CN110065416B - 用于具有大功率和高能量电池组车辆的能量管理系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆的能量管理系统，包括电池系统，电池系统包括具有第一组电池单元的第一电池组和具有第二组电池单元的第二电池组。与第二电池组相比，第一电池组具有相对高的功率密度，并且与第一电池组相比，第二电池组具有相对高的能量密度。电子控制器可操作地连接到电池系统，并配置为可控制第一电池组和第二电池组的充电和放电。第一电池组和第二电池组被配置为分别进行充电和放电。电子控制器使第一电池组的充放电优先于第二电池组。

Description

用于具有大功率和高能量电池组车辆的能量管理系统和方法
背景技术
电动车辆可以由电动机驱动，电动机仅由可充电电池提供的电能驱动。混合动力车辆还可以部分地依赖于可充电电池以提供动力。大功率电池通常能够快速充放电。每单位体积或重量的高能量电池比大功率电池提供更长的行驶里程，但是其快速充电和再充电能力不如大功率电池。
发明内容
一种具有大功率电池组和高能量电池组两者的电池系统，其根据能量管理系统运行以通过限制高能量电池组在使用过程中经历的充电和再充电循环，以及通过始终将高能量电池组与大功率电池组分别地进行充电和放电，来提供高能量电池组期望的行驶里程，并延长其循环寿命。
一种用于车辆的能量管理系统，具有电池系统，包括具有第一组电池单元的第一电池组和具有第二组电池单元的第二电池组。与第二电池组相比，第一电池组具有相对高的功率密度，且与第一电池组相比，第二电池组具有相对高的能量密度。在示例性实施例中，第一电池组和第二电池组集成在单个整体式电池壳体中，其中第二组电池单元与第一组电池单元相邻。
电子控制器可操作地连接到电池系统，并且被配置为控制第一电池组和第二电池组的充电和放电。第一电池组和第二电池组被配置为分别进行充电和放电。电子控制器将第一电池组的充电和放电优先于第二电池组。
电子控制器可以被配置为如果第一电池组的充电状态大于预定最小阈值充电状态，则仅使第一电池组放电以响应车辆动力需求，以及仅当第一电池组的充电状态小于预定最小阈值充电状态时，才使第二电池组放电以响应车辆动力需求。在一个示例中，第一电池组的预定最小阈值充电状态可以是第一电池组的充电容量(即，完全充电状态)的约10％至50％，且在一个实施例中，其是第一电池组的充电容量的20％。电子控制器可以被配置为当第一电池组的充电状态下降到预定最小充电状态时，终止第一电池组的放电。
能量管理系统可以包括第一开关，该第一开关可被控制以在打开和闭合位置之间移动，第一电池组在第一开关闭合时可操作地连接到负载或充电源，且在第一开关打开时与负载或充电源断开。能量管理系统还可以包括第二开关，该第二开关可被控制以在打开和闭合位置之间移动，第二电池组在第二开关闭合时可操作地连接到负载或充电源，且在第二开关打开时与负载或充电源断开。电子控制器可以可操作地连接到第一开关和第二开关，且被配置为当第一电池组的充电状态大于预定最小阈值充电状态时闭合第一开关并打开第二开关。
在一个或多个实施例中，电子控制器可以被配置为仅当第一电池组的充电状态小于预定最小阈值充电状态时闭合第二开关。在第二开关闭合且第一开关打开使得高能量电池组向电机放电的车辆行驶模式期间，电子控制器可以被配置为将高于第二电池组的充电电流阈值的再生制动充电电流引至单独的负载或者第一电池组，而不是第二电池组。
在一个或多个实施例中，第一电池组可被配置为提供预定的最大行驶里程，并在预定时间内充电至80％的充电状态，并且第二电池组可被配置为提供最大行驶里程R，单位为英里：
R＝500-1.8*X，其中X是第一电池组以英里为单位的最大行驶里程，并且车辆的最大行驶里程为500英里。
