CN110549905A - 用于车辆的能量共享系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种包括混合电池组的车辆，该车辆包括第一电池组和第二电池组。第一电池组比第二电池组具有更高的能量密度。第二电池组比第一电池组具有更高的功率密度。功率逆变器模块连接在混合电池组和连接到车辆动力系的电动发电机单元(MGU)之间。功率逆变器模块被配置为调节混合电池组和MGU之间的功率流。电池管理模块被配置为：控制功率逆变器模块的切换；选择性地对第一电池组和第二电池组中的至少一个充电和放电；以及利用来自第二电池组的电力选择性地对第一电池组充电。

Description

用于车辆的能量共享系统和方法
引言
本节提供的信息旨在概括介绍本公开的背景。在本节中描述的范围内，当前命名的发明人的工作以及在提交时可能不被认为是现有技术的描述的方面，既不明确也不隐含地被认为是针对本公开的现有技术。
本公开涉及用于混合电池组的能量共享系统和方法，更具体地，涉及基于电池组的充电状态来管理来自混合电池组的功率流。
动力系通过变速器将扭矩从一个或多个扭矩产生装置传递到传动系。扭矩产生装置可以包括内燃机和电动发电机单元(MGU)。
混合驱动车辆可以包括内燃机和一个或多个MGU。电动车辆可以包括一个或多个MGU，而不包括内燃机。其它类型的车辆可以包括内燃机，而不包括MGU。
MGU可以作为电机运行，以独立于来自内燃机的扭矩输入产生到变速器的扭矩输入。MGU还可以作为发电机运行，将车辆动能转换成可储存在电池组中的电能。电池管理模块调节充电站、电池组、MGU和附件负载之间的功率流。
发明内容
在一个特征中，描述了车辆。该车辆包括混合电池组，该混合电池组包括第一电池组和第二电池组。第一电池组比第二电池组具有更高的能量密度。第二电池组比第一电池组具有更高的功率密度。功率逆变器模块连接在混合电池组和连接到车辆动力系的电动发电机单元(MGU)之间。功率逆变器模块被配置为调节混合电池组和MGU之间的功率流。电池管理模块被配置为：控制功率逆变器模块的切换；选择性地对第一电池组和第二电池组中的至少一个进行充电和放电；以及利用来自第二电池组的电力选择性地对第一电池组充电。
在进一步的特征中，车辆还包括第一开关和第二开关。第一开关连接在功率逆变器模块和第二电池组之间，并且(i)当打开时，将第二电池组从功率逆变器模块和充电站中的至少一个断开；以及(ii)当闭合时，连接第二电池组与功率逆变器模块和充电站中的至少一个。第二开关连接在功率逆变器模块和第一电池组之间，并且(i)当打开时，将第一电池组从功率逆变器模块和充电站中的至少一个断开；以及(ii)当闭合时，连接第一电池组与功率逆变器模块和充电站中的至少一个。
在进一步的特征中，电池管理模块还被配置为：确定第一电池组的第一充电状态(SOC)；并确定第二电池组的第二SOC。
在进一步的特征中，电池管理模块被配置为基于第一SOC和第二SOC中的至少一个，对第一电池组和第二电池组中的至少一个进行充电和放电。
在进一步的特征中，电池管理模块被配置为在以下情况下对第二电池组放电：(i)车辆处于驱动模式时；(ii)第二电池组的第二SOC大于第一预定SOC时；以及(iii)第一电池组的第一SOC小于第二预定SOC时；并且电池管理模块被配置为在以下情况下利用从第二电池组放电的电力对第一电池组充电：(i)车辆处于驱动模式时；(ii)第二电池组的第二SOC大于第三预定SOC时；以及(iii)第一电池组的第一SOC大于第四预定SOC时；
在进一步的特征中，电池管理模块被配置为响应于确定第二电池组的第二SOC小于第一预定SOC，对第一电池组放电。
在进一步的特征中，电池管理模块被配置为确定车辆是否插入充电站；并且电池管理模块被配置为响应于确定车辆插入充电站来确定充电站的级别。
在进一步的特征中，电池管理模块被配置为响应于确定充电站为三级充电站，确定第一电池组的第一SOC是否小于第一电池组的第一预定SOC；电池管理模块被配置为响应于确定第一电池组的第一SOC小于第一电池组的第一预定SOC，利用来自充电站的电力对第二电池组和第一电池组中的至少一个进行充电；并且电池管理模块被配置为响应于确定第一电池组的第一SOC大于第一电池组的第一预定SOC，利用来自充电站的电力对第二电池组充电。
在进一步的特征中，电池管理模块被配置为响应于确定充电站不是三级充电站，确定第一电池组的第一SOC是否小于第一电池组的第二预定SOC，其中第二预定SOC大于第一预定SOC；电池管理模块被配置为响应于确定第一电池组的第一SOC小于第一电池组的第二预定SOC，利用来自充电站的电力对第一电池组充电；并且电池管理模块被配置为响应于确定第一电池组的第一SOC大于或等于第一电池组的第二预定SOC，对第二电池组充电。
在进一步的特征中，电池管理模块被配置为响应于确定车辆没有插入充电站，确定第二电池组的第二SOC是否大于第二电池组的第一预定SOC，以及第一电池组的第一SOC是否小于第一电池组的第二预定SOC；并且电池管理模块被配置为响应于确定(a)第二电池组的第二SOC小于第二电池组的第一预定SOC和(b)第一电池组的第一SOC大于第一电池组的第二预定SOC中的至少一个，(i)禁止第二电池组的放电和(ii)禁止第一电池组的放电中的至少一个。
在进一步的特征中，电池管理模块被配置为：响应于确定第二电池组的第二SOC大于第二电池组的第一预定SOC并且第一电池组的第一SOC小于第一电池组的第二预定SOC，确定是否已经接收到能量请求；并且响应于确定已经接收到能量请求，进行以下中的至少一个：(i)使得能够利用来自第二电池组的电力对第一电池组充电，以及(ii)选择性地对第二电池组放电以满足能量请求。
在进一步的特征中，描述了一种能量共享系统。能量共享系统包括第二车辆，该第二车辆包括电池组和第二电池管理模块，其中至少一个：第二电池管理模块被配置为利用从车辆的混合电池组接收的电力选择性地对电池组充电；以及电池管理模块被配置为利用从第二车辆的电池组接收的电力选择性地对混合电池组充电。
