用于電動(dòng)車輛的雙鋰離子電池系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】提供了一種用于電動(dòng)車輛的雙鋰離子電池系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以包括：第一鋰離子電池組，具有第一總能量容量和第一功率與能量比（P/E比）；第二鋰離子電池組，與第一鋰離子電池組并聯(lián)連接，并具有比第一總能量容量高的第二總能量容量和比第一P/E比低的第二P/E比。還提供了一種操作車輛的方法，該方法可以包括根據(jù)第一電池串和第二電池串的總功率容量控制車輛的操作，其中，總功率容量是第一電池串功率容量和第二電池串功率容量在相同電壓時(shí)的和。
【專利說(shuō)明】用于電動(dòng)車輛的雙鋰離子電池系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例涉及一種具有多個(gè)鋰離子電池的電池系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]如這里所使用的術(shù)語(yǔ)“電動(dòng)車輛”包括具有用于車輛驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)馬達(dá)的車輛，例如，電池電動(dòng)車輛(BEV)、混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(HEV)和插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(PHEV)。BEV包括電動(dòng)馬達(dá)，其中，用于馬達(dá)的能源為通過(guò)外部電網(wǎng)可再充電的電池。在BEV中，電池是用于車輛驅(qū)動(dòng)的能源。HEV包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)馬達(dá)，其中，用于發(fā)動(dòng)機(jī)的能源是燃料，用于馬達(dá)的能源是電池。在HEV中，發(fā)動(dòng)機(jī)是用于車輛驅(qū)動(dòng)的主要能源，電池提供用于車輛驅(qū)動(dòng)的補(bǔ)充能量(電池緩沖燃料能并以電的形式回收動(dòng)能)。PHEV類似于HEV，但是PHEV具有通過(guò)外部電網(wǎng)可再充電的更大容量的電池。在PHEV中，電池是用于車輛驅(qū)動(dòng)的主要能源，直到電池耗盡至低能量水平，此時(shí)，PHEV像HEV —樣運(yùn)行來(lái)進(jìn)行車輛驅(qū)動(dòng)。
[0003]用戶對(duì)插電式混合動(dòng)力車輛和電動(dòng)車輛中的電池的主要顧慮在于每次充電的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)里程或“里程焦慮”。然而，制造商的另外的主要顧慮包括使用/循環(huán)壽命、低溫性能、安全性和成本。平衡這些顧慮的結(jié)果致使電池制造商通常對(duì)單體電池的設(shè)計(jì)進(jìn)行折中，從而以減小電池的能量密度為代價(jià)來(lái)實(shí)現(xiàn)提高的電容量。這導(dǎo)致每次充電的驅(qū)動(dòng)里程減小、更低的耐極端條件性和更高的單體電池成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在至少一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種為車輛提供動(dòng)力的電池系統(tǒng)。該電池系統(tǒng)包括:第一鋰離子電池組，具有第一總能量容量和第一功率與能量比(P/E比)；第二鋰離子電池組，與第一鋰離子電池組并聯(lián)連接，并具有比第一總能量容量高的第二總能量容量和比第一 P/E比低的第二 P/E比。至少一個(gè)控制器被編程為控制第一鋰離子電池組和第二鋰離子電池組。