一种管理具有第一电池组和第二电池组的车辆的能量的方法，包括确定车辆动力需求，确定第一电池组的充电状态，如果第一电池组的充电状态大于预定的最小充电状态，则仅使第一电池组放电以响应车辆动力需求，以及仅当第一电池组的充电状态小于预定的最小充电状态时，才使第二电池组放电以响应车辆动力需求。在示例性实施例中，如果第一电池组的充电状态小于预定的最小充电状态，则仅使第二电池组放电以响应车辆动力需求。
该方法可以包括当第一电池组的充电状态下降到预定的最小充电状态时，终止使第一电池组放电响应车辆动力需求。
该方法可以包括当第一电池组的充电状态大于预定阈值最小充电状态时闭合第一开关并打开第二开关。该方法可以包括仅当第一电池组的充电状态小于预定最小充电状态时闭合第二开关，并且可以进一步包括当第一电池组的充电状态小于预定最小充电状态时打开第一开关。
在第二开关闭合且第一开关打开使得高能量电池组向电机放电的车辆行驶模式期间，电子控制器可以被配置为将高于第二电池组的充电电流阈值的再生制动充电电流引至单独的负载或者第一电池组，而不是第二电池组。
关于从外部电源对混合电池组充电，该方法可以包括接收指示充电事件的信息，如果充电电流高于预定值，则将充电电流设置为等于或低于预定值，其中充电电流的预定值是第二电池组能接受的电流水平，并且如果第一电池组的充电状态小于预定的最大充电状态，则在对第二电池组充电之前对第一电池组充电。
从以下结合附图对实现本发明的最佳方式的详细描述中，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是电动车辆的示意图，该电动车辆具有带有混合电池组的能量管理系统，并示出了用于车辆的住宅充电桩和快速充电站。
图2是包括混合电池组的图1的能量管理系统的一部分的示意图。
图3是行驶模式期间图2的能量管理系统的一部分的示意图。
图4是充电模式期间图2的能量管理系统的一部分的示意图。
图5是行驶模式期间用于能量管理系统的能量管理方法的流程图。
图6是充电模式期间用于能量管理系统的能量管理方法的流程图。
具体实施方式
参考附图，其中在所有视图中相同的附图标记表示相同的部件，图1示出了电动车辆10。电动车辆10仅由从混合电池组12提供给一个或多个电机14的电力提供动力，这些电机向前轮16提供移动力，并且可以被称为“全电动”车辆。一个电机14被示出是通过齿轮装置18和半轴20可操作地连接到前轮16。在各种实施例中，附加电机(未示出)可以类似地可操作地连接到后轮19，电机可以连接到后轮19，而没有电机连接到前轮16，或者每个车轮可以可操作地连接到单独的电机。图1的局部视图示出了后半轴21。电机14被配置为在车辆10的行驶模式期间作为电动机操作，并且在车辆10的再生制动期间作为发电机操作。
尽管以电动车辆10描述，但是本文描述的混合电池组12、能量管理系统22和方法100可应用于混合动力电动车辆，该混合动力电动车辆利用混合电池组为一个或多个电动机提供动力用于推进，并且还具有作为动力源的内燃机(例如，混合电动车辆)。
混合电池组12是能量管理系统22的一部分，并且可以被称为“混合”电池组，因为它集成了相对大功率(即大功率密度)的第一电池组24(称为大功率电池组24或动力电池组24)和相对高能量(即高能量密度)的第二电池组26(称为高能量电池组或能量电池组26)。更具体地，参照图2，混合电池组12包括壳体28，该壳体28以单个整体结构支撑并保存大功率电池组24和高能量电池组26两者。大功率电池组24包括彼此串联和/或并联连接的第一组电池单元24A(大功率电池单元24A)，并且高能量电池组26包括与壳体28中的大功率电池单元24A相邻的彼此串联和/或并联连接的第二组电池单元26A(高能量电池单元26A)。
