對第一蓄電池模塊進行補充，第一蓄電池模塊和第二蓄電池模塊可以用各種并聯(lián)結(jié)構(gòu)連接。例如，蓄電池系統(tǒng)可采用無源結(jié)構(gòu)，在無源結(jié)構(gòu)中，第一蓄電池模塊和第二蓄電池模塊可與車輛總線的端子直接耦合。當(dāng)?shù)谝恍铍姵啬K和第二蓄電池模塊并聯(lián)時，兩個蓄電池模塊可以是電壓匹配的以便工作。例如，在第一蓄電池模塊和第二蓄電池模塊意圖在其中發(fā)揮作用的蓄電池系統(tǒng)的工作窗口內(nèi)，第二蓄電池模塊的電壓分布可能與第一蓄電池模塊的電壓窗口重疊。根據(jù)本公開的某些方面，第一蓄電池模塊的電壓窗口可由蓄電池系統(tǒng)內(nèi)的第一蓄電池模塊工作的充電狀態(tài)(SOC)范圍確定。在這些實施例中，當(dāng)蓄電池系統(tǒng)內(nèi)第二蓄電池模塊工作在的期望SOC范圍內(nèi)發(fā)生電壓分布與電壓窗口的重疊時，則認為第二蓄電池模塊與第一蓄電池模塊“電壓匹配”。
[0024]根據(jù)本公開，提供了基于鋰離子化學(xué)成分的組合，而匹配蓄電池系統(tǒng)中的多個蓄電池模塊的電壓的系統(tǒng)和方法，例如通過將多種鋰離子化學(xué)成分納入到單個鋰離子蓄電池模塊中。如下文中更詳細描述的那樣，對于第二蓄電池模塊可改變(例如，在單個蓄電池模塊內(nèi)改變)蓄電池單元的數(shù)量和化學(xué)成分(例如，鋰離子蓄電池單元的化學(xué)成分)以電壓匹配第一電池模塊。這樣，可大大增加蓄電池模塊的設(shè)計靈活性。由此，可實現(xiàn)蓄電池系統(tǒng)設(shè)計中的更佳性能和/或更低成本。另外，如下文所述那樣，根據(jù)本公開，將第二蓄電池模塊與第一蓄電池模塊匹配時，不僅可以考慮輸出電壓，還可以考慮充電狀態(tài)。由此，可提高蓄電池系統(tǒng)的整體性能，例如充電效率。
[0025]為了簡化以下討論，將針對具有12V鉛酸蓄電池(例如，作為第一蓄電池模塊)和12V鋰離子蓄電池(例如，作為第二蓄電池模塊)的蓄電池系統(tǒng)對本技術(shù)進行說明。但是，本技術(shù)也可適用于其他蓄電池系統(tǒng)，例如，具有不同輸出電壓(例如，48V、96V)的蓄電池系統(tǒng)。
[0026]如上文所述，圖1是車輛10(例如，微混合動力車輛)的一個實施例的立體圖。雖然以下的討論與微混合動力車輛有關(guān)，但本文所述的技術(shù)也可適用于利用蓄電池捕捉/儲存電能的其他車輛，包括電動和氣動車輛。
[0027]理想的是，蓄電池系統(tǒng)12很大程度地與傳統(tǒng)車輛設(shè)計兼容。由此，可將蓄電池系統(tǒng)12置于車輛10內(nèi)容納傳統(tǒng)蓄電池系統(tǒng)的位置。例如，如圖所示，車輛10可包括蓄電池系統(tǒng)12，其位于與典型內(nèi)燃機車輛的鉛酸蓄電池相似的地方(例如，位于車輛10的引擎罩下方)。另外，如下文中更詳細描述的那樣，可將蓄電池系統(tǒng)12放置在便于管理蓄電池系統(tǒng)12的溫度的位置。例如，在某些實施例中，將蓄電池系統(tǒng)12放置在車輛10引擎蓋下方可實現(xiàn)一空氣管道以將空氣流引導(dǎo)通過蓄電池系統(tǒng)12，并將蓄電池系統(tǒng)12冷卻。
[0028]蓄電池系統(tǒng)12的更詳細示圖如圖2所示。如圖所示，蓄電池系統(tǒng)12包括與點火系統(tǒng)
16、交流發(fā)電機18、車輛中控臺20耦合，并可選擇性地與電動機22耦合的儲能部件14。一般來說，儲能部件14可捕捉/儲存車輛1中產(chǎn)生的電能，并輸出電能以給車輛1中的電氣裝置供電。
