超级电容器的示例图。LIB的每层均包括一对电极。超级电容器的每层均包括一对电极。LIB 204的一个或多个额外层可以并联连接。例如，第二对LIB电极可以与LIB 204的电极并联连接。第二对LIB电极包括第一电极404和第二电极408。
第一电极404包括第一电流导体416和第一电极材料420。第一电极材料420可以在一个或多个侧面上或围绕第一电流导体416实现。第一电流导体416可包括例如铝或其他合适的材料。第一电流导体416可以是与第一电流导体316相同的材料。第一电流导体416连接到第一电流导体316和正节点216。第一电极材料420可包括例如LMO或其他合适类型的电极材料。第一电极材料420可以是与第一电极材料320相同的材料。
第二电极408包括第二电流导体424和第二电极材料428。第二电极材料428可以在一个或多个侧面上或围绕第二电流导体424实现。第二电流导体424可包括例如铜或其他合适的材料。第二电流导体424可以是与第二电流导体324相同的材料。第二电流导体424连接到第二电流导体324和负节点220。第二电极材料428可包括例如LTO或其他合适类型的电极材料。第二电极材料428可以是与第二电极材料328相同的材料。
尽管示出包括两层的LIB 204的示例，但是LIB 204可包括一个或多个额外层，如由省略号所指示的那样。一个或多个额外层与LIB 204的其他层并联连接。LIB 204的所有层的电极和电解质可被装纳在电池壳体412内。
除了包括多层的LIB 204之外或替代包括多层的LIB 204，超级电容器208可包括多层。例如，第二层与超级电容器208的第一层并联连接。第二层包括第一电极454和第二电极458。在图5和图6中，超级电容器208的电解质312与LIB 204中所包括的电解质312相同。使用相同的电解质可以减少总成本。然而，超级电容器208的电解质可以不同于LIB 204的电解质。
第一电极454包括第一电流导体462和第一电极材料466。第一电极材料466可以在一个或多个侧面上或围绕第一电流导体462实现。第一电流导体462可包括例如铝或其他合适的材料。第一电流导体462可以是与第一电流导体340相同的材料。第一电流导体462经由第一开关212连接到正节点216。第一电极材料466可包括例如AC或其他合适类型的电极材料。第一电极材料466可以是与第一电极材料344相同的材料。
第二电极458包括第二电流导体470和第二电极材料474。第二电极材料474可以在一个或多个侧面上或围绕第二电流导体470实现。第二电流导体470可包括例如铜或其他合适的材料。第二电流导体470可以是与第二电流导体324相同的材料。第二电流导体470连接到第二电流导体324和负节点220。第二电流导体470可以直接连接到负节点220或经由第二开关224连接到负节点220。第二电极材料474可包括例如AC或其他合适类型的电极材料。第二电极材料474可以与第一电极材料466相同。
尽管示出包括两层的超级电容器208的示例，但是超级电容器208可包括一个或多个额外层，如由省略号所指示的那样。一个或多个额外层与超级电容器208的其他层并联连接。超级电容器208的电极和电解质312可被装纳在超级电容器壳体478内。
然而，如图6中所示，由于LIB 204和超级电容器208两者均使用电解质312，所以可以省略电池壳体和超级电容器壳体478。LIB 204的电极和超级电容器208的电极可以一起设置在壳体360内的电解质312中。
在各种实施方式中，如图7中所示，超级电容器208的电极和LIB 204的电极可以相互混杂。例如，超级电容器208的层（包括一对电极）可以设置在LIB 204的层（包括一对电极）之间，和/或LIB 204的层（包括一对电极）可以设置在超级电容器208的层（包括一对电极）之间。相互混杂的结构也能够增加（multiply）。
前述描述本质上仅仅是说明性的，并且不以任何方式旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导能够以多种形式实现。因此，虽然本公开包括具体示例，但是本公开的真实范围不应如此局限，因为在研究附图、说明书和以下权利要求时，其他改型将变得显而易见。应当理解的是，方法内的一个或多个步骤可以以不同的顺序（或同时地）执行，而不改变本公开的原理。此外，尽管上文每个实施例均被描述为具有某些特征，但是关于本公开的任何实施例描述的那些特征中的任何一个或多个均能够在任何其他实施例中实现和/或与任何其他实施例的特征组合，即使没有明确描述该组合。换言之，所描述的实施例不是相互排斥的，并且一个或多个实施例与彼此的排列依然在本公开的范围内。
使用各种术语来描述元件之间（例如，模块、电路元件、半导体层等之间）的空间和功能关系，这些术语包括“连接”、“接合”、“联接”“相邻”、“邻近”“在…顶部上”、“在…之上”、“在…之下”以及“设置”。当上述公开内容中描述第一元件和第二元件之间的关系时，除非被明确地描述为“直接”，否则该关系能够是其中在第一元件和第二元件之间不存在其他中间元件的直接关系，而且也能够是其中在第一元件和第二元件之间存在（或者空间上或者功能上）一个或多个中间元件的间接关系。如本文所使用的，短语A、B和C中的至少一者应被解释为使用非排他性逻辑“或”来意指逻辑（A或B或C），并且不应被解释为意指“A中的至少一个、B中的至少一个和C中的至少一个”。