能量管理系统22包括电子控制器23，该电子控制器23执行对混合电池组12充电和放电的能量管理方法100，以实现相对较长的行驶里程，同时使得不太耐用的高能量电池组26上的充电循环次数最小。通常，能量管理系统22使大功率电池组24的充电和放电优先于高能量电池组26，以便降低高能量电池组26的充电循环频率。
如本文所述，电子控制器23可通过至开关SE和SP的控制信号来控制混合电池组12正在进行的操作。电子控制器23可用一个或多个电子控制单元实现，其具有必要的存储器M和处理器P，以及其他相关联的硬件和软件，例如时钟或定时器、输入/输出电路等。存储器M可以包括足够量的只读存储器，例如磁或光存储器。体现方法100的指令可被编程为计算机可读的指令进入存储器M，并由处理器P在车辆10运行期间执行，从而优化能量管理。
能量管理系统22被配置为并且方法100被设计为使得大功率电池组24与高能量电池组26分开充电和放电。换句话说，大功率电池组24不用于给高能量电池组26充电，高能量电池组26不用于给大功率电池组24充电，大功率电池组24可以在不使高能量电池组26放电的情况下放电，并且高能量电池组26可以在不使大功率电池组24放电的情况下放电。
与大功率电池组24相比，高能量电池组26具有相对高的能量密度(即，每单位重量或每单位尺寸的能量，例如每千克千瓦时(kWh/kg)或每升千瓦时(kWh/l))，并且与具有大功率电池组24但不具有高能量电池组26的电池系统相比，扩展了车辆10的里程。高能量电池组26可能具有高内阻，限制了其接受大电流以快速充电的能力。例如，高能量电池组26的每千克或每升千瓦小时的能量密度比大功率电池组的能量密度大至少50％。在一个实施例中，高能量电池组26包括能量密度为400Wh/kg的基于锂金属的能量电池26A，并且大功率电池组24包括能量密度为约100Wh/kg的基于钛酸锂的电池单元24A。在这种情况下，高能量电池组26具有比大功率电池组24高大约300％的比能。在另一个实施例中，高能量电池组26包括能量密度为250Wh/kg的基于锂离子的能量电池26A，并且大功率电池组24包括能量密度为约150Wh/kg的基于锂离子的电池单元24A。在这种情况下，高能量电池组26具有比大功率电池组24高大约67％的比能。
与高能量电池组26相比，大功率电池组24具有相对高的功率密度(即，每单位尺寸或每单位重量的功率，例如千瓦每千克或每升)。例如，大功率电池组24可以具有比高能量电池组26的功率密度大至少100％的千瓦每千克或每升的功率密度。在一个实施例中，使用可容许充电率作为电池组24、26的功率密度的粗略估计，大功率电池组24包括可以以4C的速率充电到80％的充电状态(SOC)的电池单元24A，并且高能量电池组26包括通常可以以大约C/3的速率充电的电池单元26A。1C速率对应于在一小时内将电池从完全放电状态充电到完全充电状态所需的电流。4C速率对应于在一刻钟或15分钟内将电池从完全放电状态充电到完全充电状态所需的电流。在该实施例中，大功率电池组24因此具有比高能量电池组26大大约1100％的功率密度。
大功率电池组24具有在充电期间接受比高能量电池组26更高电流的能力的优点，使得能够从配置为提供相对高电流并且例如可以是公共充电站而不是私人住宅充电桩的充电源31(也称为充电站，如图1所示)获得所谓的“快速”充电。如这里所解释的，对这种充电源31的访问使得车辆10继续驱动短途行驶，并且提供大功率电池组24的更快的部分或完全再充电。
