CN115734890A - 储能装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有电化学不同的多个储能装置包的车辆(100)。一个储能装置包A(201)具有能量密度更高的电池，另一储能装置包B(202)具有功率密度更高的电池(202)。在将车辆的模式从动力模式改变为经济模式或者反之时，一个储能装置包在另一储能装置包脱离之前接合，因此确保了骑车人的舒适度并维持了多个储能装置和整个车辆的耐久性。

Description

储能装置

技术领域

本主题涉及两轮车辆。更具体地，本主题涉及车辆中的储能装置。

背景技术

基本上，与不能再充的一次储能装置不同，可再充储能装置可被充电或放电。通常，仅一个储能装置被封装成包(pack)形状的低容量储能装置可用作各种紧凑和便携式电子装置(类似移动电话等)的电源。在若干储能装置串联或并联连接的高容量储能装置的情况下，其可用于受电装置，例如充电宝、膝上型计算机或驱动电机(例如电动代步车、混合动力车辆等)。

提出储能装置作为类似电动车辆的受电装置和各种其它应用的清洁、高效且环保的电源。此外，一种类型的储能装置是锂离子储能装置，其是可再充的，并且可形成为多种多样的形状和尺寸以使得电动车辆中可用的空间被有效地填充。多个储能装置电池的组合可设置在储能装置电池模块中以提供或生成足以操作受电单元(特别是便携式受电装置)的电量。

附图说明

参照附图来描述详细描述。贯穿附图使用相同的编号来引用类似的特征和部件。

图1是根据本发明的一个实施方式的低跨(step through)车的左侧视图。

图2示出根据本发明的一个实施方式的为车辆提供动力的动力系统以及具有不同的电池化学成分的多个储能装置包的电路图。

图2a是描述根据本发明的一个实施方式的对应于客户的模式选择或根据车辆中的储能装置包的充电状态启用多个储能装置包的流程图。

图3是表示根据本发明的一个实施方式的当车辆处于经济模式时储能装置包A的活动状态的电路图。

图3a是表示根据本发明的一个实施方式的当车辆处于动力模式时储能装置包B的活动状态的电路图。

图4是说明在车辆的模式改变期间多个储能装置包的协同工作的流程图。

图4a是说明根据本发明的一个实施方式的将车辆模式从经济模式改变为动力模式的第一步骤的电路图。

图4b是说明根据本发明的一个实施方式的将车辆模式从经济模式改变为动力模式的第二步骤的电路图。

图4c是说明根据本发明的一个实施方式的将车辆模式从经济模式改变为动力模式的第三步骤的电路图。

图4d是说明根据本发明的一个实施方式的将车辆模式从经济模式改变为动力模式的最后第四步骤的电路图。

图4e是说明根据本发明的一个实施方式的将车辆模式从动力模式改变为经济模式的第一步骤的电路图。

图4f是说明根据本发明的一个实施方式的将车辆模式从动力模式改变为经济模式的第二步骤的电路图。

图4g是说明根据本发明的一个实施方式的将车辆模式从动力模式改变为经济模式的第三步骤的电路图。

图4h是说明根据本发明的一个实施方式的将车辆模式从动力模式改变为经济模式的最后第四步骤的电路图。

图5是说明根据本发明的一个实施方式的当车辆处于再生模式时对储能装置包进行充电的流程图。

图5a是说明根据本发明的一个实施方式的储能装置包B的充电的电路图。

图5b是说明根据本发明的一个实施方式的储能装置包A的充电的电路图。

具体实施方式

储能装置行业持续扩展以满足便携式设备、运输和通信市场日益增长的能量需求。

通常，储能装置被分类为一次和二次储能装置，其中一次储能装置也被称为一次性储能装置，主要旨在使用直至耗尽，之后储能装置简单地被更换为一个或更多个储能装置。二次储能装置通常被称为可再充储能装置，可重复地再充电和重用，因此与一次性储能装置相比长远来看经济、环保。

尽管可再充储能装置与一次储能装置相比提供许多优点，但也具有基于所使用的储能装置的化学成分的一些缺点，因为与一次电池相比二次电池的这些化学成分不太稳定。此外，由于这些相对不稳定的化学成分，在制造期间常常需要二次电池的特殊处理。

尽管可再充储能装置的服务寿命比一次性储能装置长得多，但其服务寿命并非无限的。根据储能装置的类型，可再充储能装置通常可在任何地方再充电100次(例如，碱基)至1000次(例如，锂离子、锂聚合物基)至20000或更多次(例如，薄膜锂基)。除了取决于所涉及的储能装置化学成分的类型之外，可再充储能装置可再充电的循环次数取决于各种其它因素，包括：(i)充电速率(即，缓慢涓流充电对快速充电)、(ii)充电水平(即，满充电的75％、满充电、过充电等)、(iii)充电之前的放电水平(即，完全耗尽、仍充电至低水平等)、(iv)在非使用期间储能装置的储存温度、以及(v)在使用期间储能装置的温度。

由于可再充储能装置的高初始成本，例如，诸如膝上型计算机的昂贵产品常常包含相对复杂的电源管理系统，从而延长储能装置寿命并允许使用较小、较低容量储能装置和/或利用不太昂贵的电池化学成分的储能装置。最常见的电源管理技术之一是只要可能就将某些膝上型计算机组件和外设(特别是需要相对高的功率级别来起作用的那些)置于待机模式或低功率使用模式。因此，例如，膝上型计算机可提供两种不同的视频画面亮度水平：当计算机接通电源时为高亮度，当计算机以储能装置电源操作时为低亮度。这也是当计算机不活动超过短时间段时关闭视频画面或者当不需要它们时将无线连接能力(例如，蓝牙、WiFi、WAN等)或其它非必要外设置于待机模式的主要目的。