[0005]在至少一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種操作車輛的方法。該方法包括在車輛控制器中接收與第一鋰離子電池串和第二鋰離子電池串的限定電壓對(duì)應(yīng)的信息，每個(gè)電池串具有不同的總能量容量。該方法還包括根據(jù)第一電池串和第二電池串的總功率容量控制車輛的操作?？偣β嗜萘渴堑谝浑姵卮β嗜萘亢偷诙姵卮β嗜萘吭谙嗤妷簳r(shí)的和。
[0006]在至少一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種操作車輛的方法。該方法包括:在車輛控制器中接收與第一鋰離子電池串和第二鋰離子電池串的限制電壓對(duì)應(yīng)的信息，每個(gè)電池串具有不同的總能量容量；根據(jù)第一電池串和第二電池串的總功率容量控制車輛的操作，其中，總功率容量是第一電池串功率容量和第二電池串功率容量在相同電壓時(shí)的和。
[0007]所述操作可以是第一電池串和第二電池串的放電，相同電壓是與第一電池串的最小電壓和第二電池串的最小電壓中的較高的電壓對(duì)應(yīng)的電壓。
[0008]所述操作可以是第一電池串和第二電池串的充電，相同電壓是與第一電池串的最大電壓和第二電池串的最大電壓中的較低的電壓對(duì)應(yīng)的電壓。
[0009]第一電池串和第二電池串可以在不同的荷電狀態(tài)范圍內(nèi)操作。
[0010]荷電狀態(tài)可以基于具有較高的總能量容量的電池串的荷電狀態(tài)被通信至車輛顯示器。
[0011]該方法還可以包括控制車輛的操作，使得超過(guò)一半的車輛的電瞬態(tài)功率需求由具有較低的總能量容量的電池串提供。
[0012]該方法還可以包括控制車輛的操作，使得超過(guò)一半的在制動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的瞬時(shí)能量被具有較低的總能量容量的電池串接收。
[0013]該方法還可以包括控制車輛的操作，使得如果一個(gè)電池串發(fā)生故障，則所述一個(gè)電池串不工作，另一個(gè)電池串向車輛提供基本上全部的推動(dòng)電池功率。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的具有雙電池系統(tǒng)的車輛系統(tǒng)的不意圖；
[0015]圖2A是示出根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的車輛需求總功率的曲線圖；
[0016]圖2B是示出由根據(jù)圖1的雙電池系統(tǒng)的實(shí)施例的高功率電池組提供的圖2A的總功率的一部分的曲線圖；
[0017]圖2C是示出由根據(jù)圖1的雙電池系統(tǒng)的實(shí)施例的高能量電池組提供的圖2A的總功率的一部分的曲線圖；
[0018]圖3是根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的鋰離子電池單體的剖視圖；
[0019]圖4是與圖1的電池系統(tǒng)一起使用的控制結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0020]圖5示出了確定電池系統(tǒng)的功率容量的算法的實(shí)施例。

【具體實(shí)施方式】
[0021]按照需要，這里公開(kāi)了本發(fā)明的具體實(shí)施例；然而，將理解的是，公開(kāi)的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的示例，本發(fā)明可以以各種和可供選擇的形式實(shí)施。附圖無(wú)需成比例；可以夸大或縮小一些附圖以示出特定實(shí)施例的細(xì)節(jié)。因此，這里公開(kāi)的具體的結(jié)構(gòu)和功能的細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為限制，而是僅僅作為教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)發(fā)明進(jìn)行各種實(shí)施的代表性基礎(chǔ)。