大功率电池单元24A彼此并联和/或串联连接，并且构造成提供比高能量电池单元26A提供更大功率的材料或由该材料组成，因此电池组24被称为大功率电池组或简单动力电池。用于大功率电池组24的示例材料包括具有负电极和正电极的电池单元，该负电极包含钛酸锂(Li4+xTi5O12，其中0≤x≤3)和各种其他Li-Ti-O材料(包括Li-Ti-Sc-O、Li-Ti-Nb-O以及Li-Ti-Zn-O)或石墨中的一种或多种，该正电极包含镍锰钴氧化物(NixMnyCozO2、其中x、y和z之和为1)、锂锰氧化物(LiMn2O4(尖晶石))、镍锰钴氧化物(NMC)、锂镍锰钴氧化物(LiNiMnCoO2)以及磷酸铁锂(LiFePO4)中的一种或多种。
高能量电池单元26A彼此串联和/或并联连接，并且由比大功率电池单元24A提供更大能量的材料构成，因此电池组26被称为高能量电池组或简称为能量电池。用于高能量电池组26的示例材料包括具有负电极和正电极的电池单元，该负电极包含石墨、或硅、或二氧化硅、或可再充电锂金属中的一种或多种，该正电极包含镍锰钴氧化物(NixMnyCozO2、其中x、y和z之和为1)、锂锰氧化物(LiMn2O4(尖晶石))、镍锰钴氧化物(NMC)、锂镍锰钴氧化物(LiNiMnCoO2)、磷酸铁锂(LiFePO4)，或硫基正极中的一种或多种。
大功率电池组24在完全充电时可以配置为提供车辆10的预定最大里程，并且能够在预定持续时间的快速充电(即，相对高的电流充电)期间接收相当于该最大里程的预定部分的功率量。例如，大功率电池组24在完全充电时可以配置为提供150英里的预定最大里程，并且能够在15分钟快速充电中接收相当于该里程的80％(即120英里)的功率量。因此，如果从完全充电状态放电，大功率电池组24能单独提供270英里的行驶里程，然后给予一次快速充电至最大充电状态的80％。基于每英里的车辆能耗，以千瓦时为单位将车辆行驶英里数转换为电池容量。例如，车辆10可以以每英里250瓦特时的速率消耗能量。
高能量电池组26根据大功率电池组24的这种配置来配置，使得混合电池组12产生预定的最大行驶里程。例如，混合电池组12可以配置为提供500英里的最大行驶里程，其大于或等于一年361天中75％的驾驶员的通常日里程数。考虑到大功率电池组24的270英里里程包括一次快速充电到80％充电状态，高能量电池组26因此配置为具有230英里的行驶里程。
大功率电池组24和高能量电池组26的标称电压不需要相同，并且它们可以具有不同的充电终止电压(Vmax)和/或不同的放电终止电压(Vmin)。然而，为了在电机14和电池组24、26之间使用如图1和3所示的相同的功率逆变器32，两个电池组24、26的标称电压应该在约250和500伏特之间(使得能够使用相同的绝缘栅双极晶体管(IGBT))。对于两个电池组24、26，放电终止电压Vmin应该高于充电终止电压的预定部分，例如约高于放电终止电压的0.55。换句话说：
Vmin>0.55*Vmax，其中Vmax是相应电池组的充电终止电压。这确保IGBT的足够高的能量效率。
参照图2，每个电池单元24A、26A都包括阳极和阴极(在用虚线示出的膜30的两侧表示)。一个或多个传感器33与每个电池单元24A、26A可操作地通信，并且直接地或经由电池模块控制器(未示出)可操作地连接到电子控制器23。为了在附图中清楚起见，所选择的膜30和传感器33在图2中用附图标记表示。传感器33配置为在车辆操作期间监测电池参数。例如，传感器33可以监测指示每个电池单元24A、26A的相应充电状态的参数，诸如电压、电流、温度等。电子控制器23或可操作地连接到电子控制器23的另一控制器可以包括基于传感器数据确定充电状态的充电状态估计器模块。
参照图2，能量管理系统22包括可操作地连接到大功率电池组24的第一开关SP，以及可操作地连接到高能量电池组26的第二开关SE。第一开关SP也称为动力电池组开关，并且第二开关SE也称为高能量电池组开关。当第一开关SP打开时，大功率电池组24与电机14和充电端口42断开。当第一开关SP闭合时，大功率电池组24可操作地连接到电机14(在行驶模式期间)和充电端口42(在充电模式期间)。当第二开关SE打开时，高能量电池组26与电机14和充电端口42断开。当第二开关SE闭合时，高能量电池组26可操作地连接到电机14(在行驶模式期间)和充电端口42(在充电模式期间)。