此外，以电动车辆或混合动力车辆为例，车辆从放置在车辆中的电池堆叠生成动力。传统上，铅酸储能装置是制造商的首选，但随着时间的推移和技术的发展，已导致储能装置的领域扩展，如今制造商可以选择用锂离子储能装置或任何其它储能装置替换铅酸储能装置。

一百多年来，铅酸电化学电池作为动力电池已取得商业成功。例如，铅酸储能装置广泛用于汽车工业中的启动、照明和点火(SLI)应用。

作为铅酸储能装置的替代，镍金属氢化物(“Ni-MH”)和锂离子(“Li-ion”)储能装置已用于电动和混合电动车辆应用。尽管其成本较高，但是由于其与铅酸储能装置相比比能和能量密度更高，对于混合动力和电动车辆应用，Ni-MH电化学和锂离子电化学比铅酸电化学更受青睐。

铅酸储能装置技术低成本、可靠且相对安全。某些应用(例如车辆的完全或部分电气化和备用电源应用)需要比传统铅酸储能装置所传送更高的比能。由于部件的重量，传统铅酸储能装置遭受低比能。

铅酸储能装置还遭受某些缺点。它们具有相对低的循环寿命，特别是在深度放电应用中。由于铅部件以及加强板所需的其它结构部件的重量，铅酸储能装置通常具有有限的能量密度。如果铅酸储能装置在放电条件下长时间储存，则电极会发生硫酸化，从而损坏储能装置并损害其性能。

与铅酸储能装置相反，Ni-MH储能装置连同传统正电极(例如氢氧化镍)一起使用金属氢化物作为活性负极材料。Ni-MH储能装置的特点在于相对长的循环寿命，特别是在相对低的放电深度下。Ni-MH储能装置的比能和能量密度高于铅酸储能装置。另外，Ni-MH储能装置被制造成较小的棱柱和圆柱形电池以用于各种应用，并且在混合电动车辆中已广泛地采用。较大尺寸的Ni-MH电池在车辆中的使用有限。

Ni-MH电化学电池的主要缺点是其高成本。锂离子储能装置也有此缺点。然而，近年来，锂离子设计的能量密度和比能的改进已超过了Ni-MH设计的可比进步。因此，尽管Ni-MH储能装置目前所传送的功率显著多于十年前的设计，但是除了其固有更高的操作电压之外，锂离子储能装置的进步使其对于原本采用Ni-MH储能装置的许多混合动力应用在技术上更有竞争力。

锂离子储能装置不仅在二次消费者储能装置市场中已获得相当大的份额，而且在OEM混合储能装置、车辆和电动车辆应用中也已获得很大份额。锂离子储能装置提供高能量密度和高比能以及长循环寿命。例如，锂离子储能装置在80％的放电深度下可传送超过1000次循环。

除了铅酸、Ni-MH和锂离子储能装置的不同优点和缺点之外，这三种电化学的能量密度和功率密度也显著变化，其中锂离子储能装置在汽车领域中最受欢迎。锂离子储能装置具有用于汽车的不同电化学。由不同材料形成的每种电化学有其自己的优点和缺点。

进一步阐述，例如，锂钴氧化物具有高能量密度和低功率密度，锂二氧化锰与锂钴氧化物相比具有较低的能量密度和功率密度。磷酸铁锂与锂钴氧化物相比具有更高的功率密度和更低的能量密度，并且锂镍钴铝氧化物与锂钴氧化物相比具有较高的能量密度和相等的功率密度。

因此，从上述段落显而易见的是，具有不同电化学的各个储能装置具有其自己的优点和缺点。各个车辆包括具有电池化学成分的多个储能装置包。然而，与具有更高功率密度的电池化学成分相比，具有高能量密度的储能装置中的电池化学成分具有更好的耐久性。高能量密度电池能够在较长的时间段内供应较低的额定电流，而高功率密度电池能够在相对较短的持续时间内供应较高的额定电流。例如，储能装置1可能能够存储仅足够向灯泡供电1分钟的电荷，同时如果需要仍能够传送100安培(较高的功率密度和较低的能量密度)。储能装置2可能能够存储足够向完全相同的灯泡供电1小时的能量，同时如果需要仅能够传送1安培(较高的能量密度和较低的功率密度)。另外，当多个储能装置包处于不同的电压电平并且并联连接时，则一个储能装置将试图对另一储能装置充电，导致多个储能装置包同时耗尽。

传统上，每当用于车辆推进的动力单元需要电力时，控制器从第一储能装置包汲取电力，并且当第一储能装置包耗尽时，转移到另一储能装置包，导致两个储能装置包耗尽，并且还影响多个储能装置的耐久性，因此不利地影响整个车辆的耐久性和实用性。此外，由于一个储能装置包脱离，然后接合另一存储装置包以用于车辆的推进，骑车人在骑车时可能感受到急停，这在将驾驶模式从经济模式转移到动力模式或反之时带来安全问题。这种现象会影响骑车人在骑车时的舒适度。

因此，从上述段落显而易见的是，现有技术单独地利用具有不同电池化学成分的储能装置，因此，具有不同电池化学成分的储能装置的组合的协同仍未被利用，或者配置的性能与耐久性未达到最优。

因此，仍需要储能装置的协同配置和布局，其可实现具有高能量密度和功率密度的多种组合的可靠和相对安全的电化学电池的最优选择性加载，以在维持储能装置的耐久性的同时向骑车人提供舒适度。