[0022]鋰離子電池(L1-離子電池)通常包括陽(yáng)極、陰極和電解質(zhì)。鋰離子在放電過(guò)程中從陽(yáng)極移動(dòng)到陰極，在充電過(guò)程中從陰極移動(dòng)到陽(yáng)極。鋰離子電池可以串聯(lián)電連接以形成用于機(jī)動(dòng)車輛的電池組。來(lái)自這樣的電池組的功率可以用于通過(guò)電機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力來(lái)移動(dòng)車輛。
[0023]參照?qǐng)D1，為車輛提供動(dòng)力的電池系統(tǒng)根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例被示出，并且總體上通過(guò)標(biāo)號(hào)10標(biāo)注。在車輛12中描述電池系統(tǒng)10。電池系統(tǒng)10包括并聯(lián)電連接的第一L1-離子電池組14和第二 L1-離子電池組16。第一 L1-離子電池組14和第二 L1-離子電池組16由電池能量控制模塊(BECM)18控制?？蛇x擇地，可以存在第二 BECM20，第二 BECM20可以與第一 BECM18等同并且第一 BECM18和第二 BECM20中的每個(gè)控制電池組14、16中的一個(gè)，或者第二 BECM20可以與BECM18以主/從關(guān)系工作，在該主/從關(guān)系中，該兩個(gè)BECM與專用通信網(wǎng)(例如，CAN)連接。車輛12包括充電器22、馬達(dá)24和發(fā)電機(jī)26，它們均連接到電池系統(tǒng)10。
[0024]示出的實(shí)施例將車輛12描述為電池電動(dòng)車輛(BEV)，其是無(wú)需內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)的輔助而由電動(dòng)馬達(dá)24驅(qū)動(dòng)的純電動(dòng)車輛。馬達(dá)24接收電功率并提供用于車輛驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)扭矩。馬達(dá)24也可以用作通過(guò)再生制動(dòng)將機(jī)械功率轉(zhuǎn)變?yōu)殡姽β实陌l(fā)電機(jī)26。車輛12具有包括馬達(dá)和變速箱(未示出)的傳動(dòng)裝置(未示出)。變速箱通過(guò)預(yù)設(shè)的齒輪速比調(diào)節(jié)馬達(dá)24的速度和驅(qū)動(dòng)扭矩。一對(duì)半軸從變速箱沿著相反的方向朝一對(duì)從動(dòng)輪(未示出)延伸。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，差速裝置(未示出)將變速箱和半軸互相連接。
[0025]雖然在BEV12的情況下進(jìn)行描述和示出，但理解的是，本申請(qǐng)的實(shí)施例可以實(shí)施于其他類型的電動(dòng)車輛，例如，除了由一個(gè)或更多個(gè)電機(jī)提供動(dòng)力之外還由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的車輛(例如，混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(HEV)和插電式電動(dòng)車輛(PHEV)等)。
[0026]車輛12包括用于對(duì)電池組14、16充電的充電器22。電連接器將充電器22連接到外部電源(未示出)，以接收AC功率。充電器22的其他實(shí)施例意圖包括結(jié)合到便于感應(yīng)充電的外部充電端口(未示出)的電連接器。充電器22包括用于將從外部電源接收的AC功率轉(zhuǎn)變或“整流”為DC功率的功率電子裝置，以對(duì)電池14、16進(jìn)行充電。充電器22被構(gòu)造為適應(yīng)來(lái)自外部電源的一種或更多種傳統(tǒng)電壓電源(例如，110伏、220伏等)。在其他實(shí)施例中，充電器22可以位于車輛12的外部，并且可以將DC功率提供至車輛12以對(duì)電池14、16進(jìn)行充電。外部電源可以包括利用再生能源的裝置，例如，光伏(PV)太陽(yáng)能板或風(fēng)力渦輪機(jī)(未不出)。在一些實(shí)施例中，電池14、16中的一個(gè)或兩個(gè)可以具有單獨(dú)組的用于充電的接觸器(未示出)。