在进一步的特征中，能量共享系统还包括：第一计算设备，其与车辆相关联，并且被配置为响应于接收到来自用户的第一输入，发送能量请求和车辆的第一位置；第二计算设备与第二车辆相关联，并且被配置为：发送第二车辆的第二位置；和可从第二车辆的电池组出售的能量的量。
在进一步的特征中，能量共享系统还包括能量共享服务器。能量共享服务器被配置为：从第二车辆的电池组接收能量请求、车辆的第一位置、第二车辆的第二位置以及可供出售的能量的量；响应于接收到能量请求，生成能量卖方车辆的列表；并将列表发送到第一计算设备。第一计算设备被配置为：在第一计算设备的显示器上显示列表；以及响应于在第一计算设备处接收到指示从列表中选择第二车辆的用户输入，向能量共享服务器发送选择第二车辆的指示。电池管理模块被配置为响应于来自能量共享服务器的信号，利用从第二车辆的电池组接收的电力选择性地对混合电池组充电。
在进一步的特征中，能量共享服务器被配置为将能量卖方车辆的列表限制为在车辆位置的预定距离内的能量卖方车辆。
在进一步的特征中，能量请求包括车辆的位置和预定距离，其中第一计算设备被配置为基于对第一计算设备的用户输入来调整预定距离。
在进一步的特征中，第二车辆包括充电端口；充电端口控制对电池组的访问，并包括电子锁；响应于第二车辆的选择指示响应于在第一计算设备处接收到指示从列表中选择第二车辆的用户输入，响应于选择第二车辆的指示，能量共享服务器选择性地向第一计算设备发送电子访问密钥；并且电子锁响应于电子访问密钥而解锁。
在进一步的特征中，电子访问密钥包括要从第二电池组传输的能量的量，并且电池管理模块被配置为用从第二车辆的电池组接收的电力对混合电池组充电，直到从电池组传输的能量的量等于要从电池组传输的能量的量。
在进一步的特征中，电子访问密钥包括电子访问密钥有效的预定时间。电池管理模块被配置为仅当当前时间在预定时间之间时，才利用从第二车辆的电池组接收的电力对混合电池组充电。
在一个特征中，一种用于车辆的方法包括：通过功率逆变器模块调节混合电池组和电动发电机单元(MGU)之间的功率流。混合电池组包括第一电池组和第二电池组，第一电池组具有比第二电池组更高的能量密度，第二电池组具有比第一电池组更高的功率密度。该方法还包括：控制功率逆变器模块的切换；选择性地对第一电池组和第二电池组中的至少一个充电和放电；以及利用来自第二电池组的电力选择性地对第一电池组充电。
从详细描述、权利要求和附图中，本公开的其他应用领域将变得显而易见。详细描述和具体示例仅用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
从详细描述和附图将更全面地理解本公开，其中：
图1是示例车辆系统的功能框图；
图2是示例混合电池组的功能框图；
图3是示例能量共享系统的功能框图；
图4是示例电池管理模块的功能框图；
图5是示例能量共享系统的功能框图；
图6是计算设备的示例实现的正视图；
图7是计算设备的示例实现的功能框图；
图8是能量共享服务器的示例实现的功能框图；
图9是描绘混合电池组充电和放电的示例方法的流程图；
图10是描绘发送和接收能量请求的示例方法的流程图；以及
图11是描述实现能量请求的示例方法的流程图。
在附图中，附图标记可以被重复使用来标识相似和/或相同的元件。
具体实施方式
混合动力或电动车辆可以由MGU推动，该MGU由电池组供电。电池组可以被配置为快速充电和放电(高功率电池组)，或者不那么快地充电和放电(高能量电池组)，而是提供每单位体积或重量的更长里程。
混合电池组包括高功率电池组和高能量电池组，使得车辆可以具有一个快速充电和放电并且具有更长里程的电池组。电池管理模块管理车辆电力请求，基于高功率电池组的充电状态(SOC)和高能量电池组的充电状态(SOC)来优先化车辆电力请求。
现在参照图1，示出了示例车辆系统的功能框图。虽然示出并将描述混合动力车辆系统，但是本公开也适用于非混合动力车辆、电动车辆、燃料电池车辆以及包括一个或多个MGU的其它类型的车辆。
发动机102燃烧空气/燃料混合物以产生驱动扭矩。发动机控制模块(ECM)106控制发动机102的操作。例如，ECM106可以控制发动机致动器的致动，例如节流阀、一个或多个火花塞、一个或多个燃料喷射器、阀致动器、凸轮轴移相器、废气再循环(EGR)阀、一个或多个增压装置以及其它合适的发动机致动器。ECM106还可以控制一个或多个其它电动机，例如可切换水泵的电动机和电动油泵。
发动机102可以向变速器110输出扭矩。变速器控制模块(TCM)114控制变速器110的操作。仅作为示例，TCM114可以控制变速器110内的挡位选择以及变速器110内的一个或多个扭矩传递装置(例如变矩器、一个或多个离合器等)。
车辆可以包括一个或多个电动机或电动发电机单元(MGU)。仅作为示例，MGU122可以在变速器110内实现，如图1的示例中那样。在给定时间，MGU122可以充当发电机或电动机。当作为发电机时，MGU122将机械能转换成电能。电能可以例如用于给混合电池组144充电，并向车辆的电气部件提供电能。电池管理模块126管理混合电池组144的充电和放电。例如，电池管理模块126控制混合电池组144、MGU122和其它负载198之间的功率流。电池管理模块126也可以用来自公用设施的电力给混合电池组144充电。
当作为电动机时，MGU122产生扭矩，该扭矩可用于例如补充或替换发动机102输出的扭矩。虽然MGU122被示出和讨论为在变速器110内，但是可以另外地或替代地提供在变速器110外部的一个或多个MGU和/或电动发电机单元。
功率逆变器模块(PIM)134可以控制MGU122。在各种实施方式中，PIM134可以被称为传输功率逆变器模块(TPIM)或牵引功率逆变器模块(TPIM)。PIM134将来自混合电池组144的DC功率转换成交流(AC)。例如，PIM模块134可以将来自混合电池组144的DC功率转换成三相交流功率，并将三相交流功率施加到MGU122的绕组。PIM134还将诸如在再生制动期间由MGU122输出的AC功率转换成DC功率，并输出DC功率以给混合电池组144充电。电子制动控制模块(EBCM)150可以选择性地控制车辆的制动器154。用户界面组件(UIM)158向控制器局域网(CAN)总线162提供一个或多个驱动器输入。CAN总线162也可以被称为汽车局域网总线。车辆的控制模块可以通过CAN总线162相互通信。