因此，存在这样的挑战：在维持储能装置的耐久性并且维持电流向车辆中的控制器的连续且一致的流动的同时，对具有不同电池化学成分以用于协同地接合的储能装置或包进行有效布局，而不会影响骑车人的舒适度。

因此，需要改进具有高能量密度和功率密度、协同工作的蓄电装置包，其克服了所有上述问题和本领域中已知的其它问题。

本发明提供了上述问题的解决方案，同时以低成本满足储能装置的修改最小的要求，并且易于模式转移。

鉴于上述目的，本发明涉及储能装置，更具体地，涉及具有不同电池化学成分的协同地工作的多个储能装置单元包，实现了多个储能装置包的高耐久性，同时维持骑车人/用户的舒适度。

根据本发明的一个方面，一种用于车辆的动力系统，其具有：多个电源，类似具有不同电池化学成分的多个储能装置包(储能装置包A和储能装置包B)；多个电池管理系统(BMS)，其具有BMS控制器；主控制器，也称为电机控制器；以及电机，其联接到后轮以用于牵引。由储能包组成的多个所述储能装置在决定模式或将模式从经济模式转移到动力模式或反之时起到重要作用。根据本发明的一个方面，多个BMS包括多个开关，其具有连接到各个储能装置包的二极管。二极管被解释为主要在一个方向上传导电流的双端子电子部件。在车辆启动之后并且当用户/骑车人已手动选择至少一个模式(即，经济模式或动力模式)时，在这种情况下一个储能装置包处于活动状态以将储能装置所生成的电流传输至主控制器并最终传输至电机以用于牵引。储能装置包A包括能量密度更好但功率密度较低的电池，其将存储足够的能量以在延长的时间段向主控制器供电，因此将在经济模式下使用。储能装置包B包括功率密度更好但能量密度相对较小的电池，其具有足够的电荷以在较短持续时间内向主控制器供电。此外，车辆的模式(即，经济模式和动力模式)也可由主控制器基于储能装置包的充电状态决定。

此外，根据本发明的一个方面，当车辆处于经济模式时，主控制器通过BMS控制器向电池管理系统(BMS)发送输入以启用用于经济模式的期望储能装置包，因为在经济模式下需要较长持续时间的正常速度，这可由具有高能量密度的储能装置实现。因此，BMS使储能装置包A处于活动/唤醒状态。储能装置包A的BMS具有一对开关，其中开关1和开关2处于ON状态，而储能装置包B不处于活动状态。所生成的电流通过开关传输至主控制器并且最终传输至与后轮联接的电机以用于牵引。

根据本发明的一个实施方式，当车辆处于动力模式时，主控制器通过BMS控制器向电池管理系统(BMS)发送输入以启用用于动力模式的期望储能装置包，因为在动力模式下，需要具有高功率密度的储能装置。因此，BMS(203)使储能装置包B处于活动/唤醒状态并且储能装置包A处于不活动状态。储能装置包B的BMS具有一对开关，开关3和开关4，其中两个开关处于ON状态以用于通过开关将电流传输至主控制器并最终传输至电机，电机与后轮联接以用于牵引。上述配置确保了储能装置包的耐久性，这增加了车辆中的储能装置包的寿命。

根据本发明的一个方面，当车辆的模式从经济模式改变为动力模式时，主动能量源在经济模式下包括高能量密度储能装置包A并且在动力模式下包括高功率密度储能装置包B。由于当车辆将其模式从经济模式改变为动力模式时需要启用具有高功率密度的储能装置包，所以主控制器通过相应储能装置包的BMS控制器向电池管理系统发送输入，随后，电池管理系统在根据模式转变控制开关的ON/OFF状态的同时决定储能装置的启用。此外，根据本发明的一个方面，电池管理系统停用连接到储能装置包A的开关2并使其转向OFF状态，并且启用连接到储能装置包A的开关1处于ON状态。连接到储能装置包B的一对开关处于OFF状态。因此，由储能装置包A生成的电流通过开关1传输至主控制器，然后传输至开关2的二极管，最终传输至电机以用于牵引。

此外，为了维持储能装置与主控制器的恒定连接，连接到储能装置包B的开关3被接通，然后连接到储能装置包A的开关1被相应储能装置包的BMS关断。结果，由储能装置包B生成的电力通过开关3和开关4的二极管被传输至主控制器，并且主控制器将该电力传输至电机以用于牵引。此外，连接到储能装置包B的开关4被接通；从而车辆现在处于动力模式下，并且电流将从连接到储能装置包B的两个开关流动。在包从储能装置包A转移到储能装置包B期间，开关1和开关3处于ON状态，因此控制器将仅在Δ(delta)秒内从两个包获取电流，这限制了储能装置包的耗尽。上述步骤涉及一个重要方面：在从一个储能装置包切换到另一储能装置包的同时，在这一个储能装置包脱离之前另一储能装置包首先接合。这由此能够确保骑车人在骑车时在模式转移期间不会感觉到急停，并且还确保了不存在储能装置包的耗尽。另外，连接到多个储能装置包的开关2和开关4限制了储能装置之间的电力交换，或者限制了一个储能装置包从另一储能装置包充电。如上所述的配置确保了用户舒适度，并且减少了在车辆中的模式转移期间骑车人感觉到的急停感。这还确保了控制器不断地从至少一个储能装置包获得电力供应，从而不会不可取地影响车辆的骑行，并且也不会耗尽储能装置包。

