用于車(chē)輛的微混合動(dòng)力電池模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種包括至少一個(gè)電池單元(120)的微混合動(dòng)力電池模塊(12)，所述電池單元具有帶有尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鹽系氧化物陽(yáng)極活性材料和高壓尖晶石(LiMn2?xMxO4)陰極活性材料。電池模塊可以被配置成耦接到能量?jī)?chǔ)存單元(28)以使得所述模塊能夠用于啟停應(yīng)用中。
【專利說(shuō)明】用于車(chē)輛的微混合動(dòng)力電池模塊
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]此申請(qǐng)要求2014年I月2日提交的標(biāo)題為“用于12V和48V鋰離子電池汽車(chē)應(yīng)用的基于鈦酸鋰的系統(tǒng)”美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序號(hào)61/923，114的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，所述臨時(shí)申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003]本公開(kāi)一般涉及電池和電池模塊的領(lǐng)域。更具體來(lái)說(shuō)，本公開(kāi)涉及微混合動(dòng)力電池模塊。
[0004]此章節(jié)意欲為讀者介紹可能與以下描述的本公開(kāi)的各個(gè)方面有關(guān)的技術(shù)的各個(gè)方面。此論述據(jù)信有助于為讀者提供背景信息以促進(jìn)更好的理解本公開(kāi)的各個(gè)方面。因此，應(yīng)理解，這些陳述應(yīng)從這個(gè)角度來(lái)閱讀，而非作為先前技術(shù)的認(rèn)可。
[0005]使用一個(gè)或多個(gè)電池系統(tǒng)為車(chē)輛提供所有或一部分原動(dòng)力的的車(chē)輛可以稱為xEV，其中術(shù)語(yǔ)“xEV”在本文被定義為包括以下所有車(chē)輛或者任何其變體或組合，所述車(chē)輛將電功率用于其車(chē)輛原動(dòng)力的所有或一部分。例如，xEV包括將電功率用于所有原動(dòng)力的電動(dòng)車(chē)輛(EV)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解，混合動(dòng)力車(chē)輛(HEV)(也被認(rèn)為是xEV)將內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)和電池供電的電力推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)合在一起，諸如48伏(V)或130V系統(tǒng)。術(shù)語(yǔ)HEV可以包括混合動(dòng)力車(chē)輛的任何變體。例如，全混合動(dòng)力系統(tǒng)(FHEV)可以使用一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)機(jī)、或使用僅一個(gè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)或者使用兩者，來(lái)將動(dòng)力和其他電功率提供到車(chē)輛。相比之下，輕度混合動(dòng)力系統(tǒng)(MHEV)在車(chē)輛怠速時(shí)禁用內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)并且使用電池系統(tǒng)來(lái)繼續(xù)為空調(diào)單元、廣播或其他電子器件供電，以及在需要推進(jìn)時(shí)重新啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。輕度混合動(dòng)力系統(tǒng)還可以在例如加速期間施加某一水平的動(dòng)力輔助，以補(bǔ)充內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。輕度混合動(dòng)力通常是96V至130V，并且通過(guò)皮帶或曲柄集成的啟動(dòng)發(fā)電機(jī)來(lái)恢復(fù)制動(dòng)能量。另外，微混合動(dòng)力車(chē)輛(mHEV)同樣使用類似于輕度混合動(dòng)力的“啟?！毕到y(tǒng)，但是微混合動(dòng)力系統(tǒng)可以對(duì)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)動(dòng)力輔助或者可以不對(duì)其供應(yīng)動(dòng)力輔助，并且在低于60V的電壓下工作。