驾驶员输入可以包括例如加速踏板位置(APP)和一个或多个其它合适的驾驶员输入。制动踏板位置(BPP)可以被提供给EBCM150。驻车、倒挡、空挡、驱动杆(PRNDL)的位置可以被提供给TCM114。在各种实施方式中，PRNDL位置也可以被提供给PIM134。点火状态可以被提供给车身控制模块180。仅作为示例，点火状态可以由驾驶员通过点火钥匙、按钮、开关或其它合适的装置输入。
附件电源模块(APM)196向附件负载198提供电力。APM196包括DC/DC转换器，其将来自混合电池组144的DC电压的功率转换成一个或多个其它DC电压，例如12伏。通过使用APM196，附件负载198不需要被重新设计来与混合电池组144的较高电压输出一起工作。
信息娱乐模块182控制显示器184上显示的内容。在各种实施方式中，显示器184可以是触摸屏显示器，并且将指示用户输入到显示器184的信号传输到信息娱乐模块182。信息娱乐模块182可以附加地或替代地从一个或多个其它用户输入设备185(例如一个或多个开关、按钮、旋钮等)接收指示用户输入的信号。
通信模块194包括一个或多个收发器，该收发器通过车辆的一个或多个天线无线接收信息和发送信息。收发器的例子包括例如蜂窝收发器、蓝牙收发器、WiFi收发器、卫星收发器和其它类型的收发器。
车辆可以包括一个或多个未示出的附加控制模块。在各种车辆中可以省略一个或多个控制模块。控制模块可以通过CAN总线162选择性地发送和接收数据。在各种实施方式中，两个或多个控制模块可以通过一个或多个附加的CAN总线(未示出)进行通信。
参考图2，混合电池组144包括高功率电池组204和高能量电池组206。高能量电池组206相对于高功率电池组204具有相对较高的能量密度(即，每单位重量或每单位尺寸的能量，例如以千瓦小时每千克(kWh/kg)或千瓦小时每升(kWh/1))为单位)，因此与具有高功率电池组204但不具有高能量电池组206的电池系统相比，扩展了车辆的里程。高能量电池组206可以具有相对较高的内阻，这限制了它像高功率电池组204一样快速充电和放电的能力。例如，高能量电池组206的能量密度可以比高功率电池组204的能量密度大至少50％。
在一个实施例中，高能量电池组206包括具有400Wh/kg能量密度的基于锂金属的能量电池单元，并且高功率电池组204包括具有大约100Wh/kg能量密度的基于钛酸锂的电池单元。在另一个实施例中，高能量电池组206包括具有250Wh/kg能量密度的基于锂离子的能量电池单元，并且高功率电池组204包括大约150Wh/kg能量密度的基于锂离子的电池单元。
高功率电池组204相对于高能量电池组206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/千克或每升)。例如，高功率电池组204的功率密度可以比高能量电池组206的功率密度大至少100％使用可允许的充电速率作为高功率电池组204和高能量电池组206的功率密度的粗略估计，在一个实施例中，高功率电池组204包括可以以4C速率充电80％(SOC)的电池单元，并且高能量电池组206包括通常可以以大约C/3速率充电的电池单元。1C速率对应于在一小时内将电池从完全放电状态(0％充电)充电到完全充电态(100％充电)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态所需的电流。
与高能量电池组206相比，高功率电池组204具有在充电期间接受更高电流的能力的优点，使得能够进行所谓的“DC快速”或“三级”充电。DC快速充电可以从配置为提供相对高电流的充电源获得，并且可以是例如公共充电站。如本文所解释的，对这种充电源的访问使得车辆能够继续行驶偏移，并且为高功率电池组204提供更快的部分或完全充电。
高功率电池组204被配置为在完全充电时提供车辆的预定最大里程，并且能够在预定持续时间内的快速充电(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电量。例如，高功率电池组204可以被配置为在完全充电时提供150英里的预定最大里程，并且能够在15分钟的快速充电期间接收相当于该里程的80％(即120英里)的电量。因此，如果从全充电态放电，然后给高功率电池组204一次快速充电至最大SOC的80％，仅高功率电池组204就提供270英里的行驶里程。车辆行驶里程根据每英里的车辆能耗转换成千瓦小时的电池容量。例如，车辆可能以每英里250瓦时的速率消耗能量。
高能量电池组206被配置为与高功率电池组204结合，提供预定的最大行驶里程。例如，混合电池组144可被配置为提供500英里的最大行驶里程，其大于或等于一年中361天75％的驾驶员的典型每日里程。
高功率电池组204和高能量电池组206的额定电压可以相同或不同。高功率电池组204和高能量电池组206可以具有不同的充电终止电压和/或不同的放电终止电压。为了在MGU122和高功率电池组204和高能量电池组206之间使用相同的PIM134，高功率电池组204和高能量电池组206的额定电压可以在250和500伏之间(使得能够使用相同的绝缘栅双极晶体管(IGBT))。对于高功率电池组204和高能量电池组206，放电终止电压应该高于充电终止电压的预定分数，例如充电终止电压的大约0.55。
高功率电池组204包括多个电池单元。高能量电池组206也包括多个电池单元。每个电池单元包括阳极和阴极(用虚线表示在膜的任一侧)。每个电池单元233的一个或多个传感器与每个电池单元可操作地通信，并且可操作地连接到电池管理模块126。传感器233被配置为在车辆运行期间监控电池参数。例如，传感器233可以监控指示每个电池单元的相应SOC的参数，例如电压、电流、温度等。
现在参考图3，示出了能量共享系统的功能框图。车载充电模块220通过AC/DC转换器将从充电站接收的交流电(AC)转换成直流电(DC)，并对高功率电池组204和高能量电池组206充电。车载充电模块220还检测车辆何时插入充电站以及车辆已经插入哪种类型的充电站。