根据本发明的一个方面，当骑车人将车辆中的动力模式手动地改变为经济模式时或者当主控制器根据储能装置的充电状态启用储能装置包时，主控制器向电池管理系统发送输入，随后，电池管理系统在根据模式转变控制开关的ON/OFF状态的同时决定储能装置的启用。在这方面，连接到储能装置包B的开关4被转回到OFF状态，并且连接到储能装置包B的开关3处于ON状态。连接到储能装置包A的一对开关处于OFF状态。因此，由储能装置包B生成的电力通过开关3被传输至主控制器，然后被传输至开关4的二极管，最终通过二极管被传输至电机以用于牵引。

此外，根据本发明的一个方面，电池管理系统启用连接到储能装置包A的开关1以接通，并且连接到储能装置包B的开关3处于ON状态。因此，主控制器从两个包接收电流达Δ秒。此外，电池管理系统将关断连接到储能装置包B的开关3。因此，由储能装置包A生成的电力从开关1和开关2的二极管被传输至主控制器，并且主控制器将该电力传输至电机以用于牵引。此外，根据本发明的一个方面，储能装置包A的开关2被电池管理系统接通以完成用于经济模式的连接，从而车辆现在处于经济模式。上述步骤是：在从另一储能装置包切换到一个储能装置包的同时，一个储能装置包在将另一储能装置包脱离之前首先接合到主控制器。如上所述的配置确保了用户的舒适度，并且减少了在车辆中的模式转移期间骑车人感觉到的急停感。这还确保了主控制器不断地从至少一个储能装置包获得电力供应，从而不会影响车辆的骑行，并且也不会耗尽储能装置。这种配置改进了储能装置以及车辆的耐久性，因为储能装置包的协同选择性操作增加。

此外，根据本发明的一个方面，再生制动被定义为车辆的动能转换为储存在储能装置中的化学能，其可稍后用于驱动车辆。将它称为制动是因为它也用于使车辆减速。在再生制动期间，主控制器比较两个储能装置包的充电状态，其中充电状态是电能储存装置相对于其容量的充电水平。如果两个储能装置包的充电状态均高于最小，则再生电流将被发送至储能装置包B，因为储能装置包B具有高功率密度。当储能装置包A的充电状态小于最小充电时，再生电流将被发送至储能装置包A，其中储能装置包A具有高能量密度。因此，这确保了在再生制动期间，控制器将决定对储能装置包A或储能装置包B充电是否重要，以使得电力应该经由控制器不断地流向电机以用于牵引。

下面参照附图详细描述本发明的各种其它特征。在附图中，相似的标号通常指示相同、功能相似和/或结构相似的元件。元件首次出现的图由对应标号中最左边的数位指示。参照附图，其中，相同的标号将用于贯穿多个视图标识相同或相似的元件。

在随后的示例性方面，车辆是两轮鞍式车辆。然而，可以想到本发明的概念可应用于两轮车、三轮车和四轮车中的任一种，包括混合电动车辆和电动车辆。本主题的这些和其它优点将在以下描述中结合附图以两轮车的实施方式更详细地描述。

图1示出根据本主题的实施方式的低跨车(“车辆”)100的左侧视图。所示的车辆(100)具有由虚线示意性示出的框架组件(105)。框架组件(105)包括头管(105H)、主框架组件(105M)。一个或更多个悬架(110)将前轮(115)连接到形成车辆(100)的转向组件的车把组件(120)。转向组件通过头管(105A)可旋转地设置。主框架组件(105B)从头管(105A)向下向后延伸，并且包括之后基本上在纵向方向上延伸的弯曲部分。此外，框架组件(105)包括一个或更多个后框架构件(105C)从主框架组件(105B)的后部朝着车辆(100)的后部向后倾斜地延伸。

车辆(100)包括动力单元(125)，其包括内燃(IC)发动机(125)和牵引电机(135)中的至少一个。例如，牵引电机(135)是无刷直流(BLDC)电机。动力单元联接到后轮(145)。在一个实施方式中，IC发动机(125)可摆动地连接到框架组件(105)。在本实施方式中，IC发动机(125)被安装到摆臂(140)，并且摆臂(140)可摆动地连接到框架组件(105)。在一个实施方式中，牵引电机(135)与IC发动机(125)相邻设置。在本实施方式中，牵引电机135被轮毂安装到后轮(145)。此外，车辆(100)包括将后轮(145)联接到动力单元的传动装置(130)。传动装置(130)包括无级变速器、自动变速器或固定传动比变速器。座椅组件(150)设置在动力单元上方并且由框架组件(105)的后框架构件(105C)支撑。在本实施方式中，座椅组件(150)可通过铰链打开。框架组件(105)限定座椅组件(150)前面的低跨部分ST。踏板(155)设置在低跨部分处，其中，骑车人可通过将脚放在踏板(155)上而在就座位置操作车辆100。此外，踏板(155)能够承载负载。

车辆包括驱动牵引电机(135)的车载多个储能装置。此外，框架组件(105)被多个车身面板覆盖，其包括安装在框架组件(105)上并且覆盖框架组件(105)及其安装的零件的前面板(160A)、腿部防护罩(160B)、座椅下盖(160C)和左右侧面板(160D)。

另外，前挡泥板(165)覆盖前轮(115)的至少一部分。在本实施方式中，前挡泥板(165)与前面板(160A)集成。实用箱(未示出)设置在座椅组件(150)下方并且由框架组件(105)支撑。油箱(未示出)与实用箱(未示出)相邻设置。后挡泥板(175)覆盖后轮(145)的至少一部分，并且定位在油箱下方后轮(145)之上。具有单减震器或双减震器的一个或更多个悬架(180)设置在车辆(100)的后部以用于将摆臂(140)和后轮(145)连接到框架组件(105)，以用于抑制来自车轮(145)和动力单元的力到达框架组件(105)。