在一些狀況下，微混合動(dòng)力系統(tǒng)可以包括兩個(gè)電池模塊，第一電池模塊(例如，12V)和第二電池模塊(例如，48V)。第二電池模塊(例如，48V)可以具有高的能量容量從而使得其適用于恢復(fù)制動(dòng)能量，而第一電池模塊(例如，12V)可以具有高的功率容量從而使得其適用于將發(fā)動(dòng)機(jī)再點(diǎn)火。此外，充電式電動(dòng)車(chē)輛(PEV)是可以從外部電力源(諸如壁式插座)充電的任何車(chē)輛，并且儲(chǔ)存在可再充電電池組中的能量驅(qū)動(dòng)或者有助于驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。PEV是EV的子類別，包括全電動(dòng)或電池電動(dòng)車(chē)輛(BEV)、充電式混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)輛(PHEV)以及混合動(dòng)力車(chē)輛與常規(guī)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)輛的電動(dòng)車(chē)輛轉(zhuǎn)換。
[0006]與僅使用內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的更傳統(tǒng)的汽油動(dòng)力車(chē)輛和傳統(tǒng)的電動(dòng)系統(tǒng)(其通常是由鉛酸電池模塊供電的12V系統(tǒng))相比，如以上所描述的xEV可以提供若干優(yōu)點(diǎn)。例如，與傳統(tǒng)的內(nèi)燃車(chē)輛相比，xEV可以產(chǎn)生較少的不良排放產(chǎn)物并且可以呈現(xiàn)出更大的燃料效率，并且在一些狀況下，這些xEV可以完全消除汽油的使用，如在某些類型的EV和PEV的狀況下。
[0007]隨著技術(shù)持續(xù)發(fā)展，需要提供用于這些車(chē)輛和其他實(shí)施的改進(jìn)的動(dòng)力源(特別是電池模塊)。例如，可以使用12V鉛酸電池和48V鋰離子電池構(gòu)造微混合動(dòng)力電池模塊。微混合動(dòng)力電池模塊造成xEV的相對(duì)大量的重量，這最終導(dǎo)致降低的燃料經(jīng)濟(jì)性。通常，盡管配備有控制充電、控制冷卻等的設(shè)備，但是相比鉛酸電池模塊，鋰離子電池模塊重量更輕并且具有更好的充電接收能力?，F(xiàn)在認(rèn)識(shí)到，可能需要簡(jiǎn)化鋰離子電池模塊，特別是微混合動(dòng)力應(yīng)用中的那些鋰離子電池模塊，以提高整體車(chē)輛性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]以下闡述本文披露的某些實(shí)施例的概述。應(yīng)理解，呈現(xiàn)這些方面僅僅為了向讀者提供這些某一實(shí)施例的簡(jiǎn)要概述并且這些方面并不旨在限制本發(fā)明的范圍。事實(shí)上，本公開(kāi)可以涵蓋以下可能未被闡述的各種方面。
[0009]本公開(kāi)涉及一種微混合動(dòng)力電池模塊，該微混合動(dòng)力電池模塊包括電池，所述電池具有一對(duì)電池端子和耦接到該對(duì)電池端子的至少一個(gè)電池單元。至少一個(gè)電池單元具有陰極和陽(yáng)極，其中陽(yáng)極是具有尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鹽系氧化物，并且陰極是具有化學(xué)式LiMn2—xMx04的高壓尖晶石，并且其中M是鎳、鉻、鐵、過(guò)渡金屬或者其任何組合，且X在0.35與0.65之間。微混合動(dòng)力電池模塊還包括控制電路，該控制電路被配置成將至少一個(gè)電池單元耦接到能量?jī)?chǔ)存單元以使得微混合動(dòng)力電池模塊能夠在啟停應(yīng)用中工作。
[0010]本公開(kāi)還涉及一種微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括鋰離子電池模塊，該模塊具有第一對(duì)電池端子和耦接到第一對(duì)電池端子的至少一個(gè)電池單元。至少一個(gè)電池單元具有陰極和陽(yáng)極，其中陽(yáng)極是具有尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鹽系氧化物，并且陰極是具有化學(xué)式LiMn2—xMx04的高壓尖晶石，并且其中M是鎳、鉻、鐵、過(guò)渡金屬或者其任何組合，且X在0.35與0.65之間。微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)還包括具有第二對(duì)電池端子的第二電池模塊，并且鋰離子電池模塊和第二電池模塊經(jīng)由第一對(duì)電池端子和第二對(duì)電池端子并聯(lián)地耦合。該系統(tǒng)還具有耦接到鋰離子電池模塊和第二電池模塊的控制模塊，控制模塊具有處理器和存儲(chǔ)器元件?？刂颇K被配置成控制鋰離子電池模塊和第二電池模塊兩者的工作。最后，微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)包括至少一個(gè)連接器，該連接器被配置成將鋰離子電池模塊和第二電池模塊耦接到至少一個(gè)車(chē)輛部件。