[0027]BECM18(或者18和20)可以維持電池組14、16中的單體電池之間的荷電狀態(tài)(S0C)的平衡或相對(duì)均衡。例如，可以通過(guò)將能量從一個(gè)單體電池轉(zhuǎn)移到另一個(gè)單體電池，或者通過(guò)將能量分散于單體電池中，從而在隨后對(duì)它們進(jìn)行充電之前使它們?nèi)繉?shí)現(xiàn)共同的電壓，來(lái)實(shí)現(xiàn)單體電池平衡。在單體電池平衡或單體電池的正常放電過(guò)程中，可以在單體電池中達(dá)到最小的S0C。在它們的SOC最小時(shí)，單體電池大致處于如由BECM18所指示的它們的最低容許荷電，其中，BECM18控制單體電池平衡或單體電池的再充電。BECM18也可以指示和控制電池組14、16的S0C，使得電池組14、16作為整體同樣地限定最小S0C。
[0028]在至少一個(gè)實(shí)施例中，第一 L1-離子電池組14是“高功率”電池組(HPBP)，其能夠提供大部分的車輛12的用于加速的瞬態(tài)功率需求。在一個(gè)實(shí)施例中，HPBP14具有至少50kW的標(biāo)稱功率容量。在另一實(shí)施例中，其具有至少75kW的標(biāo)稱功率容量。在另一實(shí)施例中，其具有至少IOOkW的標(biāo)稱功率容量。在另一實(shí)施例中，其具有至少IlOkW的標(biāo)稱功率容量。在另一實(shí)施例中，其具有至少120kW的標(biāo)稱功率容量。
[0029]因此，高功率電池組14具有相對(duì)高的功率與能量比(P/E比)。在一個(gè)實(shí)施例中，HPBP14具有至少10kW/kWh的P/E比。在另一實(shí)施例中，其具有至少15kW/kWh的P/E比。在另一實(shí)施例中，其具有至少20kW/kWh的P/E比。在另一實(shí)施例中，其具有至少25kW/kWh的P/E比。所說(shuō)的功率/能量比是使用給定電池的10秒放電功率和用于車輛(on-board)的總能量來(lái)計(jì)算的。
[0030]在至少一個(gè)實(shí)施例中，高功率電池組14提供超過(guò)一半的車輛的用于加速的電瞬態(tài)功率需求。在一個(gè)實(shí)施例中，高功率電池組14提供至少70%的用于加速的電瞬態(tài)功率需求。在另一實(shí)施例中，高功率電池組14提供至少80%的用于加速的電瞬態(tài)功率需求。在另一實(shí)施例中，高功率電池組14提供至少90%的用于加速的電瞬態(tài)功率需求。在另一實(shí)施例中，高功率電池組14提供至少95%的用于加速的電瞬態(tài)功率需求。在另一實(shí)施例中，高功率電池組14提供基本上全部的用于加速的電瞬態(tài)功率需求。
[0031]在至少一個(gè)實(shí)施例中，第二 L1-離子電池組16是“高能量”電池組(HEBP)，其能夠提供主要的車載儲(chǔ)存能源并確定車輛12的每次充電的行駛里程。在一個(gè)實(shí)施例中，HEBP16具有至少5kWh的總能量容量。在另一實(shí)施例中，HEBP16具有至少1kWh的總能量容量。在另一實(shí)施例中，HEBP16具有至少20kWh的總能量容量。在另一實(shí)施例中，HEBP16具有至少30kWh的總能量容量。在另一實(shí)施例中，HEBP16具有至少40kWh的總能量容量。在另一實(shí)施例中，HEBP16具有至少50kWh的總能量容量。在另一實(shí)施例中，其具有至少75kWh的總能量容量。在另一實(shí)施例中，其具有至少10kWh的總能量容量。在另一實(shí)施例中，其具有至少125kWh的總能量容量。在一個(gè)實(shí)施例中，HEBP16具有在1kWh至125kWh之間的總能量容量。在另一實(shí)施例中，HEBP16具有在25kWh至125kWh之間的總能量容量。在另一實(shí)施例中，HEBP16具有在50kWh至125kWh之間的總能量容量。在另一實(shí)施例中，HEBP16具有在75kWh至125kWh之間的總能量容量。