此外，车辆(100)包括多个电气和电子部件，包括车头灯(185A)、尾灯(185B)、晶体管控制点火(TCI)单元(未示出)、交流发电机(未示出)、启动电机(未示出)。此外，车辆100包括防抱死制动系统(ABS)、同步制动系统(SBS)或车辆控制系统(VCS)。

图2示出根据本发明的一个实施方式的为车辆提供动力的动力系统(200)以及具有不同的电池化学成分的多个储能装置包的电路图。根据本发明的一个实施方式，动力系统(200)包括：多个电源，类似多个储能装置包(具有不同电池化学成分的储能装置包A(201)和储能装置包B(202))；多个开关(207,208,209,210)；多个电池管理系统(203,204)；主控制器，也称为电机控制器(205)；以及电机(135)，其联接以用于车辆的推进。多个储能装置包(201,202)在决定模式或将模式例如从经济模式转移到动力模式或反之时起到重要作用。

根据本发明的一个实施方式，多个BMS(203,204)包括具有二极管(207d,208e,209f,210g)的多个开关(207,208,209,210)。二极管被解释为主要在一个方向上传导电流的双端子电子部件。在车辆启动之后并且当用户/骑车人已手动选择至少一个模式(即，经济模式或动力模式)时，在这种情况下一个储能装置包将处于活动状态以将储能装置所生成的电流传输至主控制器并最终传输至电机以用于牵引。储能装置包A(201)包括能量密度更好但功率密度较低的电池，其将存储足够的能量以在延长的时间段向主控制器供电，因此将在经济模式下接合。储能装置包B(202)包括功率密度更好但能量密度相对较低的电池，因此将在车辆的动力模式下接合。此外，也可由主控制器基于储能装置包的充电状态来决定任一个储能装置的启用，以避免储能装置包的耗尽。

图2a是描述根据本发明的一个实施方式的对应于客户的模式选择或根据车辆中的储能装置包的充电状态启用多个储能装置包的流程图。根据本发明的一个实施方式，在步骤S211车辆(100)启动之后，电池管理系统在步骤S212通过主控制器检查是否存在客户的模式选择。此外，当客户选择不是动力模式的模式时，或者如果车辆维持其默认模式，如步骤S213和步骤214中所描述，则具有更好能量密度的储能装置包A(201)的电池管理系统(203)在如步骤S213和S215中所描述从主控制器(205)获得输入之后启用处于经济模式的储能装置包A(201)的开关1(207)和开关2(208)，参照图2。此外，如步骤S216中所描述，当储能装置包A(201)的充电状态低于最小值(例如，总充电的15％)时，如步骤S217中所描述，储能装置包B(202)被启用并且即使在经济模式下主控制器(205)也将开始从储能装置包B获取电流，并且当充电状态不低于最小值时，则在步骤217a中储能装置包A保持在唤醒状态并且控制器保持从储能装置包A获取电力。

当在步骤S214客户选择动力模式时，则在步骤S218，电池管理系统(204)启用储能装置包B(202)的开关3(210)和开关4(209)。此外，在步骤S219，当储能装置包B(202)的充电状态低于最小值(例如，总充电的15％)时，储能装置包A(201)在步骤220被启用并且即使在动力模式下主控制器(205)也将开始从储能装置包A获取电流，并且当充电状态不低于最小值时，则在步骤220a中，储能装置包B保持在唤醒状态并且控制器保持从储能装置包B获取电力。主控制器和电池管理系统的这种配置确保了维持储能装置包的耐久性，并且还限制了储能单元包的耗尽。此外，这种配置还确保了主控制器同步选择从至少一个储能装置包生成的电流，并且因此将所生成的电流传输至电机。

图3是表示根据本发明的一个实施方式的当车辆处于经济模式时储能装置包A(201)的活动状态的电路图。此外，根据本发明的一个实施方式，当车辆(100)处于经济模式时，主控制器(205)通过BMS控制器(301,302)向电池管理系统(BMS)发送输入以启用用于经济模式的期望储能装置包，因为在经济模式下需要长持续时间的正常速度，这可由具有高能量密度的储能装置实现。因此，BMS(203)触发储能装置包A(201)以处于活动/唤醒状态。储能装置包A的BMS(203)具有连接的一对开关(207,208)，其中开关1(207)和开关2(208)处于ON状态并且储能装置包B(202)不处于活动状态。所生成的电流(由虚线箭头示出)通过开关传输至主控制器(205)并最终传输至与后轮联接的电机(135)以用于牵引。

图3a是表示根据本发明的一个实施方式的当车辆处于动力模式时储能装置包B(202)的活动状态的电路图。根据本发明的一个实施方式，当车辆处于动力模式时，主控制器(205)通过BMS控制器(301,302)向电池管理系统(BMS)发送输入以启用用于动力模式的期望储能装置，因为在动力模式下，需要具有高功率密度的储能装置。因此，BMS(203)触发储能装置包B(202)以处于活动/唤醒状态，并且储能装置包A(201)保持在不活动状态。储能装置包B的BMS(204)具有一对开关(210,209)，开关3(210)和开关4(209)，其中两个开关处于ON状态以用于通过开关将电流(由箭头示出)传输至主控制器(205)并最终传输至电机(135)，电机(135)与后轮联接以用于牵引。图3和图3a中说明的这种配置减小了储能装置上的负载占空比，并且确保了储能装置包的高耐久性，这增加了车辆中的储能装置包的寿命。