在附图中，如由箭头头部所指示的箭头的方向通常表明图示所讨论的信息（诸如数据或指令）的流。例如，当元件A和元件B交换多种信息，而且从元件A传输到元件B的信息与图示有关时，箭头可以从元件A指向元件B。该单向箭头并不意味着没有其他信息从元件B传输到元件A。此外，对于从元件A发送到元件B的信息，元件B可以向元件A发送对该信息的请求或接收信息的确认。
在包括下文的限定的本申请中，术语“模块”或术语“控制器”可以用术语“电路”来替换。术语“模块”可以指代以下项、是以下项的一部分或包括以下项：专用集成电路（ASIC）；数字电路、模拟电路或混合模拟/数字分立电路；数字集成电路、模拟集成电路或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列（FPGA）；执行代码的处理器电路（共享的、专用的或成组的）；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路（共享的、专用的或成组的）；提供所描述的功能的其他合适的硬件部件；或上述的一些或全部的组合（诸如在系统芯片中）。
模块可包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可包括连接到局域网（LAN）、因特网、广域网（WAN）或其组合的有线或无线接口。本公开的任何给定模块的功能可以分布在经由接口电路连接的多个模块当中。例如，多个模块可以允许负荷平衡。在另一示例中，服务器（也被称为远程或云）模块可以代表客户端模块实现一些功能。
如上文所使用的那样，术语代码可包括软件、固件和/或微代码，并且可以指代程序、例程、功能、类、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路涵盖执行来自多个模块的一些或所有代码的单个处理器电路。术语组处理器电路涵盖与额外的处理器电路组合执行来自一个或多个模块的一些或所有代码的处理器电路。对多个处理器电路的引用涵盖分立裸片上的多个处理器电路、单个裸片上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个芯、单个处理器电路的多个线程，或上述的组合。术语共享存储器电路涵盖存储来自多个模块的一些或所有代码的单个存储器电路。术语组存储器电路涵盖与额外的存储器组合存储来自一个或多个模块的一些或所有代码的存储器电路。
术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。如本文中所使用的那样，术语计算机可读介质不涵盖通过介质（诸如载波）传播的瞬时电信号或电磁信号；因此，术语计算机可读介质可以被认为是有形的和非瞬时的。非瞬时、有形的计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器电路（诸如闪速存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路，或掩模只读存储器电路）、易失性存储器电路（诸如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路）、磁存储介质（诸如模拟或数字磁带或硬盘驱动器）和光学存储介质（诸如CD、DVD或蓝光光盘）。
本申请中所描述的装置和方法可以由通过配置通用计算机来执行体现在计算机程序中的一个或多个具体功能而创建的专用计算机部分地或完全地实现。上文描述的功能块、流程图组成部分和其他元素用作软件规范，其能够通过熟练技术人员或程序员的日常工作转换为计算机程序。
计算机程序包括存储在至少一个非瞬时的有形的计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序也可以包括或依赖于存储的数据。计算机程序可涵盖与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统（BIOS）、与专用计算机的具体装置交互的装置驱动器、一个或多个操作系统、用户应用、后台服务、后台应用等。
计算机程序可包括：（i）待解析的描述性文本，诸如HTML（超文本标记语言）、XML（可扩展标记语言）或JSON（JavaScript对象表示法）（ii）汇编代码，（iii）由编译器从源代码生成的目标代码，（iv）由解释器执行的源代码，（v）由即时编译器编译和执行的源代码等。仅作为示例，可以使用来自包括以下语言的语法来编写源代码：C、C ++、C＃、ObjectiveC、Swift，Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Java®、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、Javascript®、HTML5（超文本标记语言第5版）、Ada、ASP（动态服务器页面）、PHP（PHP：超文本预处理器）、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、Flash®、Visual Basic®、Lua、MATLAB、SIMULINK和Python®。
权利要求中所陈述的元件都不旨在是35 U.S.C.§112（f）的含义内的器件加功能元件（means-plus-function element），除非使用短语“用于...的器件”或在方法权利要求的情况下使用短语“用于...的操作”或“用于...的步骤”来明确陈述元件。