[0032]由于高功率電池組14提供大部分的高功率容量，所以高能量電池組16與傳統(tǒng)電動(dòng)車輛電池和高功率電池組14相比可以具有顯著減小的P/E比。在一個(gè)實(shí)施例中，P/E比為至多10kW/kWh。在另一實(shí)施例中，P/E比為至多5kW/kWh。在另一實(shí)施例中，P/E比為至多3kW/kWh。在另一實(shí)施例中，P/E比為至多2kW/kWh。在另一實(shí)施例中，P/E比為至多IkW/
kWh ο
[0033]由于功率需求減小，可以將高能量電池組16設(shè)計(jì)成與傳統(tǒng)的電動(dòng)車輛電池相比具有提高的比能量密度。例如，傳統(tǒng)的電動(dòng)車輛電池可以具有大約每千克120瓦時(shí)(120Wh/kg)的比能量。然而,在至少一個(gè)實(shí)施例中，高能量電池組16可以具有至少175Wh/kg的比能量密度。在另一實(shí)施例中，高能量電池組16可以具有至少200Wh/kg的比能量密度。在另一實(shí)施例中，高能量電池組16可以具有至少250Wh/kg的比能量密度。在另一實(shí)施例中，高能量電池組16可以具有至少300Wh/kg的比能量密度。在另一實(shí)施例中，高能量電池組16可以具有至少400Wh/kg的比能量密度。在一個(gè)實(shí)施例中，高能量電池組16可以具有175Wh/kg至400Wh/kg之間的比能量密度。在另一實(shí)施例中，高能量電池組16可以具有250Wh/kg至400Wh/kg之間的比能量密度。
[0034]參照?qǐng)D2A-2C，示出了顯示車輛12的總功率需求的示例曲線30 (圖2A)、由高功率電池組提供的功率的示例曲線32 (圖2B)以及由高能量電池組提供的功率的示例曲線34(圖2C)。如圖2A中所示，在該實(shí)施例中，車輛12隨著時(shí)間所需求的總功率多達(dá)大約75kW。如圖2B中所示，高功率電池組14提供大部分的功率，特別是在需求功率的峰值期間。如圖2C中所示，由高能量電池組16提供的功率更加一致，并且未超過(guò)大約20kW。
[0035]在至少一個(gè)實(shí)施例中，高功率電池組14可以接收大部分(例如，超過(guò)一半)的在制動(dòng)期間產(chǎn)生的瞬時(shí)可再生能量。在一個(gè)實(shí)施例中，高功率電池組14接收至少70%的在制動(dòng)期間產(chǎn)生的瞬時(shí)能量。在另一實(shí)施例中，高功率電池組14接收至少80%的在制動(dòng)期間產(chǎn)生的瞬時(shí)能量。在另一實(shí)施例中，高功率電池組14接收至少90%的在制動(dòng)期間產(chǎn)生的瞬時(shí)能量。在另一實(shí)施例中，高功率電池組14接收基本上全部的在制動(dòng)期間產(chǎn)生的瞬時(shí)能量。通過(guò)使高功率電池組14接收大部分的瞬時(shí)可再生制動(dòng)能量，高能量電池組16可以具有減小的瞬時(shí)充電接受需求。由于電池組14、16并聯(lián)，所以隨著電流減小，能量將平衡(S卩，HPBP14將對(duì)HEBP16充電)。
[0036]通過(guò)具有兩組獨(dú)立的電池，即，高功率電池組14和高能量電池組16，電池系統(tǒng)10可以被構(gòu)造為使得每個(gè)電池組被特定地設(shè)計(jì)成適于其特定任務(wù)。在至少一個(gè)實(shí)施例中，高功率電池組14比高能量電池組16小。兩個(gè)電池組的尺寸差異和特殊化幫助電池的熱管理。由于高功率使用與低功率使用相比產(chǎn)生過(guò)量的熱，所以高功率電池組14將比高能量電池組16具有更多的熱產(chǎn)生量。然而，由于其尺寸更小，所以來(lái)自高功率電池組14的熱可以被更快地且更有效地消除，這也有益于電池壽命。由于減小的功率峰值和波動(dòng)，高能量電池組16可以具有簡(jiǎn)化的設(shè)計(jì)，特別是用于熱管理的設(shè)計(jì)。