图4是说明在车辆的模式改变期间多个储能装置包的协同工作的流程图。根据本发明的一个实施方式，当车辆的模式从经济模式改变为动力模式时，其中经济模式包括能量密度储能装置包(201)，动力模式包括高功率密度储能装置包(202)。由于当车辆将其模式从经济模式改变为动力模式时需要启用具有高功率密度的储能装置包(如步骤S402中所描述)，因此主控制器(205)通过相应储能装置包的BMS控制器(301,302)向电池管理系统(203,204)发送输入，随后，电池管理系统根据模式转变在控制开关的ON/OFF状态的同时决定储能装置的启用。此外，根据本发明的一个实施方式并且S404中进一步描述的，电池管理系统(203)停用连接到储能装置包A(201)的开关2(208)并将其转向OFF状态，并且启用连接到储能装置包A(201)的开关1(207)处于ON状态(如图4a所示)。连接到储能装置包B(202)的一对开关(210,209)处于OFF状态。因此，由储能装置包A(201)生成的电流(如箭头所示)通过开关1(207)和开关2的二极管(208e)被传输至主控制器(205)并最终传输至电机以用于牵引。

此外，为了维持至少一个储能装置包与主控制器(205)的连续连接，连接到储能装置包B(202)的开关3(210)被接通，然后连接到储能装置包A(201)的开关1(207)被相应储能装置包的BMS(301,302)关断(如步骤S405、S406以及图4b、图4c中所描述)。在储能装置包A转移到储能装置包B期间，开关1(207)和开关3(210)处于ON状态，因此主控制器(205)将仅在Δ秒内从两个包获取电流，确保电流连续流向主控制器。此外，当开关1(207)处于OFF状态时，由储能装置包B(201)生成的电流通过开关3(210)和开关4(209)的二极管(209f)被传输至主控制器(205)，并且主控制器将该电流传输至电机(135)以用于牵引。此外，连接到储能装置包B(202)的开关4(207)被接通(如步骤S407和图4d中所描述)；从而车辆现在处于动力模式，并且电流将从连接到储能装置包B(202)的两个开关流动。上述步骤被配置为使得，在从一个储能装置包切换到另一储能装置包的同时，在这一个储能装置包脱离之前另一储能装置包接合，确保了骑车人在骑车时在模式转移期间不会感觉到急停，并且还确保了不存在储能装置包的耗尽。另外，连接到多个储能装置包的开关2和开关4限制了储能装置之间的电流交换，或者限制了一个储能装置包从另一储能装置包充电。如上所述的配置确保了用户舒适度，并且减少了在车辆中的模式转移期间骑车人感觉到的急停感。这还确保了控制器从一个储能装置包获得供给，从而不会影响车辆的骑行，并且也不会同时耗尽储能装置包。

图4e、图4f、图4g、图4h是表示根据本发明的一个实施方式的在车辆中将模式从动力模式改变为经济模式的电路图。根据本发明的一个实施方式，当骑车人在车辆中将模式从动力模式手动改变为经济模式时或者当控制器根据储能装置的充电状态启用储能装置包时，需要启用具有高能量密度的储能装置包(如步骤S408中所描述)。因此，主控制器(205)通过相应储能装置包的BMS控制器(301,302)向电池管理系统(203,204)发送输入，随后，电池管理系统根据模式转变在控制开关的ON/OFF状态的同时决定储能装置包的启用。此外，根据本发明的一个实施方式并且S410和图4e中进一步描述的，电池管理系统(204)将连接到储能装置包B(202)的开关4关断并且连接到储能装置包B的开关3处于ON状态。连接到储能装置包A的一对开关处于OFF状态。因此，由储能装置包B生成的电流(如虚线箭头所示)通过开关3和开关4的二极管被传输至主控制器并且最终通过二极管被传输至电机以用于牵引。

此外，如图4f所示，电池管理系统(203)启用连接到储能装置包A(201)的开关1(207)和储能装置包B(202)的开关3(210)为ON状态。因此，主控制器将从两个储能单元包接收电流达Δ秒。此外，在后续步骤中，即，S412和图4g，电池管理系统(204)将连接到储能装置包B(202)的开关3(210)关断。因此，所生成的电流(如虚线箭头所示)流经开关1(207)和开关2(208)的二极管(208e)并被传输至主控制器(205)，并且主控制器将该电流传输至电机(135)以用于牵引。此外，最后，连接到储能装置包A(201)的开关2(208)被电池管理系统(203)接通(如S413和图4h中讨论的)以完成用于经济模式的连接，从而车辆现在处于经济模式。上述步骤被配置为使得，在从另一储能装置包切换到一个储能装置包的同时，在将另一储能装置包脱离之前一个储能装置包首先接合。如上所述的配置确保了用户舒适度，并且减少了在车辆中的模式转移期间骑车人感觉到的急停感。这还确保了主控制器不断地从至少一个储能装置包获得电流供应，从而不会影响车辆的骑行，并且也不会耗尽储能装置。由于储能装置的协同选择性操作增加，所以这种配置改进了车辆的耐久性。如早前段落中讨论的，根据实施方式，主控制器还可基于储能装置的充电状态启用所需储能装置包。这限制了储能装置包的耗尽，并且还通过避免在模式转移期间用户所经历的急停来改进用户舒适度。