[0029]換句話說，蓄電池系統(tǒng)12可向車輛電氣系統(tǒng)的部件供電，所述車輛電氣系統(tǒng)的部件可包括散熱器冷卻風(fēng)扇、氣候控制系統(tǒng)、電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、主動懸掛系統(tǒng)、自動泊車系統(tǒng)、電動油栗、電動超級/渦輪增壓器、電動水栗、加熱的擋風(fēng)玻璃/除霜器、車窗升降電機、閱讀燈、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)、天窗電機控制器、動力座椅、警報系統(tǒng)、資訊娛樂系統(tǒng)、導(dǎo)航特征、車道偏離警報系統(tǒng)、電動停車制動器、外部燈光或其任何組合供電。在所示實施例中，儲能部件14向車輛中控臺20和點火系統(tǒng)16供電，點火系統(tǒng)16可用于啟動(例如，起動)內(nèi)燃機24。
[0030]另外，儲能部件14可捕捉交流發(fā)電機18和/或電動機22產(chǎn)生的電能。在某些實施例中，交流發(fā)電機18可在內(nèi)燃機24運行的同時產(chǎn)生電能。更具體地，交流發(fā)電機18可將內(nèi)燃機24的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)換成電能。附加地，或可替代地，當(dāng)車輛10包括電動機22時，電動機22可通過將車輛10的運動(例如，車輪的轉(zhuǎn)動)產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)換成電能而產(chǎn)生電能。因此，在某些實施例中，儲能部件14可在再生制動期間捕捉由交流發(fā)電機18和/或電動機22產(chǎn)生的電能。因此，交流發(fā)電機和/或電動機22在本文中統(tǒng)稱為再生制動系統(tǒng)。
[0031]為了便于捕捉和提供電能，儲能部件14可通過總線26與車輛電氣系統(tǒng)電耦合。例如，總線26可使儲能部件14接收交流發(fā)電機18和/或電動機22產(chǎn)生的電能。另外，總線26可使儲能部件14將電能輸出給點火系統(tǒng)16和/或車輛中控臺20。由此，當(dāng)使用12V蓄電池系統(tǒng)12時，總線26可攜帶一般為8-18V之間的電力。
[0032]另外，如圖所示，儲能部件14可包括多個蓄電池模塊。例如，在所示實施例中，儲能部件14包括鋰離子(例如，第二)蓄電池模塊28和鉛酸(例如，第一)蓄電池模塊30，每個蓄電池模塊均包括一個或多個蓄電池單元。在其他實施例中，儲能部件14可包括任何數(shù)量的蓄電池模塊。另外，雖然鋰離子蓄電池模塊28和鉛酸蓄電池模塊30圖示為互相相鄰的，但它們也可位于車輛周圍的不同區(qū)域。例如，鉛酸蓄電池模塊可位于車輛10的內(nèi)部或周圍，而鋰離子蓄電池模塊28可位于車輛10的引擎蓋下方。
[0033]在某些實施例中，儲能部件14可包括多個蓄電池模塊，以利用多種不同蓄電池化學(xué)成分。例如，當(dāng)使用鋰離子蓄電池模塊28時，由于鋰離子蓄電池化學(xué)成分一般相比鉛酸蓄電池化學(xué)成分具有較高的庫侖效率和/或較高的功率充電吸收率(例如，較高的最大電荷電流或電荷電壓)，因此可改進蓄電池系統(tǒng)12的性能。這樣，可提高蓄電池系統(tǒng)12的捕捉、儲存和/或分配效率。
[0034]為了便于控制電能的捕捉和儲存，蓄電池系統(tǒng)12可額外地包括控制模塊32。更具體地，控制模塊32可控制蓄電池系統(tǒng)12中的部件的工作，例如，儲能部件14中的繼電器(例如，開關(guān))、交流發(fā)電機18和/或電動機22。例如，控制模塊32可調(diào)節(jié)每個蓄電池模塊28或30捕捉/提供的電能的量(例如，對蓄電池系統(tǒng)12降低負載和增加負載)，在蓄電池模塊28和30之間進行負載平衡，確定每個蓄電池模塊28或30的溫度，控制交流發(fā)電機18和/或電動機22輸出的電壓等。