第一开关254可操作地连接到高功率电池组204，第二开关256可操作地连接到高能量电池组206。第一开关254也可以被称为高功率电池组开关，第二开关256也可以被称为高能量电池组开关。
当第一开关254打开时，高功率电池组204从MGU122和车载充电模块220断开。当第一开关254闭合时，高功率电池组204可操作地连接到MGU122(在驱动模式期间)和车载充电模块220(在充电模式期间)。当第二开关256打开时，高能量电池组206从MGU122和车载充电模块220断开。当第二开关256闭合时，高能量电池组206可操作地连接到MGU122(在驱动模式期间)和车载充电模块220(在充电模式期间)。
在图3中，第一开关254和第二开关256都显示在打开位置。电池管理模块126可操作地连接到第一开关254和第二开关256中的每一个，并且被配置为彼此独立地控制第一开关254和第二开关256的切换。第一开关254和第二开关256可以置于打开位置，第一开关254和第二开关256都可以置于闭合位置，第一开关254可以置于打开位置而第二开关256可以置于闭合位置，反之亦然。高功率电池组204可以在高能量电池组206不放电的情况下放电，并且高能量电池组206可以在高功率电池组204不放电的情况下放电。
高功率电池组204也可用于给高能量电池组206充电，高能量电池组206可用于给高功率电池组204充电。例如，当高功率电池组204向MGU122供电时(即第一开关254闭合)，第二开关256也可以闭合，使得高功率电池组204对高能量电池组206充电。
根据第一开关254和第二开关256各自的位置，可以通过来自高功率电池组204和/或高能量电池组206的电力来驱动MGU122。或者，根据第一开关254和第二开关256各自的位置，MGU可以对高功率电池组204和/或高能量电池组206充电。MGU122可以是交流(AC)电机或另一种合适类型的电机。PIM134被示为设置在MGU122与第一开关254和第二开关256之间。
能量管理系统还可以包括第三开关258，用于控制流向为附件负载198供电的附件电源模块196的电流。第三开关258可操作地连接到电池管理模块126。电池管理模块126控制第三开关258的切换。当第三开关258处于闭合位置时，在作为发电机运行期间(在再生制动期间)由MGU122产生的电流被提供给车辆上的附件负载198，例如电动车辆附件。在再生制动期间，电池管理模块126可以闭合第三开关258，使得电流流向附件负载198。这可以用来避免损坏高能量电池组的电池的高电流。
图4示出了电池管理模块126的示例实现的功能框图。电池管理模块126可以包括充电状态(SOC)模块308、电池共享模块316和电池确定模块320。SOC模块308基于来自传感器233的数据来估计高功率电池组204和高能量电池组206的SOC。SOC模块308可以基于高功率电池组204和高能量电池组206的电压来确定高功率电池组204和高能量电池组206的SOC。例如，SOC模块308可以使用查找表和将高功率电池组204和高能量电池组206的电压与SOC相关联的等式之一来确定SOC。
附加地或替代地，SOC模块308可以基于流向和来自高功率电池组204和高能量电池组206的电流来确定SOC。例如，SOC模块308可以确定每个预定周期内电流的数学积分，并将积分结果相加以确定该电池组的SOC。作为另一示例，SOC模块308可基于电流、基于电流确定的偏移标量来缩放或偏移电压，并且使用查找表和将这些缩放或偏移电压与高功率电池组204和高能量电池组206的SOC相关联的等式之一来确定SOC。SOC模块308可以进一步基于高功率电池组204和高能量电池组206的温度来确定SOC。例如，可以使用一个或多个温度传感器测量温度。可以以0％SOC表示0电荷(即完全放电)和100％SOC(表示高功率电池组204和高能量电池组206完全充电)之间的百分比提供SOC。
SOC模块308包括充电器模块312。充电器模块312监控每个高功率电池组204和高能量电池组206的SOC，并确定高功率电池组204和高能量电池组206何时被完全充电。充电器模块312还以有助于延长高功率电池组204和高能量电池组206的寿命的方式对高功率电池组204和高能量电池组206充电。例如，在充电过程中，当高能量电池组206完全充电时，充电器模块312指示电池确定模块320打开第二开关256，以防止任何更多的能量流向高能量电池组206。类似地，在充电过程中，当高功率电池组204被完全充电时，充电器模块312指示电池确定模块320打开第一开关254，以防止任何更多的能量流向高功率电池组204。
电池共享模块316能够在车辆之间进行能量共享，例如买方车辆(以下称为“买方”)的能量和卖方车辆(以下称为“卖方”)的能量。电池共享模块316接收车辆位置数据(车辆的地理坐标)、高功率电池组204和高能量电池组206的SOC数据，并将车辆位置数据和SOC数据发送到能量共享服务器。电池共享模块316可以周期性地更新和重发卖方车辆的高功率电池组204和高能量电池组206的SOC。
电池共享模块316还可以接收数据并向计算设备发送数据，例如能量访问密钥。能量访问密钥控制对卖方车辆充电端口的访问。能量访问密钥包括要传输的能量的量和能量访问密钥有效的时间段。充电端口可以包括电子锁，该电子锁可以由能量访问密钥锁定和解锁。例如，买方可以使用蓝牙低功耗(BLE)通信在买方的计算设备和卖方的车辆之间建立通信链路。买方可以使用BLE通信链路将能量访问密钥传输到卖方的车辆。卖方车辆的CAN网络162可以响应于接收到能量访问密钥而被唤醒，并且在能量访问密钥成功认证后解锁车辆的充电端口。在能量转移交易期间，电池共享模块316监控高功率电池组204和高能量电池组206的SOC，以确定在能量访问密钥中指定的能量的量何时已经转移到买方的车辆。电池共享模块316指示电池确定模块320打开第一开关254和/或第二开关256，以防止进一步的能量转移。