图5是说明根据本发明的一个实施方式的当车辆处于再生模式时对储能装置包进行充电的流程图。再生制动被定义为车辆的动能转换为储存在储能装置中的化学能，其可稍后用于驱动车辆。将它称为制动是因为它也用于使车辆减速。此外根据本发明的一个实施方式，在车辆的再生制动模式期间，主控制器比较两个储能装置包的充电状态，其中充电状态是储能装置相对于其容量的充电水平。如果两个储能装置包的充电状态均高于预定最小(例如，充电的15％)，或者如果储能装置包A高于预定最小充电并且储能装置包B低于预定最小充电，则所生成的再生电流(如箭头所示)被发送至储能装置包B(如图5a中所示并且S503处所描述)，因为储能装置包B具有高功率密度。此外，根据一个实施方式，如果储能装置包A的充电状态低于最小充电，则在步骤(S505)，再生电流将被发送至储能装置包A(如图5b所示)，其中储能装置包A具有高能量密度。因此，这确保了在再生制动期间，主控制器将决定对储能装置包A或储能装置包B充电是否重要，从而确保最佳再生充电配置。这另外使得系统的容量能够在经济模式或动力模式期间经由主控制器使电力不断流向电机以用于牵引。

有利地，本发明的实施方式描述了协同工作的具有不同电池化学成分的多个储能装置单元包，从而在维持骑车人/用户的舒适度的同时实现多个储能装置包的高耐久性。

在不偏离本发明的范围的情况下，本文中可包含许多其它改进和修改。

标号列表：

图1：

100：车辆

185A：车头灯

160A：前面板

105：框架组件

105A：头管

165：前挡泥板

110：前悬架

115：前轮

160B：腿部防护罩

155：踏板

105B：主管

160C：座椅下盖

125：IC发动机

130：传动装置

140：摆臂

145：后轮

135：牵引电机

180：后悬架

175：后挡泥板

185B：尾灯

160D：右侧面板

105c,105d：后管150：座椅组件

图2：

200：动力系统201：储能装置包A202：储能装置包B207：开关1

207d：二极管

208：开关2

208e：二极管

203：储能装置A的BMS205：控制器

135：电机210：开关3

210g：二极管

209：开关4

209f：二极管

204：储能装置B的BMS

图3：

301：储能装置包A的BMS的BMS控制器302：储能装置包B的BMS的BMS控制器

Claims (18)

1.一种机动车辆(100)，该车辆(100)包括：

动力系统(200)；该动力系统(200)包括多个电池管理系统(BMS)(203、204)、多个储能装置(201、202)、主控制器(205)和电机(135)；

所述多个BMS(203、204)包括多个开关(207、208、209、210)和多个BMS控制器(301、302)；

所述多个BMS(203、204)的所述多个开关(207、208、209和210)连接到所述多个储能装置包(201、202)和所述车辆(100)的主控制器(205)，所述主控制器(205)被配置为同步并传输从所述储能装置包(201、202)中的任一个生成的电流至电机(135)；

所述多个储能装置包(201、202)根据所述车辆(100)的经济模式或动力模式选择性地接合以根据来自主控制器(205)的输入供应能量。

2.根据权利要求1所述的车辆(100)，其中，所述储能装置(201)配置有高能量密度电池并且当所述车辆(100)处于经济模式时向所述电机(135)供应电流。

3.根据权利要求1所述的车辆(100)，其中，所述储能装置(202)配置有高功率密度电池，当所述车辆(100)处于动力模式时向所述电机(135)供应电流。

4.根据权利要求1所述的车辆(100)，其中，当所述车辆(100)处于经济模式时，所述主控制器(205)向所述多个BMS(203、204)提供输入，并且所述多个BMS(203、204)被配置为同步并通过一个或更多个BMS(203、204)的所述多个开关(207、208)将所述储能装置(201)中生成的所述电流传输至所述主控制器(205)，并且所述主控制器(205)将所述电流传输至所述电机以用于牵引。

5.根据权利要求1所述的车辆(100)，其中，当所述车辆(100)处于动力模式时，所述主控制器(205)向所述多个BMS(203、204)提供输入，并且所述多个BMS(203、204)被配置为同步并通过一个或更多个BMS(203、204)的所述多个开关(210、209)将所述储能装置(202)中生成的所述电流传输至所述主控制器(205)，并且所述主控制器(205)将所述电流传输至所述电机以用于牵引。

6.根据权利要求1所述的车辆(100)，其中，所述多个BMS(203、204)基于所述车辆(100)的模式转移选择性地操作所述多个开关(207、208、209、210)以将所述电流从所述储能装置包(201、202)传输至所述电机(135)。

7.根据权利要求7所述的车辆(100)，其中，所述多个开关(207、208、210、209)包括多个二极管(207d、208e、210g、209f)，所述多个二极管(207d、208e、210g、209f)在所述多个开关(207、208、209、210)的选择性操作期间维持所述电流不断流向主控制器(205)。

8.根据权利要求1所述的车辆，其中，当所述车辆将所述车辆的模式从经济模式改变为动力模式时，所述主控制器(205)被配置为在将另一所述储能装置包(201)脱离之前将一个所述储能装置包(202)接合。

9.根据权利要求1所述的车辆(100)，其中，当所述车辆将所述车辆的模式从动力模式改变为经济模式时，所述主控制器(205)被配置为在将另一所述储能装置包(202)脱离之前将一个所述储能装置包(201)接合。

10.根据权利要求1所述的车辆(100)，其中，当所述储能装置(202)的充电状态低于预定最小充电时，所述主控制器(205)被配置为启用所述储能装置包(201)。

11.根据权利要求1所述的车辆(100)，其中，当所述储能装置(201)的充电状态低于预定最小充电时，所述主控制器(205)被配置为启用所述储能装置包(202)。

12.根据权利要求1所述的车辆(100)，其中，当所述车辆处于再生制动模式时，所述主控制器(205)被配置为在所述车辆(100)中所述储能装置包(201)低于预定最小充电时对储能装置(201)进行充电。