[0035]由此，控制單元32可包括一個或多個處理器34和一個或多個存儲器36。更具體地，一個或多個處理器34可包括一個或多個專用集成電路(ASIC)、一個或多個現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、一個或多個通用處理器或其任何組合。另外，一個或多個存儲器36可包括易失性存儲器(例如，隨機存取存儲器(RAM))和/或非易失性存儲器(例如，只讀存儲器(R0M)、光盤驅(qū)動器、硬盤驅(qū)動器或固態(tài)驅(qū)動器)。在一些實施例中，控制單元32可包括車輛控制單元(VCU)的一些部分和/或單獨蓄電池控制模塊。另外，如圖所示，鋰離子蓄電池模塊28和鉛酸蓄電池模塊30通過各自的端子并聯(lián)。換句話說，鋰離子蓄電池模塊28和鉛酸模塊30可通過總線26與車輛電氣系統(tǒng)并聯(lián)耦合。
[0036]如上所述，第一蓄電池模塊30和第二蓄電池模塊28可以用各種并聯(lián)結(jié)構(gòu)連接。例如，圖3圖示了儲能部件14的一個實施例，其中，第一蓄電池模塊30和第二蓄電池模塊28互相并聯(lián)，并與儲能部件14的端子(例如，第一端子38和第二端子40)直接耦合。蓄電池端子38，40可輸出儲能部件14中存儲的電力，以向車輛10中的電氣裝置提供電力。另外，蓄電池端子38，40也可向儲能部件14提供電力，以使第一蓄電池模塊30和第二蓄電池模塊28從例如交流發(fā)電機18接收充電，和/或給電動機22提供電力。在某些實施例中，第二端子40可提供接地連接，并且第一端子38可提供范圍在7-18V之間的正電壓。
[0037]如圖所示，第一蓄電池模塊30可包括m個蓄電池單元42(例如，串聯(lián)的)，其中，m可為任何整數(shù)，例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更大的整數(shù)。第一蓄電池模塊30可具有第一電壓分布(例如，因變于SOC的開路電壓)。例如，第一蓄電池模塊30可為12V鉛酸蓄電池，其包括m = 6個鉛酸蓄電池單元42，并可在約O %至100%的SOC范圍內(nèi)可具有范圍在例如11.2-13.0V之間的開路電壓。第二蓄電池模塊28可具有第二電壓分布。例如，第二蓄電池模塊28在約0%至100%之間的SOC范圍內(nèi)可具有范圍在11.8-16V之間的電壓。
[0038]根據(jù)本公開，通過改變第二蓄電池模塊28內(nèi)的蓄電池單元的數(shù)量和化學(xué)成分兩者，第二蓄電池模塊28可與第一蓄電池模塊30電壓匹配。如圖所示，第二蓄電池模塊28包括η個串聯(lián)的蓄電池單元44(例如，44a、44b、44c等)，其中，η可為任何整數(shù)，例如，1、2、3、4、5、
6、7、8、9、10或更大的整數(shù)。一方面，第二蓄電池模塊28中的所有蓄電池單元44都不具有相同的化學(xué)成分。換句話說，第二蓄電池模塊28中的至少一個蓄電池單元44具有與第二蓄電池模塊28中的其他蓄電池單元44中的至少一個不同的化學(xué)成分。例如，蓄電池單元44a可具有與蓄電池單元44b不同的蓄電池化學(xué)成分(例如，陰極活性物質(zhì)和陽極活性物質(zhì)的不同組合)。
[0039]第二蓄電池模塊28中的每個蓄電池單元44可為任何類型的鋰離子蓄電池單元，從而具有任何合適的化學(xué)成分(例如，陰極活性物質(zhì)和陽極活性物質(zhì)的組合)。如在本文中使用的，可通過指出鋰離子蓄電池單元的主要陰極活性物質(zhì)/陽極活性物質(zhì)來表示鋰離子蓄電池單元。例如，NMC/LT0蓄電池單元指具有鋰鎳錳鈷氧化物(匪C)陰極活性物質(zhì)和鈦酸鋰陽極活性物質(zhì)的蓄電池單元。例如，任何蓄電池單元44的陰極活性物質(zhì)可為鋰金屬氧化物(LMO)成分。如在本文中使用的，“鋰金屬氧化物”可指其配方包括鋰和氧以及一種或多種附加金屬物質(zhì)(例如，鎳、鈷、猛、招、鐵或其他合適金屬)的任何種類的物質(zhì)。示例性LMO的非限制性列表可