[0011]本公開(kāi)進(jìn)一步涉及一種具有第一隔室和第二隔室的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)外殼。第一隔室被配置成容納(house)具有第一對(duì)電池端子和至少一個(gè)電池單元的鋰離子電池模塊。至少一個(gè)電池單元具有陽(yáng)極和陰極，其中陽(yáng)極是具有尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鹽系氧化物，并且陰極是具有化學(xué)式LiMn2-xMx04的高壓尖晶石，并且其中M是鎳、鉻、鐵、過(guò)渡金屬或者其任何組合，且X在0.35與0.65之間。第二隔室被配置成容納具有第二對(duì)電池端子的第二電池模塊。外殼還包括配置成封閉第一隔室和第二隔室的蓋子。蓋子具有內(nèi)模制的總線，該總線被配置成當(dāng)?shù)谝桓羰液偷诙羰冶环忾]時(shí)經(jīng)由第一對(duì)電池端子和第二對(duì)電池端子耦接鋰離子電池模塊和第二電池模塊。最后，微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)外殼具有至少一個(gè)連接器，所述至少一個(gè)連接器被配置成將鋰離子電池模塊和第二電池模塊耦接到至少一個(gè)車(chē)輛部件。
【附圖說(shuō)明】
[0012]本公開(kāi)的各個(gè)方面可以在閱讀以下詳細(xì)描述并且在參照附圖時(shí)變得更好理解，其中:
[0013]圖1是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面的具有電池系統(tǒng)的xEV的透視圖，該電池系統(tǒng)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例被配置成提供用于xEV的各個(gè)部件的電力；
[0014]圖2是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面的具有使用圖1的電池系統(tǒng)的啟停系統(tǒng)的xEV的一個(gè)實(shí)施例的剖視示意圖，該電池系統(tǒng)具有至少一個(gè)鋰離子電池模塊；
[0015]圖3是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面的使用具有尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鹽系氧化物(例如，“鈦酸鋰”或“LT0”)作為陽(yáng)極活性材料的不同鋰離子電池單元的電壓分布的圖形表示；
[0016]圖4是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面的在室溫下在不同的放電深度下對(duì)于含有石墨系陽(yáng)極活性材料和!^附1/31]11/3(301/302(“匪(^’)作為陰極活性材料的鋰離子電池單元的阻抗的圖形表示；
[0017]圖5是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面的在室溫下在不同的放電深度下對(duì)于含有LTO作為陽(yáng)極活性材料和NMC作為陰極活性材料的鋰離子電池單元的阻抗的圖形表示；
[0018]圖6是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面的在室溫下在不同的放電深度下對(duì)于含有LTO作為陽(yáng)極活性材料和LiMn204(“LM0”)作為陰極活性材料的鋰離子電池單元的阻抗的圖形表示；
[0019]圖7是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面的在室溫下在不同的放電深度下對(duì)于含有LTO作為陽(yáng)極活性材料和LiNiQ.5Mm.504(“高壓尖晶石”的實(shí)例或“HVS”)作為陰極活性材料的鋰離子電池單元的阻抗的圖形表示；
[0020]圖8是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面的在低溫下在不同的放電深度下對(duì)于含有碳系的陽(yáng)極活性材料和NMC作為陰極活性材料的鋰離子電池單元的阻抗的圖形表示；
[0021]圖9是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面的在低溫下在不同的放電深度下對(duì)于含有LTO作為陽(yáng)極活性材料和NMC作為陰極活性材料的鋰離子電池單元的阻抗的圖形表示；