电池确定模块320基于高功率电池组204和高能量电池组206的SOC、车辆功率请求(VPR)、充电站的特性和能量访问密钥，选择性地控制高功率电池组204和高能量电池组206的放电和充电。VPR包括满足车辆操作员速度和加速命令所需的当前功率量。例如，加速器踏板的下压或提升、加速器踏板的下压或提升速率、制动踏板的下压或提升速率以及车轮速度数据可由发动机控制模块用来确定VPR。例如，如果所确定的VPR非零(即需要MGU122作为电动机)，则需要来自混合电池组144的电力。然而，如果VPR为零，则MGU122不需要用作电动机。
电池确定模块320通过分别打开和关闭第一开关254和第二开关256来选择性地控制高功率电池组204和高能量电池组206的放电和充电。例如，响应于高功率电池组204的SOC小于预定的最小阈值，电池确定模块320可以打开第一开关254，使得不允许更多的功率从高功率电池组204流出，并且关闭第二开关256，使得任何额外的VPR请求由高能量电池组206满足。
电池确定模块320选择性地启用高功率电池组204对高能量电池组206的充电。例如，当车辆处于驱动模式时，高能量电池组206的SOC大于第一预定最小阈值，例如0％，并且高能量电池组206的SOC小于第二预定最小阈值，例如80％，电池确定模块320闭合第一开关254和第二开关256。当车辆利用来自混合电池组144的能量推进车辆时，车辆可以处于驱动模式。
图5是示例能量共享系统的功能框图。能量共享服务器401便于车辆之间能量的出售。买方使用诸如计算设备402的计算设备向能量共享服务器401发送能量请求。计算设备的例子包括移动电话、平板设备、膝上型计算机、台式计算机和其它类型的计算设备。计算设备402和403以及能量共享服务器401经由一个或多个网络408和409通信。网络408和409可以包括无线网络、有线网络或无线和有线网络的组合。虽然提供了买方经由计算设备402提交能量请求的示例，但是在一些实现中，买方可以经由车辆的信息娱乐模块182直接提交能量请求。以这种方式，车辆的信息娱乐模块182被认为是计算设备。
能量请求可以包括买方的位置(例如地理坐标)、买方请求购买的能量的量、买方愿意为购买能量而旅行的距离、基于高功率电池组204和高能量电池组206的SOC的当前剩余里程、以及买方愿意为每个能量计量单位支付的最大价格和其它合适的信息。
卖方通过计算设备403向能量共享服务器401发送能量信息。能量信息可以包括：卖方的位置(例如地理坐标)、卖方有多少能量可供出售、卖方愿意以每单位出售能量的最低价格、基于卖方车辆的高功率电池组204和高能量电池组206的SOC的车辆剩余估计里程、以及卖方愿意出售能量的时间帧。卖方可以手动输入可供出售的能量的量，或者可以基于卖方车辆的高功率电池组204和高能量电池组206的SOC周期性地更新能量。
基于能量请求，能量共享服务器401确定满足包含在能量请求中的标准的潜在卖家列表。例如，能量共享服务器401可以在潜在卖方列表中包括买方愿意行驶的距离内的所有车辆，这些车辆具有请求的可用能量的量，并且愿意以低于买方愿意为每个能量计量单位支付的最高价格出售能量。
响应于接收到潜在卖方列表，买方能够从列表中选择卖方之一。买方将从潜在卖方列表中选择的卖方发送到能量共享服务器401。响应于买方的选择，能量共享服务器401向卖方发送交易确认通知，确认交易的细节，例如要转移的能量的量、买方已经同意购买能量的价格以及要进行转移的位置(如果不同于卖方的位置)。一旦接收到交易确认，卖方将能量访问密钥传输到能量共享服务器401，然后能量共享服务器401将能量访问密钥传输到买方。然后，买方可以使用能量访问密钥来解锁卖方车辆的充电端口，并用来自卖方车辆的所请求的能量的量向买方车辆充电。虽然提供的例子是买方车辆装备有本公开的混合电池组，但是买方的车辆可以装备有任何合适的电池组，例如仅高功率电池组或仅高能量电池组。
图6包括计算设备402的示例实现的正视图。图7包括计算设备402的示例实现的功能框图。现在参考图6和7，计算设备402包括中央处理单元(CPU)或处理器450、一个或多个输入设备454(例如触摸屏显示器、麦克风、一个或多个开关等)、显示器458(例如触摸屏显示器)、一个或多个其它输出设备(未示出)、网络接口462和存储器466。虽然输入设备454和显示器458被示为计算设备402的组件，但是输入设备和输出设备(例如显示器)可以是外围设备。此外，虽然提供了单个处理器的示例，但是计算设备402可以包括两个或更多个处理器。
网络接口462将计算设备402连接到网络408。例如，网络接口462可以包括有线接口(例如以太网接口)和/或无线接口(例如Wi-Fi、蓝牙、近场通信(NFC)或其它无线接口)。计算设备402的处理器450执行操作系统(OS)472和一个或多个其它应用。处理器450执行操作系统(OS)472和一个或多个服务器应用，例如能量共享应用474，以显示用于生成和发送能量请求的用户界面。这里讨论的由计算设备402执行的操作由计算设备402执行。尽管在图6和7中描述了计算设备402，但是计算设备403可以类似地配置。
图8包括能量共享服务器401的示例实现的简化功能框图。能量共享服务器401包括处理器504、一个或多个输入设备508(例如键盘、触摸板、鼠标等)、包括显示器516的显示子系统512、网络接口520、存储器524和大容量存储器528。虽然输入设备508和显示器516被示为能量共享服务器401的组件，但是输入设备和输出设备(例如显示器)可以是外围设备。此外，虽然提供了单个处理器的例子，但是能量共享服务器401可以包括两个或更多个处理器。
网络接口520通过网络408和409将能量共享服务器401连接到计算设备402和403。例如，网络接口520可以包括有线接口(例如以太网接口)和/或无线接口(例如Wi-Fi、蓝牙、近场通信(NFC)或其它无线接口)。存储器524可以包括易失性或非易失性存储器、高速缓存或其他类型的存储器。大容量存储器528可以包括闪存、一个或多个硬盘驱动器或其它大容量存储设备。