Claims (10)

1.一种车辆的电池和超级电容器系统，包括：
壳体；
所述壳体内的锂离子电池（LIB），所述LIB包含：
包括锂的电解质；和
设置在所述电解质中的第一电极和第二电极；和
所述壳体内的超级电容器，所述超级电容器包括：
所述电解质；和
设置在所述电解质中的第三电极和第四电极。
2.根据权利要求1所述的电池和超级电容器系统，其中：
所述LIB的第一电极连接到第一节点；
所述LIB的第二电极连接到第二节点；和
所述电池和超级电容器系统还包括被配置为将所述超级电容器的第三电极连接到所述第一节点和从所述第一节点断开的开关。
3.根据权利要求2所述的电池和超级电容器系统，还包括控制模块，其被配置为仅当来自所述LIB和所述超级电容器的电流小于预定电流时才打开所述开关。
4.根据权利要求3所述的电池和超级电容器系统，其中所述预定电流小于100毫安。
5.根据权利要求2所述的电池和超级电容器系统，还包括第二开关，其被配置为将所述超级电容器的第四电极连接到所述第二节点和从所述第二节点断开。
6.根据权利要求5所述的电池和超级电容器系统，还包括控制模块，其被配置为仅当来自所述LIB和所述超级电容器的电流小于预定电流时才打开所述开关和所述第二开关。
7.根据权利要求2所述的电池和超级电容器系统，其中所述超级电容器的第四电极直接连接到所述第二节点。
8.根据权利要求2所述的电池和超级电容器系统，还包括控制模块，所述控制模块被配置为响应于自所述车辆的内燃发动机上一次关停起的时间段大于预定时间段的确定来打开所述开关。
9. 一种系统，包括：
根据权利要求2所述的电池和超级电容器系统；和
起动器致动器模块，其被配置为选择性地将起动器马达连接到所述第一节点和所述第二节点以便发动机起动。
10.一种车辆系统，包括：
锂离子电池（LIB），其包含：
包括锂的电解质；
第一电极，其设置在所述电解质中并连接到第一节点；和
第二电极，其设置在所述电解质中并连接到第二节点；
超级电容器，其包括：
所述电解质，和
第三电极，其设置在所述电解质中并连接到所述第一节点；
第四电极，其设置在所述电解质中并连接到所述第二节点；
开关，其被配置为将所述超级电容器的第三电极连接到所述第一节点和从所述第一节点断开；和
控制模块，其被配置为：
关闭所述开关，从而将所述第三电极连接到所述第一节点，以便起动内燃发动机；和
仅当来自所述LIB和所述超级电容器的电流小于预定电流时才打开所述开关。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11340299B2 (en) 2017-08-24 2022-05-24 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for monitoring of a hybrid energy storage device

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109427489A (zh) 2017-08-24 2019-03-05 通用汽车环球科技运作有限责任公司 超级电容器控制系统和方法
WO2019204964A1 (en) 2018-04-23 2019-10-31 GM Global Technology Operations LLC Hybrid electrodes and electrochemical cells and modules utilizing the same
US11239469B2 (en) 2018-06-01 2022-02-01 GM Global Technology Operations LLC Pre-lithiation of anodes for high performance capacitor assisted battery
US11479080B2 (en) 2018-10-19 2022-10-25 Systematic Power Manufacturing, Llc Hybrid energy power module for mobile electrical devices
US12031511B2 (en) 2019-03-13 2024-07-09 Systematic Power Manufacturing, Llc On-board starting module for vehicle engine
US12040654B2 (en) 2019-03-13 2024-07-16 Systematic Power Manufacturing, Llc On-board starting module for vehicle engine
KR102702870B1 (ko) 2019-08-14 2024-09-05 삼성전자주식회사 개구부를 포함하는 전자장치
CN112736298B (zh) 2019-10-15 2024-08-09 通用汽车环球科技运作有限责任公司 电压改变的混合型电化学电池设计
CN112670559A (zh) 2019-10-15 2021-04-16 通用汽车环球科技运作有限责任公司 固态电解质和制备其的方法
CN112768811B (zh) 2019-11-01 2024-09-24 通用汽车环球科技运作有限责任公司 具有混合型结构的电容器辅助的电化学装置
US11784010B2 (en) 2019-11-15 2023-10-10 GM Global Technology Operations LLC Electrode including capacitor material disposed on or intermingled with electroactive material and electrochemical cell including the same
CN112820952A (zh) 2019-11-15 2021-05-18 通用汽车环球科技运作有限责任公司 电容器辅助的电池模块和系统
US12034131B2 (en) 2021-06-11 2024-07-09 Systematic Power Manufacturing, Llc Stand-by power module for vehicle engine