第一开关SP和第二开关SE在图2中都示出于打开位置。电子控制器23可操作地连接到开关SE和SP中的每一个，并且配置为选择性地向开关SE和SP中的每一个发送单独的控制信号，使得开关SE和SP可以彼此独立地从打开位置移动到闭合位置(由虚线表示)。在这里讨论的方法100下，开关SE和SP都可以置于打开位置，都可以置于闭合位置，第一开关SP可以置于打开位置并且第二开关SE可以置于闭合位置，以及第一开关SP可以置于闭合位置并且第二开关SE可以置于打开位置。
图1和3示出了电机14(即负载)，根据第一和第二开关SE和SP的相应位置，电机14可以由大功率电池组24和高能量电池组26中的一个或两个驱动或充电。电机14被描绘为交流(AC)电动机。功率逆变器32示出为设置在电机14和开关SE、SP之间。功率逆变器32被描绘为具有栅极驱动器34和电容性输入滤波器36的三相功率逆变器。功率逆变器32将从大功率电池组24和/或高能量电池组26提供的直流电(DC)转换为用于驱动电机14作为电动机的交流电(AC)，并且当在再生制动期间用作发电机时，将交流电转换为直流电。
能量管理系统22还可以包括可操作地连接到电子控制器23的转向开关SD，并且通过从电子控制器23发送的控制信号从打开位置(示出)移动到闭合位置。在转向开关SD的闭合位置，将由电机14在再生制动模式下作为发电机运行期间产生的电流转移到车辆上的单独负载L，例如电动车辆附件，而不是电池组24、26中的一个或两个。例如，当高能量电池组26向电机14放电(即，当第一开关SP打开且第二开关SE闭合时)并且再生制动事件发生时，控制器可以通过闭合转向开关SD将高于高能量电池组26的充电电流阈值的再生制动充电电流引导至负载L，以便将制动充电电流引导至负载L而不是引导至高能量电池组26。该方案可用于避免可能损坏能量电池的高电流。
图4示出了可以放置在图1的充电端口42处的快速充电装置40，以便将电源44可操作地连接到能量管理系统22，用于根据如关于图6所讨论的由电子控制器23执行的能量管理方法100对大功率电池组24和/或高能量电池组26进行再充电。
图5示出了管理电动车辆10的能量的方法100的流程图。方法100是存储在电子控制器23上并由电子控制器23的处理器P执行的一组存储指令。方法100在开始101处开始并且进行到步骤102，在步骤102中电子控制器23确定车辆10是否处于行驶模式。行驶模式是车辆10利用来自混合电池组12的能量来推进车辆10(即，混合电池组12正在放电)的模式，并且包括车辆10在推进期间处于临时停止的时间，以及可对大功率电池组24和/或高能量电池组26充电的再生制动时段，与车辆10未被推进且混合电池组12未放电的扩展停车或关闭模式相反。电子控制器23基于一个或多个车辆操作条件或参数确定车辆10是否处于行驶模式，例如通过车辆操作者按压按钮或移动操纵杆、车轮速度传感器等进行行驶模式的选择。
如果电子控制器23在步骤102中确定车辆10处于行驶模式，则方法100前进到步骤104。如果电子控制器23在步骤102中确定车辆10不处于行驶模式，则方法100前进到图6所示的步骤138，下文将对此进行讨论。在附图中，“Y”表示对查询的肯定回答，“N”表示否定回答。