处理器504执行操作系统(OS)532和一个或多个服务器应用，例如能量共享应用536。大容量存储器528可以存储一个或多个数据库540，数据库540存储能量共享服务器401应用程序用来执行这里描述的功能的数据结构。处理器504执行能量共享应用程序536以促进买方和卖方之间的能量共享。这里讨论的由能量共享服务器401执行的操作由能量共享服务器401(更具体地说，处理器504)在能量共享应用536的执行期间执行。虽然这里描述的功能由能量共享服务器401执行，但是能量共享服务器401的功能可以分布在两个或多个服务器之间。
图9-11描绘了由电池管理模块126执行的示例控制操作。在704，控制确定车辆是否处于驱动模式。如果控制确定车辆处于驱动模式，则控制在705继续。如果控制确定车辆不处于驱动模式，则控制在728继续。
在705，控制接收(VPR)，并且控制在706继续。在706，控制验证VPR已经被接收并且大于零。如果是，控制在707继续；否则，控制返回705。在707，控制确定高功率电池组204和高能量电池组206的SOC。在708，控制确定高功率电池组204的SOC是否大于第一预定SOC或类似的预定SOC。如果是，控制在712继续；否则，控制在724继续。在712，控制确定高能量电池组206的SOC是否小于第二预定SOC，例如80％。如果是，控制转移到720；否则，控制在716继续。
在716，控制闭合第一开关254(如果先前打开)并断开第二开关256(如果先前闭合)，使得只有高功率电池组204向MGU122供电，并且控制可以结束。虽然提供了结束的例子，但是控制示出了连续的控制循环，并且控制可以在704继续返回。在720，控制闭合第一开关254(如果先前打开)并闭合第二开关256(如果先前开)，使得高功率电池组204向MGU供电，并且还对高能量电池组206充电，并且控制可以结束。在724，控制打开第一开关254(如果先前闭合)并闭合第二开关256(如果先前打开)，使得高能量电池组206向MGU122供电，并且控制可以结束。
在728，控制确定车辆是否插入充电站。如果是，控制在732继续；否则，控制在764继续。在732，控制确定充电站的充电级别特性。在736，控制确定充电站是否是三级充电站(即DC快速充电)。如果是，控制在740继续；否则，控制在752继续。在740，控制确定高能量电池组206的SOC是否小于高能电池组206的第三预定SOC。例如，高能量电池组206的第三预定SOC可以设置为30％或另一个合适的百分比。如果是，控制在744继续；否则，控制在748继续。在744，控制闭合第一开关254(如果打开)和第二开关256(如果打开)，以使得高功率电池组204和高能量电池组206能够DC快速充电，并且控制可以结束。在748，控制闭合第一开关254(如果打开)并打开第二开关256(如果闭合)，以使仅高功率电池204能够DC快速充电。
在752，控制确定高能量电池组206的SOC是否小于高能量电池组206的第四预定SOC。第四预定SOC大于第三预定SOC。如果是，控制在756继续；否则，控制在760继续。在756，控制打开第一开关254(如果闭合)并闭合第二开关256(如果打开)，使得高能量电池组206在高功率电池组204之前被充电，并且控制可以结束。在760，控制闭合第一开关254(如果打开)并打开第二开关256(如果闭合)，使得高功率电池组204首先充电，并且控制可以结束。
在764，控制确定高功率电池204的SOC是否大于高功率电池204的第五预定SOC。如果是，控制在768继续；否则，控制在776继续。在768，控制确定高能量电池组206的SOC是否小于高能量电池组206的第四预定SOC。如果是，控制在778继续；否则，控制在776继续。在776，控制打开第一开关254(如果闭合)并打开第二开关256(如果闭合)。在778，控制确定是否已经接收到能量请求。如果是，控制在782继续；否则，控制在780继续。在780，控制闭合第一开关(如果打开)，并闭合第二开关(如果打开)，以允许用高功率电池组204更换高能量电池组206。在782，控制确定卖方是否已经同意能量共享(即，卖方是否已经预先批准能量请求销售)。如果是，控制在图10的字母A处继续，否则，控制在780处继续。
参考图10，在808，控制向能量共享服务器401发送能量请求，并且控制在812继续。在812，能量共享服务器401接收能量请求，并且控制在816继续。在816，能量共享服务器401基于所请求的能量的量和买方的位置来识别卖方列表。在820，控制向买方发送潜在卖方的列表，并且控制在824继续。
在824，控制确定买方是否已经从潜在卖方列表中选择了卖方。如果是，控制在828继续；否则，控制等待买方选择卖方。在828，买方的选择被传输到能量共享服务器401，并且控制在832继续。在832，控制确定卖方是否已经预先批准了能量销售。如果是，控制在852继续；否则，控制在836继续。在836，控制将能量请求发送给卖方以供批准。控制在840继续，其中控制确定卖方是否已经批准销售。如果是，控制在844继续；否则，控制在848继续。在844，控制将卖方的批准传送到能量共享服务器401。在848，控制将卖方的拒绝发送到能量共享服务器401，并在864继续。在864，能量共享服务器401更新卖方列表并返回820。
控制在852继续，其中能量共享服务器401处理能量转移交易并继续到856。在856，控制向买方发送卖方批准的确认。控制继续到860，其中控制通过能量共享服务器401向买方发送能量访问密钥，并且控制在图11的字母C处继续。
参考图11，在904，控制确定买方车辆相对于卖方车辆的位置。例如，买方车辆可以每隔预定时间发送一次买方车辆的位置。在908，控制确定买方车辆和卖方车辆之间的距离是否在第一预定范围内。如果是，控制在912继续；否则，控制返回904。在912，控制向卖方发送位置通知，指示买方的车辆在卖方车辆的一定距离内。控制在914继续，其中控制确定买方车辆和卖方车辆之间的第二距离。在916，控制确定第二距离是否在第二预定范围内。如果是，控制在920继续；否则，控制返回916。在920，控制确定买方车辆是否已经停止(即，车辆是静止的)。如果是，控制在924继续；否则，控制返回920。