[0037]除了熱管理益處之外，通過(guò)雙電池系統(tǒng)10實(shí)現(xiàn)了各種其他益處。高能量電池組16的功率需求的減小可以顯著節(jié)省用于制造昂貴的高容量電池的成本。大量的瞬態(tài)高功率行為轉(zhuǎn)移到更小的高功率電池組14顯著地減少了高能量電池組16所經(jīng)受的高功率可再生和放電脈沖的量,這將延長(zhǎng)更加昂貴的高能量電池組16的壽命。此外，由于傳統(tǒng)的HEV L1-離子電池組具有相對(duì)高的P/E比，所以已存在的電池組可以適合作為高功率電池組14，從而節(jié)省成本。此外，在一個(gè)電池組發(fā)生故障的緊急情況下，發(fā)生故障的電池組可以不工作，并且剩下的電池組可以通過(guò)提供全部或基本上全部的電池驅(qū)動(dòng)功率來(lái)驅(qū)動(dòng)車輛12行駛一定數(shù)量的里程。
[0038]具有專用的高功率電池組14還使得從可再生制動(dòng)的回收增加。在傳統(tǒng)的電池系統(tǒng)中，可再生功率限于在最大水平之下的保守/適度水平，以避免高的再充電脈沖對(duì)電池組的損壞。這減少了可以回收的能量的量并降低了車輛的“燃料經(jīng)濟(jì)性”。然而，在包括被設(shè)計(jì)成處理高功率脈沖的高功率電池組14的情況下，電池系統(tǒng)10可以適應(yīng)更接近最大水平的更高水平的可再生功率，從而改善了車輛的效率。
[0039]利用雙電池組系統(tǒng)10還改善了在寒冷天氣下的性能。在低溫時(shí)，由于它們的固有設(shè)計(jì)特性，例如，低P/E比、更厚/更密的電極以及更高的熱質(zhì)量，所以較高能量的電池組特別地受到壓力。這些設(shè)計(jì)因素通常導(dǎo)致離子和電子的更長(zhǎng)的傳輸路徑。然而，已示出了更小且更低容量的電池組以在寒冷溫度下提供高的功率。由于在電池系統(tǒng)10的至少一個(gè)實(shí)施例中，更小的高功率電池組14提供大多數(shù)的瞬態(tài)功率需求，所以改善了低溫性能。
[0040]兩個(gè)電池組14、16可以具有相同或相似的普通化學(xué)性質(zhì)(S卩，相似的電解質(zhì)和活性電極材料)，但是可以被形成或構(gòu)造為具有不同的化學(xué)性質(zhì)以滿足它們的特定功能(即，高功率或高能量)?？梢詥为?dú)地定制的性質(zhì)和特性包括但不限于電極材料、不同的單體電池形式的單體電池構(gòu)成(例如,單體電池構(gòu)造、尺寸、電極設(shè)計(jì)、電流收集方式和單體電池?cái)?shù)量)、熱管理硬件和方法以及電池管理系統(tǒng)(BMS)。
[0041]參照?qǐng)D3，提供了適合于在高功率電池組14和高能量電池組16中使用的L1-離子單體電池40的簡(jiǎn)化的剖視圖。L1-離子單體電池40包括電解質(zhì)42、正極(陰極)44和負(fù)極(陽(yáng)極)46。集流體48和49分別附著到陰極44和陽(yáng)極46上。分隔件50設(shè)置在陰極44與陽(yáng)極46之間。
[0042]電池組14、16包括可以為液態(tài)電解質(zhì)的電解質(zhì)42?？梢赃m合于電池組的液態(tài)電解質(zhì)包括在有機(jī)溶劑(例如，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯)中的各種鋰鹽(例如，LiPF6, LiBF4 *LiC104)。在至少一個(gè)實(shí)施例中，高功率電池組14和高能量電池組16包括相同的電解質(zhì)42。如圖3中所示，電解質(zhì)42存在于陰極44、陽(yáng)極46和分隔件50內(nèi)。