在步骤104中，电子控制器23确定大功率电池组24的充电状态和高能量电池组26的充电状态。电池组24、26的充电状态可以基于从传感器33接收的数据来确定。方法100然后进行到步骤108，在步骤108中电子控制器23确定车辆动力需求。电子控制器23可以基于由电子控制器23接收作为输入信号的车辆操作参数来确定车辆动力需求。车辆动力需求是一个或多个电机14满足车辆操作者速度和加速度命令所需的电功率量。例如，电子控制器23可以使用加速踏板的压下或提升、踏板的压下或提升速率、制动踏板的压下或提升、制动踏板的压下或提升速率以及车轮速度数据来确定车辆动力需求。如果在步骤108中确定的车辆动力需求非零(即，电机14需要用作电动机)，则需要来自混合电池组12的电力，并且方法100前进到步骤110。然而，如果车辆动力需求为零，则方法100返回到开始101。
在步骤110中，电子控制器23确定大功率电池组24的充电状态是否大于大功率电池组24的预定最小充电状态。例如，大功率电池组24的预定最小充电状态可以是零或接近零，或者可以是非零值，例如从大约10％到大约50％，并且在一个具体实施例中，为了保持电池功率，大功率电池组24的预定最小充电状态是最大充电状态的20％，用于例如相对高的加速度或其他相对高的动力需求。
如果大功率电池组24的充电状态高于预定最小充电状态，则将方法100前进至步骤112，以使用大功率电池组24来满足车辆动力需求。以该方式，方法100使大功率电池组24优先于高能量电池组26放电。在步骤112中，电子控制器23确定第一开关SP是否处于闭合位置和第二开关SE是否处于闭合位置。如果第一开关SP未处于闭合位置或第二开关SE未处于打开位置，则方法100移动至步骤114，根据需要闭合第一开关SP和/或打开第二开关SE，以允许大功率电池组24通过功率变换器32向电机14放电，向作为电动机的电机14提供动力以满足车辆动力需求。方法100然后返回至步骤104。在行驶模式期间，如果电子控制器23在第一开关SP闭合且第二开关SE打开时确定存在再生制动事件，则再生制动能量将被引导至大功率电池24。
如果在步骤110中电子控制器23确定大功率电池组24的充电状态不大于预定最小充电状态，则大功率电池组24将不能满足车辆动力需求，并且方法100移动到步骤116以确定第二开关SE是否处于闭合位置并且第一开关SP是否处于打开位置。如果第二开关SE未处于闭合位置或第一开关SP未处于打开位置，则方法100移动到步骤118，根据需要闭合第二开关SE和/或打开第一开关SP。因此，能量电池组26现在可操作地连接到电机14，并通过功率变换器32向电机14放电，通过向作为电动机的电机14提供动力以满足车辆剩余行程的动力需求。
如果在单独使用高能量电池组26向电机提供动力时发生再生制动事件，则方法100可包括步骤124至132中的一个或多个步骤以管理能量。在步骤124中，电子控制器23确定车辆操作条件是否支持再生制动事件。例如，电子控制器23可以依据加速器踏板的提升、加速器踏板的提升速度、制动踏板的下压、制动踏板的下压速度以及车轮速度数据，来确定是否保证再生制动。如果所监测的车辆操作参数未指示保证再生制动，则方法100返回至开始101，步骤102-110的逻辑将通过从能量电池组26放电继续满足车辆动力需求，除非通过下文讨论的可选步骤132的再生制动电流将大功率电池组24充电到预定最小充电状态之上。
然而，如果车辆操作参数指示保证再生制动，则方法100移动到步骤126并确定再生制动充电电流是否大于高能量电池组26的充电电流阈值。高能量电池组26的充电电流阈值可以基于将高能量电池组26(如果为空)充电到完全充电状态所需的电流的预定部分来确定。例如，充电电流阈值可以被设置为在预定时间量内将高能量电池组26从空充电到完全充电状态所需电流的三分之一。
如果在步骤126中确定再生制动充电电流不大于高能量电池组26的充电电流阈值，则方法100从步骤126移动到步骤128，在步骤128中再生制动能量用于对高能量电池组26充电。步骤128之后，所述方法100返回到开始101。