在924，控制使用BLE通信将买方的计算设备402配对到卖方车辆，并将能量访问密钥发送到卖方车辆。在928，响应于接收到能量访问密钥，卖方车辆被唤醒。在930，计算设备403向能量共享服务器401发送能量访问密钥验证请求。控制在932继续，其中能量共享服务器401验证能量访问密钥是否仍然有效(即，卖方没有撤销访问)。如果是，控制在936继续；否则，控制可结束。在936，控制确定当前时间是否在由能量访问密钥指定的预定时间段内。例如，能量访问密钥可以在下午2∶00到5∶00有效。如果当前时间是晚上8∶00，则能量访问密钥不再有效。如果是，控制在940继续；否则，控制可结束。
在940，控制解锁卖方车辆上的充电端口。在946，控制闭合第一开关254并打开第二开关256，使得只有高功率电池组204向买方车辆传输能量。在950，控制在买方车辆和卖方车辆之间建立连接。例如，买方可以使用双向充电连接器与卖方车辆上的充电端口建立直接连接。在954，控制验证买方车辆和卖方车辆已经建立了连接。如果是，控制在958继续；否则，控制返回954。在958，控制开始转移能量，并且控制在962继续。在962，控制确定传输的能量的量。在966，控制确定传输的能量的量是否满足能量访问密钥中指定的能量的量。如果是，控制可以结束或继续到图9的字母D；否则，控制可以返回到958。
前面的描述本质上仅仅是说明性的，决不是为了限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可通过可以通过各种形式来实现。因此，尽管本公开包括特定的示例，但是本公开的真实范围不应如此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求后，其它修改将变得显而易见。应当理解，方法中的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时)执行，而不改变本公开的原理。此外，尽管以上将每个实施例描述为具有某些特征，但是相对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可以在任何其它实施例的特征中实现和/或与任何其它实施例的特征组合，即使该组合没有被明确描述。换句话说，所描述的实施例不是互斥的，并且一个或多个实施例彼此的置换仍在本公开的范围内。
元件之间(例如模块、电路元件、半导体层等之间)的空间和功能关系使用各种术语来描述，包括“连接”、“接合”、“耦合”、“靠近”、“邻近”、“在顶部”、“上方”、“下方”和“位于”。除非明确描述为“直接”，否则当在上述公开中描述第一和第二元件之间的关系时，该关系可以是第一和第二元件之间不存在其它介入元件的直接关系，但是也可以是第一和第二元件之间存在一个或多个介入元件(空间上或功能上)的间接关系。如这里所使用的，短语“A、B和C中至少一个”应该被解释为使用非排它性逻辑“或”来表示逻辑(A或B或C)，并且不应该被解释为“A的至少一个、B的至少一个和C的至少一个”。
在图中，箭头所指的箭头方向通常展示了图示感兴趣的信息流(如数据或指令)。例如，当元件A和元件B交换各种信息但是从元件A传输到元件B的信息与图示相关时，箭头可以从元件A指向元件B。这个单向箭头并不意味着没有其它信息从元件B传输到元件A。此外，对于从元件A发送到元素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确认。
在本申请中，包括以下定义，术语“模块”或术语“控制器”可以用术语“电路”代替。术语“模块”可以指以下或者包括以下：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合模拟/数字离散电路；数字、模拟或混合模拟/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、专用或组)；存储由处理器电路执行的代码的存储电路(共享、专用或组)；提供所述功能的其它合适的硬件组件；或者上述部分或全部的组合，例如在片上系统中。
该模块可以包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可以包括连接到局域网(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通过接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可以允许负载平衡。在另一个示例中，服务器(也称为远程或云)模块可以代表客户端模块完成一些功能。
如上所述，术语代码可以包括软件、固件和/或微码，并且可以指程序、例程、功能、类、数据结构和/或对象。术语“共享处理器电路”包括执行来自多个模块的部分或全部代码的单个处理器电路。术语“组处理器电路”包括处理器电路，该处理器电路与附加的处理器电路相结合，执行来自一个或多个模块的一些或全部代码。对多个处理器电路的引用包括离散芯片上的多个处理器电路、单个芯片上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个内核、单个处理器电路的多个线程或者以上的组合。术语“共享存储器电路”包括存储来自多个模块的部分或全部代码的单个存储器电路。术语“组存储电路”包括存储电路，该存储电路与附加存储器相结合，存储来自一个或多个模块的一些或全部代码。
术语“存储电路”是术语“计算机可读介质”的子集。这里使用的术语“计算机可读介质”不包括通过介质(例如载波)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暂时性的。非暂时性有形计算机可读介质的非限制性例子是非易失性存储器电路(例如闪存电路、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(例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(例如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)和光存储介质(例如光盘、DVD或蓝光光盘)。