[0043]下面的表I中示出了各種類型的正極44的材料以及它們?cè)陔姵叵到y(tǒng)10中的高功率電池組、高能量電池組或二者中的適應(yīng)性。將某類型的電極材料從特定類型的電池組中排除不表示該類型不可以使用，而僅僅表示性能可能不是最適合于該類型的電池組。參照表1，可能最適合于高功率電池組14的正極44的電極的類型包括鋰鎳鈷鋁氧化物(NCA)、鋰鎳錳鈷氧化物(NMC)、鋰錳尖晶石氧化物(Mn尖晶石或LMO)以及鋰鐵磷化鹽(LFP)和其衍生物的鋰混合金屬磷酸鹽(LFMP)。此外，可以使用這些材料中的任意兩種或更多種的混合物，例如，NMC和LMO的混合物。
[0044]可能最適合于高能量電池組16的正極44的電極的類型包括NCA、NMC, LM0、layered-layered (層-層材料)、LFP/LFMP和它們中的兩種或更多種的混合物?？梢栽诟吖β孰姵鼗蚋吣芰侩姵刂杏欣厥褂锰囟愋偷恼龢O44，例如，NCA、NMC、LMO、LFP/LFMP和它們中的兩種或更多種的混合物?？梢詫?duì)高能量電池或高功率電池制定各種電極類型的化學(xué)計(jì)量比。例如，在NMC電極中，可以將鎳、鈷和錳的比制定成更好地適合于高能量或更功率應(yīng)用?？梢栽谌我粦?yīng)用中使用1:1:1的標(biāo)準(zhǔn)比，但是相對(duì)地增加鎳含量可以特別地有利于高能量應(yīng)用。前述類型的電極在本領(lǐng)域內(nèi)是已知的，并且將不單獨(dú)地進(jìn)行更詳細(xì)的討論。
[0045]

【權(quán)利要求】
1.一種為車輛提供動(dòng)力的電池系統(tǒng)，包括: 第一鋰離子電池組，具有第一總能量容量和第一功率與能量比； 第二鋰離子電池組，與第一鋰離子電池組并聯(lián)連接，并具有比第一總能量容量高的第二總能量容量和比第一功率與能量比低的第二功率與能量比； 至少一個(gè)控制器，被編程為控制第一鋰離子電池組和第二鋰離子電池組。
2.如權(quán)利要求1所述的電池系統(tǒng)，其中，第一功率與能量比為至少15kW/kWh，第二功率與能量比不超過(guò)10kW/kWh。
3.如權(quán)利要求1所述的電池系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)控制器被編程為從第一鋰離子電池組提供超過(guò)一半的車輛的電瞬態(tài)功率需求。
4.如權(quán)利要求1所述的電池系統(tǒng)，其中，第二鋰離子電池組具有至少20kWh的總能量容量。
5.如權(quán)利要求1所述的電池系統(tǒng)，其中，第二鋰離子電池組具有至少175Wh/kg的比能量密度。
6.如權(quán)利要求1所述的電池系統(tǒng)，其中，第一鋰離子電池組具有從由鋰鎳鈷鋁氧化物、鋰鎳錳鈷氧化物、鋰錳尖晶石氧化物、鋰鐵磷化鹽、鋰混合金屬磷酸鹽和它們的混合物組成的組中選擇的正極類型，第二鋰離子電池組具有從由鋰鎳鈷鋁氧化物、鋰鎳錳鈷氧化物、鋰猛尖晶石氧化物、layered-layered、鋰鐵磷化鹽、鋰混合金屬磷酸鹽和它們的混合物組成的組中選擇的正極。
7.如權(quán)利要求1所述的電池系統(tǒng)，其中，第一鋰離子電池組具有從由石墨、硬碳、軟碳和鋰鈦氧化物組成的組中選擇的負(fù)極類型，第二鋰離子電池物具有從由石墨、硬碳、軟碳、富硅石墨和富錫石墨組成的組中選擇的負(fù)極。
8.如權(quán)利要求6所述的電池系統(tǒng)，其中，第一鋰離子電池組和第二離子電池組具有相同類型的正極。
9.如權(quán)利要求6所述的電池系統(tǒng)，其中，第一鋰離子電池組和第二離子電池組具有不同類型的正極。
10.如權(quán)利要求7所述的電池系統(tǒng)，其中，第一鋰離子電池組和第二離子電池組具有不同類型的負(fù)極。
【文檔編號(hào)】B60L11/18GK104044482SQ201410096410
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月14日
【發(fā)明者】楊曉光, 雷納塔·邁克拉·阿森奧特, 理查德·迪克·安德森 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司