[0022]圖10是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面的圖2的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)的實(shí)施例的透視圖；
[0023]圖11是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面的圖2的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的透視圖；
[0024]圖12是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面的具有電池系統(tǒng)的圖1的xEV的實(shí)施例的剖視示意圖，該電池系統(tǒng)具有兩個(gè)鋰離子電池模塊；
[0025]圖13是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面的鋰離子電池模塊的棱柱形電池單元的透視圖；
[0026]圖14是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面的具有兩個(gè)鋰離子電池模塊的圖2的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的透視圖；以及
[0027]圖15是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面的具有處于打開(kāi)位置中的蓋子的圖14的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)的透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下將描述一個(gè)或多個(gè)特定實(shí)施例。為了提供這些實(shí)施例的簡(jiǎn)明描述，在說(shuō)明書(shū)中未描述實(shí)際實(shí)施方式的所有特征。應(yīng)了解，在任何這些實(shí)際實(shí)施方式的開(kāi)發(fā)中，如在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，必須做出若干實(shí)施方式特定決定以實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)者的特定目標(biāo)，諸如符合系統(tǒng)相關(guān)和商業(yè)相關(guān)的約束，這些目標(biāo)可能在各實(shí)施方式之間不同。此外，應(yīng)了解，這些開(kāi)發(fā)工作可能是復(fù)雜且耗時(shí)的，但是對(duì)于受益于本公開(kāi)的普通技術(shù)人員而言將仍然是設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和制造的例行任務(wù)。
[0029]本文描述的電池系統(tǒng)可以用來(lái)為各種類型的電動(dòng)車(chē)輛(xEV)以及其他高壓能量?jī)?chǔ)存/消耗應(yīng)用(例如，電網(wǎng)電力儲(chǔ)存系統(tǒng))提供電力。這類電池系統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)電池模塊，每個(gè)電池模塊具有外殼和布置在外殼內(nèi)的若干電池單元(例如，鋰離子(Li離子)電化學(xué)單元)，以提供用于為例如xEV的一個(gè)或多個(gè)部件供電的特定電壓和/或電流。作為另一個(gè)實(shí)例，根據(jù)本實(shí)施例的電池模塊可以與靜止的電力系統(tǒng)(例如，非車(chē)載系統(tǒng))合并或者為其供電。
[0030]本實(shí)施例是針對(duì)包括至少一個(gè)電化學(xué)單元(也稱為電池單元)的微混合動(dòng)力電池模塊，所述電化學(xué)單元具有含有尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鹽系氧化物(“LT0”)作為陽(yáng)極活性材料和高壓尖晶石(“HVS”)作為陰極活性材料。微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)通常使用具有不同電壓的兩個(gè)電池模塊。例如，某些微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)可以包括彼此以并聯(lián)配置耦接彼此的鉛酸電池模塊(例如，12V的開(kāi)路電壓)和鋰離子電池模塊(例如，48V的開(kāi)路電壓)。