13.根据权利要求1所述的车辆(100)，其中，当所述车辆处于再生制动模式时，所述主控制器(205)被配置为在所述车辆(100)中所述储能装置包(201)和所述储能装置包(202)高于预定最小充电时对储能装置(202)进行充电。

14.一种当车辆处于经济模式时用于所述车辆的BMS的多个开关的选择性操作的方法，该方法包括以下步骤：

在步骤S211以默认模式启动车辆；

用户选择所述车辆的模式；

通过BMS控制器将输入从主控制器传输至BMS，以同步和选择性地操作多个开关；

在步骤S213、S215，通过BMS将开关1和开关2初始化为ON状态，其中所述开关连接到储能装置包A，其中所述储能装置包A具有高能量密度；

将储能装置包B保持在OFF状态；

使所述储能装置包A中生成的电流通过所述开关1和所述开关2流向主控制器；以及

将电流从主控制器传输至电机以用于牵引。

15.一种当车辆(100)处于动力模式时用于所述车辆的BMS的多个开关的选择性操作的方法，该方法包括以下步骤：

在步骤S211启动车辆；

在步骤S214用户选择所述车辆的模式为动力模式；

通过BMS控制器将输入从主控制器传输至BMS，以同步和选择性地操作多个开关；

在步骤S218，通过BMS将开关3和开关4初始化为ON状态，其中所述开关连接到储能装置包B，其中所述储能装置包B具有高功率密度；

将储能装置包A保持在OFF状态；

使所述储能装置包B中生成的电流通过所述开关3和所述开关4流向主控制器；以及

将电流从主控制器传输至电机以用于牵引。

16.一种当车辆(100)从经济模式改变为动力模式时用于所述车辆的BMS的多个开关的选择性操作的方法，该方法包括以下步骤：

在步骤S211启动车辆；

在步骤S402将车辆的模式从经济模式改变为动力模式；

由主控制器通过BMS控制器向BMS发送输入，所述BMS同步并且选择性地操作并改变连接到多个储能装置包的多个开关的状态；

在步骤S404通过连接到储能装置包A的所述BMS将连接到所述储能装置包A的开关2的活动状态改变为OFF状态并将开关1保持在ON状态；

使所述储能装置包A中生成的电流通过开关1和开关2的二极管流向主控制器并从所述主控制器流向电机以用于牵引；

在步骤S405由连接到储能装置包B的所述BMS将连接到所述储能装置包B的开关3的不活动状态改变为ON状态；

在步骤S406，在改变所述储能包B的开关3的状态之后，由连接到所述储能装置包A的所述BMS将连接到储能装置包A的开关1的活动状态改变为OFF状态；

使所述储能装置包B中生成的电流通过开关3和开关4中的二极管流向主控制器并从所述主控制器流向电机以用于牵引；

在步骤S407由连接到所述储能装置包B的所述BMS将连接到储能装置包B的开关4的不活动状态改变为ON状态；以及

使所述储能装置包B中生成的电流通过开关3和开关4流向主控制器并从所述主控制器流向电机以用于牵引。

17.一种当车辆(100)从动力模式改变为经济模式时用于所述车辆的BMS的多个开关的选择性操作的方法，该方法包括以下步骤：

在步骤S211启动车辆；

在步骤S408将车辆的模式从动力模式改变为经济模式；

由主控制器通过BMS控制器向BMS发送输入，所述BMS同步并且选择性地操作并改变连接到多个储能装置包的多个开关的状态；

在步骤S410通过连接到储能装置包B的所述BMS将连接到所述储能装置包B的开关4的活动状态改变为OFF状态并将开关3保持在ON状态；

使所述储能装置包B中生成的电流通过开关3和开关4的二极管流向主控制器并从所述控制器流向电机以用于牵引；

在步骤S411由连接到储能装置包A的所述BMS将连接到所述储能装置包A的开关1的不活动状态改变为ON状态；

在步骤S412，在改变连接到所述储能装置包A的开关1的状态之后，由连接到所述储能装置包B的所述BMS将连接到储能装置包B的开关3的活动状态改变为OFF状态；

使所述储能装置包A中生成的电流通过开关1和开关2的二极管流向控制器并从所述主控制器流向电机以用于牵引；

在步骤S413由连接到所述储能装置包A的所述BMS将连接到储能装置包A的开关2的不活动状态改变为ON状态；以及

当车辆处于经济模式时，使所述储能装置包A中生成的电流通过开关1和开关2流向主控制器并从所述主控制器流向电机以用于牵引。

18.一种当车辆(100)处于再生制动模式时用于所述车辆的BMS的多个开关的选择性操作的方法，该方法包括以下步骤：

在步骤(S501)启动车辆；

在步骤S501将车辆的模式改变为再生制动模式；

在步骤S502检查储能装置包A和储能装置包B的充电状态是否高于储能装置的预定最小充电；

如果在步骤S503所述充电状态高于储能装置的预定最小充电，则启用电流流向所述储能装置包B；

在步骤S504，检查是否所述储能装置包A的充电状态高于预定最小充电并且所述储能装置包B低于储能装置的预定最小充电；

如果在步骤S503所述充电状态高于储能装置的预定最小充电，则启用电流从主控制器流向所述储能装置包B以对所述储能装置包B进行充电；

在步骤S505，检查是否所述储能装置包B的充电状态高于预定最小充电并且所述储能装置包A低于储能装置的预定最小充电；以及

在步骤S506，启用电流从主控制器流向所述储能装置包A以对所述储能装置包A进行充电。

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