如果在步骤126中确定再生制动充电电流大于高能量电池组26的充电电流阈值，则方法100从步骤126移动到步骤130，在步骤130中再生制动能量被引导到另一车辆负载L以给负载提供动力。这可能需要闭合转向开关SD。第二开关SE保持打开，因为电流将遵循对负载L最小阻力的路径，或者第二开关SE闭合。在示例性实施例中，负载L可以是挡风玻璃加热器或可以引导再生制动能量的其他电子附件，或是简单地为消耗再生制动能量的大电阻器。
除了步骤130之外或作为步骤130的替代，当再生制动电流大于高能量电池组26的充电电流阈值时，方法100从步骤130移动到步骤132(如果步骤130和132都将被执行)，或直接从步骤126移动到步骤132(如果步骤130不被执行，诸如他车辆负载的挡风玻璃加热器未使用因此不需要电力)。在步骤132中，电子控制器23闭合第一开关SP并在再生制动事件的持续时间内打开第二开关SE，使得再生制动能量的至少一部分被引导至大功率电池组24以对大功率电池组24充电。大功率电池组24可配备有断路负载接触器，其将在特定电流水平下打开并断开再生断路电流以保护大功率电池组24。附加地或替代地，在这种情况下可以使用DC/DC转换器来修改从再生制动电流到大功率电池组24的电压和电流水平。在要执行步骤130和步骤132两者的情况下，将再生制动能量的一部分引导至车辆负载，并且将一部分引导至大功率电池组24以对大功率电池组24充电。
如关于图5所讨论的，如果在步骤102中电子控制器23确定车辆10未处于行驶模式，则方法100移至步骤138，最佳如图6所示，并确定是否接收到指示充电事件的信息。例如，参考图1，充电装置在充电端口42处的放置指示充电事件。充电装置包括快速充电装置40或家用充电装置43，其通过连接到AC充电源47的DC转换器49提供电流，例如可以在操作者的家51处获得，以进行夜间充电。
如果电子控制器23在步骤138中确定尚未接收到指示充电事件的信息，则方法100返回到开始101。如果电子控制器23在步骤138中确定已经接收到指示充电事件的信息，则方法100移动到步骤140，初始地将大功率电池开关SP设置为闭合状态，并且打开高能量电池开关SE(如果任一开关都未处于相应位置)。在步骤140中，移动开关使至大功率电池组24的充电电路闭合，并开始对大功率电池组24充电。以该方式，方法100使大功率电池组24优先于高能量电池组26充电。
在步骤140之后，方法100移动到步骤142并确定大功率电池组24是否完全充电(即充电到其预定最大充电状态)。如果大功率电池组24未处于预定的最大充电状态，则方法100在步骤144继续以对大功率电池组24充电，周期性地检查充电状态，直到在步骤140中确定大功率电池组24已达到其预定的最大充电状态。
一旦大功率电池组24已经充电到其预定的最大充电状态，方法100就移动到步骤146并打开动力电池开关SP。然后，方法100移动到步骤147，并确定高能量电池组26是否完全充电(即充电至其预定的最大充电状态)。若高能量电池26未被完全充电，则如果充电电流高于预定值，方法100可以首先在步骤148中检查并将充电电流设置为等于或低于预定值。充电电流的预定值是第二电池组接受的电流水平，因为高能量电池组26不能接受与大功率电池组24同样高的电流。然后方法100移动到步骤149并闭合能量电池开关SE。然后，方法100继续对高能量电池组26充电，周期性地检查充电状态，直到在步骤147中确定高能量电池组26已达到其预定的最大充电状态。一旦高能量电池组26达到其最大充电状态，方法100就移动到步骤150并打开高能量电池开关SE。大功率电池组24和高能量电池组26现都被完全充电，并且方法100在步骤152处结束。