在某些情況下，鉛酸電池模塊(例如，12V)可以用來(lái)啟動(dòng)或點(diǎn)火車(chē)輛的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，而鋰離子電池模塊(例如，48V)可以用于在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)從再生制動(dòng)系統(tǒng)捕獲功率并且將電力提供給車(chē)輛部件。微混合動(dòng)力電池模塊給車(chē)輛增加重量，這可以降低燃料經(jīng)濟(jì)性。鋰離子電池模塊盡管配備有控制充電、控制冷卻等的設(shè)備，但是相比鉛酸電池模塊，鋰離子電池模塊重量更輕并且具有更好的充電接收能力。現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到，簡(jiǎn)化鋰離子電池模塊，特別是簡(jiǎn)化微混合動(dòng)力應(yīng)用中的那些鋰離子電池模塊可以提高整體車(chē)輛性能。
[0031 ]使用LTO作為陽(yáng)極活性材料和HVS作為陰極活性材料的鋰離子電池模塊(“HVS/LT0鋰離子電池模塊”)可以具有滿足重新啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)所需的高功率需求的能力，因?yàn)镠VS/LTO鋰離子電池模塊具有比使用石墨系陽(yáng)極活性材料的鋰離子電池更低的阻抗值。此外，HVS/LT0鋰離子電池模塊中的個(gè)別電池單元可以具有相對(duì)高的電壓(例如，約3.2V)。因此，可以需要較少電池單元來(lái)形成所需電壓的電池模塊，并且因此微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)的總尺寸和重量可以潛在地減少。例如，典型的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)可以通過(guò)用大約相同電壓(例如，12V)的HVS/LT0鋰離子電池模塊替代鉛酸電池模塊或者用大約相同電壓(例如，48V)的HVS/LT0鋰離子電池模塊替代具有石墨系陽(yáng)極的鋰離子電池模塊，來(lái)減少尺寸和/或重量。用HVS/LT0鋰離子電池模塊替代典型微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)的任一個(gè)電池模塊仍使得微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)滿足xEV的高功率要求，但是減少整體微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)的尺寸和/或重量，由此提高燃料經(jīng)濟(jì)性并增加用于xEV中其他部件的可用的空間量。事實(shí)上，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，鋰離子微混合動(dòng)力電池模塊具有冷啟動(dòng)能力、開(kāi)路電壓以及與符合標(biāo)準(zhǔn)形狀因子的12V汽車(chē)鉛酸電池相同的容量，并且具有低于12V汽車(chē)鉛酸電池的重量。出于這種考慮，本公開(kāi)涉及包括電池單元的微混合動(dòng)力電池模塊，所述電池單元具有包括LTO的陽(yáng)極活性材料和包括HVS的陰極活性材料。
[0032]在本公開(kāi)的某些實(shí)施例中，HVS可以具有LiMxMn2—x04的化學(xué)式，其中X可以在0.35與0.65之間，并且M代表金屬，諸如過(guò)渡金屬。作為一個(gè)實(shí)例，金屬(M)可以是鎳、鉻、鐵或另一種過(guò)渡金屬。HVS具有尖晶石結(jié)構(gòu)并且可以具有相對(duì)高的電壓。尖晶石結(jié)構(gòu)可以指代具有立方的緊密堆積晶格構(gòu)造的化學(xué)物質(zhì)。在某些實(shí)施例中，HVS可以具有例如Li N1.5Mm.504或LiNiQ.4Mm.604的化學(xué)式。另外，HVS的這些實(shí)施例可以在鎳側(cè)被金屬摻雜(例如，以取代Ni的一部分)，或在錳側(cè)被金屬摻雜(例如，以取代Mn的一部分)。在某些實(shí)施例中，HVS具有相對(duì)于Li/Li+的約4.4V的平均電壓。
[0033]此外，在某些實(shí)施例中，LTO可以具有尖晶石結(jié)構(gòu)。作為非限制性實(shí)例，LTO可以具有Li4Ti5O12的化學(xué)式。LTO可以分別經(jīng)由金屬摻雜或電負(fù)性原子摻雜而被陽(yáng)離子和/或陰離子摻雜。一個(gè)實(shí)例是金屬氟摻雜。摻雜可以將LTO的化學(xué)式改變成M-Li4Ti5O12，其中M代表金屬，諸如過(guò)渡金屬。作為實(shí)例，金屬(M)可以是鋇、氟、鍶、鉬、釹、鎳、錳、鉻、鎢、鑭或者另一種過(guò)渡金屬。此外地或替代地，LTO可以被碳涂覆，從而使得LTO可以包括以重量計(jì)在0.05 %與1%之間的碳納米管或碳納米纖維。碳涂層可以增強(qiáng)LTO的導(dǎo)電性，并且可以是鈍化LTO(例如，經(jīng)由鈍化層)以抑制來(lái)自與電解質(zhì)的反應(yīng)的氣體的產(chǎn)生。為了形成碳涂覆的LT0，可以使用機(jī)械混合過(guò)程，諸如碾磨。在某些實(shí)施例中，LTO可以具有相對(duì)于Li/Li+的約1.55V的平均電壓。