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102263312A (zh) * 2010-05-28 2011-11-30 现代自动车株式会社 储电系统
CN202628356U (zh) * 2012-06-08 2012-12-26 汤如法 一种车辆发动机的辅助启动装置
CN203381507U (zh) * 2013-05-30 2014-01-08 重庆市星海电子有限公司 新型汽车启动蓄能装置
CN204937019U (zh) * 2015-09-02 2016-01-06 慈溪市源顺光电科技有限公司 一种汽车应急启动系统
CN205178537U (zh) * 2015-10-09 2016-04-20 中国第一汽车股份有限公司 一种车用超级电容器和铅酸电池复合电源
CN107039711A (zh) * 2015-03-25 2017-08-11 通用汽车环球科技运作有限责任公司 单个贮袋中的锂离子电池和电容器混合系统

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4473815A (en) * 1981-11-12 1984-09-25 Miller Sr Richard C Battery control and alarm system for vehicles
JP5085651B2 (ja) * 2006-07-31 2012-11-28 エルジー・ケム・リミテッド キャパシタ−バッテリー構造のハイブリッド型電極アセンブリー
US7806095B2 (en) 2007-08-31 2010-10-05 Vanner, Inc. Vehicle starting assist system
US8209082B2 (en) 2007-11-09 2012-06-26 Spx Corporation Method and apparatus for monitoring battery drain and starter current
US7963264B2 (en) 2008-06-25 2011-06-21 GM Global Technology Operations LLC Engine cranking system and method
JP5787997B2 (ja) 2011-05-31 2015-09-30 日立オートモティブシステムズ株式会社 電池システム監視装置
WO2013138380A2 (en) * 2012-03-13 2013-09-19 Maxwell Technologies, Inc. Capacitor and battery combination
US9203118B2 (en) * 2013-04-09 2015-12-01 GM Global Technology Operations LLC Capacitive communication layer for cell integrated battery management system
CN103390764A (zh) 2013-08-02 2013-11-13 清华大学 容量可恢复锂离子电池
CN105097289B (zh) 2014-05-19 2020-12-04 清华大学 混合储能器件
US10060985B2 (en) 2015-07-15 2018-08-28 GM Global Technology Operations LLC System and method for monitoring temperatures of components of an ultra-capacitor system used with an auto start/stop system
WO2017206095A1 (en) 2016-06-01 2017-12-07 GM Global Technology Operations LLC Lithium ion battery and capacitor hybridization in material and electrode level
US10693176B2 (en) 2016-07-28 2020-06-23 GM Global Technology Operations LLC Hybrid cell design of alternatively stacked or wound lithium ion battery and capacitor electrodes
US10637040B2 (en) 2016-07-28 2020-04-28 GM Global Technology Operations LLC Blended or multi-coated electrodes for lithium ion battery and capacitor hybrid system
DE112017006346T5 (de) 2017-01-19 2019-08-29 GM Global Technology Operations LLC Hybride aktive Materialien für Batterien und Kondensatoren
US10597783B2 (en) 2017-03-28 2020-03-24 GM Global Technology Operations LLC Lithium cell electrode using surface-modified copper foil current collector
CN109427489A (zh) 2017-08-24 2019-03-05 通用汽车环球科技运作有限责任公司 超级电容器控制系统和方法
CN109435672B (zh) 2017-08-24 2022-12-02 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于监测混合能量存储装置的系统和方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102263312A (zh) * 2010-05-28 2011-11-30 现代自动车株式会社 储电系统
CN202628356U (zh) * 2012-06-08 2012-12-26 汤如法 一种车辆发动机的辅助启动装置
CN203381507U (zh) * 2013-05-30 2014-01-08 重庆市星海电子有限公司 新型汽车启动蓄能装置
CN107039711A (zh) * 2015-03-25 2017-08-11 通用汽车环球科技运作有限责任公司 单个贮袋中的锂离子电池和电容器混合系统
CN204937019U (zh) * 2015-09-02 2016-01-06 慈溪市源顺光电科技有限公司 一种汽车应急启动系统
CN205178537U (zh) * 2015-10-09 2016-04-20 中国第一汽车股份有限公司 一种车用超级电容器和铅酸电池复合电源

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11340299B2 (en) 2017-08-24 2022-05-24 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for monitoring of a hybrid energy storage device

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US20190067754A1 (en) 2019-02-28
US11196097B2 (en) 2021-12-07
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