本申请中描述的装置和方法可以部分或全部由专用计算机实现，该专用计算机通过配置通用计算机来执行计算机程序中包含的一个或多个特定功能而创建。上述功能块、流程图组件和其它元件用作软件说明书，其可以通过熟练技术人员或程序员的日常工作翻译成计算机程序。
计算机程序包括存储在至少一个非暂时性有形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。计算机程序可以包括与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统(BIOS)、与专用计算机的特定设备交互的设备驱动程序、一个或多个操作系统、用户应用程序、后台服务、后台应用程序等。
计算机程序可以包括：(i)待解析的描述性文本，例如HTML(超文本标记语言)、XML(可扩展标记语言)或JSON(JavaScript对象简谱)，(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，等等。仅作为示例，源代码可以使用以下语言的语法编写：C、C++、C#、Objective C、Swift、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、HTML5(超文本标记语言第五版)、Ada、ASP(活动服务器页面)、PHP(PHP：超文本预处理器)、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、VisualLua、MATLAB、SIMULINK和

Claims (10)

1.一种车辆，包含：
混合电池组，其包括第一电池组和第二电池组，其中：
所述第一电池组比所述第二电池组具有更高的能量密度；以及
所述第二电池组比所述第一电池组具有更高的功率密度；
功率逆变器模块，其连接于所述混合电池组和电动发电机单元(MGU)之间，所述电动发电机单元连接到所述车辆的动力系，并且被配置为调节所述混合电池组和所述MGU之间的功率流；
电池管理模块，其被配置为：
控制所述功率逆变器模块的切换；
选择性地对所述第一电池组和所述第二电池组中的至少一个充电和放电；以及
利用来自所述第二电池组的电力选择性地对所述第一电池组充电。
2.根据权利要求1所述的车辆，进一步包括：
第一开关，其连接在所述功率逆变器模块和所述第二电池组之间，并且：
(i)当打开时，将所述第二电池组从所述功率逆变器模块和充电站中的至少一个断开；以及
(ii)当闭合时，连接所述第二电池组与所述功率逆变器模块和所述充电站中的至少一个；以及
第二开关，连接于所述功率逆变器模块和所述第一电池组之间，并且：
(i)当打开时，将所述第一电池组从所述功率逆变器模块和所述充电站中的至少一个断开；以及
(ii)当闭合时，连接所述第一电池组与所述功率逆变器模块和所述充电站中的至少一个。
3.根据权利要求2所述的车辆，其中，所述电池管理模块还被配置为：
确定所述第一电池组的第一充电状态(SOC)；以及
确定所述第二电池组的第二SOC。
4.根据权利要求3所述的车辆，其中所述电池管理模块被配置为基于所述第一SOC和所述第二SOC中的至少一个，对所述第一电池组和所述第二电池组中的至少一个进行充电和放电。
5.根据权利要求4所述的车辆，其中：
所述电池管理模块被配置在以下情况下对所述第二电池组放电：(i)当所述车辆处于驱动模式时；(ii)所述第二电池组的所述第二SOC大于第一预定SOC；以及(iii)所述第一电池组的所述第一SOC小于第二预定SOC；以及
所述电池管理模块被配置为在以下情况下用从所述第二电池组放电的电力对所述第一电池组充电：(i)当所述车辆处于驱动模式时；(ii)所述第二电池组的所述第二SOC大于第三预定SOC；以及(iii)所述第一电池组的所述第一SOC大于第四预定SOC。
6.根据权利要求5所述的车辆，其中，所述电池管理模块被配置为响应于确定所述第二电池组的第二SOC小于所述第一预定SOC，对所述第一电池组放电。
7.一种能量共享系统，包含：
如权利要求6所述的车辆；
包括电池组和第二电池管理模块的第二车辆，
其中至少一个：
所述第二电池管理模块被配置为利用从所述车辆的所述混合电池组接收的电力选择性地对所述电池组充电；以及
所述电池管理模块被配置为利用从所述第二车辆的所述电池组接收的电力选择性地对所述混合电池组充电。
8.根据权利要求7所述的能量共享系统，进一步包括：
第一计算设备，其与所述车辆相关联，并且被配置为：响应于接收到来自用户的第一输入，发送能量请求和所述车辆的第一位置；
第二计算设备，其与所述第二车辆相关联，并且被配置为：
发送所述第二车辆的第二位置；以及
可从所述第二车辆的所述电池组出售的能量的量。
9.根据权利要求8所述的能量共享系统，还包括能量共享服务器，其被配置为：
接收所述能量请求、所述车辆的所述第一位置、所述第二车辆的所述第二位置以及可从所述第二车辆的所述电池组出售的能量的量；
响应于接收到所述能量请求，生成能量卖方车辆的列表；以及
将所述列表发送到所述第一计算设备。
其中所述第一计算设备配置为：
在所述第一计算设备的显示器上显示所述列表；以及
响应于在所述第一计算设备处接收到指示从所述列表中选择所述第二车辆的用户输入，向所述能量共享服务器发送选择所述第二车辆的指示；以及
其中所述电池管理模块被配置为响应于来自所述能量共享服务器的信号，利用从所述第二车辆的所述电池组接收的电力选择性地对所述混合电池组充电。
10.根据权利要求9所述的能量共享系统，其中：
所述第二车辆包括充电端口；
所述充电端口控制对所述电池组的访问，并且包括电子锁；
所述能量共享服务器响应于在所述第一计算设备处接收到指示从所述列表中选择所述第二车辆的用户输入，响应于选择所述第二车辆的指示，选择性地向所述第一计算设备发送电子访问密钥；并且
所述电子锁响应于所述电子访问密钥而解锁。
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