[0034]為了幫助說(shuō)明，圖1是可以使用微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)的車(chē)輛10的實(shí)施例的透視圖。盡管以下討論是相對(duì)于具有微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)的車(chē)輛來(lái)呈現(xiàn)，但是本文描述的技術(shù)適用于在氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)通過(guò)電池捕獲和/或儲(chǔ)存電能或者使用電能的其他車(chē)輛，其可以包括電動(dòng)和氣動(dòng)車(chē)輛。
[0035]現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到，期望的是非傳統(tǒng)電池系統(tǒng)12(例如，鋰離子汽車(chē)電池)在很大程度上與傳統(tǒng)的車(chē)輛設(shè)計(jì)相容。就此而言，本實(shí)施例包括各種類型的電池模塊，其用于xEV和包括xEV的系統(tǒng)。因此，可以將電池系統(tǒng)12放置在車(chē)輛1中將會(huì)容納傳統(tǒng)電池系統(tǒng)(例如，標(biāo)準(zhǔn)12V鉛酸電池)的位置中。例如，如圖所示，車(chē)輛10可以包括類似于典型的燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)輛的鉛酸電池放置的電池系統(tǒng)12(例如，在車(chē)輛10的引擎蓋下方)。
[0036]圖2中描述電池系統(tǒng)12的更詳細(xì)視圖。如所描繪的，電池系統(tǒng)12包括能量?jī)?chǔ)存部件14，所述能量?jī)?chǔ)存部件14耦接到點(diǎn)火系統(tǒng)16、交流發(fā)電機(jī)18、車(chē)輛控制臺(tái)20并且可選地耦接到電動(dòng)機(jī)22。通常，能量?jī)?chǔ)存部件14可以捕獲/儲(chǔ)存車(chē)輛10中產(chǎn)生的電能并將電能輸出到車(chē)輛10中的功率電氣部件。此外，能M儲(chǔ)存部件14可以輸出電能以啟動(dòng)(例如，重新啟動(dòng)或重新點(diǎn)火)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)24ο例如，在啟停應(yīng)用中，為了保持燃料，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)24可以在車(chē)輛10停止時(shí)空轉(zhuǎn)。因此，在車(chē)輛10需要推進(jìn)時(shí)，能量?jī)?chǔ)存部件14可以供應(yīng)能量以重新啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)24。
[0037]因此，電池系統(tǒng)12可以將功率供應(yīng)給車(chē)輛的電氣系統(tǒng)的部件，所述部件可以包括散熱器冷卻風(fēng)扇、氣候控制系統(tǒng)、電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、主動(dòng)懸掛系統(tǒng)、自動(dòng)停車(chē)系統(tǒng)、電動(dòng)油栗、電動(dòng)超級(jí)/渦輪增壓器、電動(dòng)水栗、加熱擋風(fēng)玻璃/除霜裝置、車(chē)窗升降電機(jī)、閱讀燈、胎壓監(jiān)控系統(tǒng)、天窗電機(jī)控制、動(dòng)力座椅、警報(bào)系統(tǒng)、信息娛樂(lè)系統(tǒng)、導(dǎo)航功能、車(chē)道偏離警告系統(tǒng)、電動(dòng)停車(chē)制動(dòng)、外部燈或者其任何組合。在所描繪的實(shí)施例中，能量?jī)?chǔ)存部件14將功率供應(yīng)給車(chē)輛控制臺(tái)2 O和點(diǎn)火系統(tǒng)16，所述點(diǎn)火系統(tǒng)可以用來(lái)啟動(dòng)(例如，曲柄轉(zhuǎn)動(dòng))內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)24。