方法100为电动车辆10提供能量管理策略，其优化车辆可行里程，同时保持高能量电池组26的循环寿命。如上所述，方法100的步骤102-118在车辆驾驶期间提供放电策略，其在可能情况下，通过首先使大功率电池组24放电来最小化高能量电池组26的放电。方法100的步骤124-132提供再生制动充电策略，其最小化高能量电池组26的充电。步骤138-150提供充电策略，即无论是在相对快速的充电期间(例如在使用期间延长车辆里程并倾向于比家中充电更高的电流)还是相对较慢的充电期间(例如在家中夜间充电)，都最小化高能量电池组26的充电。方法100和能量管理系统22被配置为实现相对长的行驶里程，同时保持高能量电池组26的循环寿命。大功率电池组24首先进行充放电，限制高能量电池组26的充电循环次数。
虽然已经详细描述了用于实施本公开的最佳模式，但是熟悉本公开所涉及领域的技术人员将认识到用于实施本公开的其它替代方案和具体实施方式落在所附权利要求的范围内。

Claims (5)

1.一种用于车辆的能量管理系统，包括：电池系统，其包括具有第一组电池单元的第一电池组和具有第二组电池单元的第二电池组；其中，与所述第二电池组相比，所述第一电池组具有相对高的功率密度，并且与所述第一电池组相比，所述第二电池组具有相对高的能量密度；电子控制器，其可操作地连接到所述电池系统，并配置为控制所述第一电池组和所述第二电池组的充电和放电；其中，所述第一电池组和所述第二电池组被配置为分别进行充电和放电；以及其中所述电子控制器使所述第一电池组的充放电优先于所述第二电池组；
其中，所述电子控制器被配置为：如果所述第一电池组的充电状态大于预定最小阈值充电状态，则仅所述第一电池组放电以响应车辆动力需求；以及仅当所述第一电池组的充电状态小于所述预定最小阈值充电状态时，才使所述第二电池组放电以响应车辆动力需求；
还包括：第一开关，其可控以在打开位置和闭合位置之间移动；其中，当所述第一开关闭合时，所述第一电池组可操作地连接到负载或充电源，并且当所述第一开关打开时，所述第一电池组与负载或充电源断开；第二开关，其可控以在打开位置和闭合位置之间移动；其中，当所述第二开关闭合时，所述第二电池组可操作地连接到负载或充电源，并且当所述第二开关打开时，所述第二电池组与负载或充电源断开；以及其中，所述电子控制器可操作地连接到所述第一开关和所述第二开关，并且被配置为当所述第一电池组的充电状态大于所述预定最小阈值充电状态时闭合所述第一开关并打开所述第二开关；
其中，所述电子控制器被配置为仅在所述第一电池组的充电状态小于所述预定最小阈值充电状态时闭合所述第二开关；
其中，在车辆行驶模式下，所述电子控制器被配置为将高于所述第二电池组的充电电流阈值的再生制动充电电流引导至单独的负载而不是所述第二电池组；
所述第一电池组被配置为提供最大行驶里程，并且在预定时间量内充电至80％的充电状态；以及所述第二电池组被配置为提供以英里为单位的最大行驶里程R：R＝500-1.8*X，其中X是所述第一电池组以英里为单位的最大行驶里程。
2.根据权利要求1所述的能量管理系统，其中，所述第一电池组的所述预定最小阈值充电状态是所述第一电池组的充电容量的10％至50％。
3.根据权利要求1所述的能量管理系统，其中，所述电子控制器被配置为，当所述第一电池组的充电状态下降到预定最小充电状态时，终止所述第一电池组的放电。
4.根据权利要求1所述的能量管理系统，其中，在车辆行驶模式下，所述电子控制器被配置为将高于所述第二电池组的充电电流阈值的再生制动充电电流引导至所述第一电池组而不是所述第二电池组。
5.根据权利要求1所述的能量管理系统，其中所述第一电池组和所述第二电池组集成在单个整体式电池壳体中，其中所述第二组电池单元与所述第一组电池单元相邻。
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