[0038]此外，能量?jī)?chǔ)存部件14可以捕獲由交流發(fā)電機(jī)18和/或電動(dòng)機(jī)22產(chǎn)生的電能。在一些實(shí)施例中，交流發(fā)電機(jī)18可以在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)24運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生電能。更具體來(lái)說(shuō)，交流發(fā)電機(jī)18可以將由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)24的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。此外或替代地，當(dāng)車(chē)輛10包括電動(dòng)機(jī)22時(shí)，電動(dòng)機(jī)22可以通過(guò)將由車(chē)輛10的運(yùn)動(dòng)(例如，車(chē)輪的旋轉(zhuǎn))產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能來(lái)產(chǎn)生電能。因此，在一些實(shí)施例中，能量?jī)?chǔ)存部件14可以捕獲在再生制動(dòng)期間由交流發(fā)電機(jī)18和/或電動(dòng)機(jī)22產(chǎn)生的電能。因此，交流發(fā)電機(jī)和/或電動(dòng)機(jī)22在本文通常稱為再生制動(dòng)系統(tǒng)。
[0039]為了便于捕獲和供應(yīng)電能，能量?jī)?chǔ)存部件14可以經(jīng)由總線26電耦接到車(chē)輛的電動(dòng)系統(tǒng)。例如，總線26可以使得能量?jī)?chǔ)存部件14能夠接收由交流發(fā)電機(jī)18和/或電動(dòng)機(jī)22產(chǎn)生的電能。此外，總線26可以使得能量?jī)?chǔ)存部件14能夠?qū)㈦娔茌敵龅近c(diǎn)火系統(tǒng)16和/或車(chē)輛控制臺(tái)20。
[0040]此外，如所描繪的，能量?jī)?chǔ)存部件14可以包括多個(gè)電池模塊。例如，在所描繪的實(shí)施例中，能量?jī)?chǔ)存部件14包括鋰離子(例如，第一)電池模塊28和鉛酸(例如，第二)電池模塊30，所述電池模塊各自包括一個(gè)或多個(gè)電池單元。在其他實(shí)施例中，鉛酸電池模塊30可以是第二鋰離子電池模塊，如將參照?qǐng)D8、10和11進(jìn)一步詳細(xì)論述。此外，能量?jī)?chǔ)存部件14可以包括任何數(shù)量的電池模塊。盡管鋰離子電池模塊28和鉛酸電池模塊30被描繪為彼此相鄰，但是可以將它們放置在車(chē)輛周?chē)牟煌瑓^(qū)域中。例如，可以將鉛酸電池模塊30放置在車(chē)輛10的內(nèi)部或周?chē)?，同時(shí)可以將鋰離子電池模塊28放置在車(chē)輛10的引擎蓋下方。
[0041]在一些實(shí)施例中，能量?jī)?chǔ)存部件14可以包括多個(gè)電池模塊以使用多種不同的電池化學(xué)性質(zhì)。例如，當(dāng)使用鋰離子電池模塊28時(shí)，可以提高電池系統(tǒng)12的性能，因?yàn)殇囯x子電池化學(xué)性質(zhì)通常具有比鉛酸電池化學(xué)性質(zhì)更高的庫(kù)侖效率和/或更高的功率充電接受率(例如，更高的最大充電電流或充電電壓)。照此，可以提高電池系統(tǒng)12的捕獲、儲(chǔ)存和/或分配效率。
[0042]鋰離子電池模塊28本身可以包括多種配置。例如，電池單元可以包括陽(yáng)極活性材料、陰極活性材料、鹽、溶劑和隔膜。電池單元的電壓取決于被包括在模塊中的各種組分和在那些組分之間發(fā)生的化學(xué)作用。陽(yáng)極活性材料、陰極活性材料、鹽、溶劑和隔膜的一種組合可以呈現(xiàn)出勝過(guò)另一種組合的有利性質(zhì)。例如，使用LTO作為鋰離子電池的陽(yáng)極活性材料可以比多種應(yīng)用中的石墨系陽(yáng)極有利。當(dāng)相比于具有石墨系陽(yáng)極的鋰離子電池模塊時(shí)，具有LTO作為陽(yáng)極活性材料的鋰離子電池模塊可以具有較低阻抗、在低溫下較高的充電功率和接收能力以及在正常溫度下提高的熱穩(wěn)定性。此外，使用LTO作為陽(yáng)極活性材料組合本文描述的其他方法(例如，使用HVS作為陰極活性材料)可以使得鋰離子電池模塊能夠僅無(wú)源地(passively)冷卻，這可以降低對(duì)額外熱管理部件(例如，風(fēng)扇、冷卻管道等)的依賴。
[0043]此外，利用HVS作為陰極活性材料可以增加具有LTO陽(yáng)極的鋰離子電池單元的電壓。增加的電壓可以最終帶來(lái)(lead to)含有較少電池單元的鋰離子電池模塊，且因此具有減少的重量和尺寸。例如，具有LTO作為陽(yáng)極活性材料和HVS作為陰極活性材料的電池單元(“HVS/LT0電池單元”)可以具有在3.0￥與3.5￥之間的電壓(例如，開(kāi)路電壓)。因此，可以僅使用四個(gè)HVS/LT0電池單元來(lái)形成具有約12V電壓的鋰離子電池模塊。類似地，可以僅使用15個(gè)HVS/LT0電池單元來(lái)形成具有約48V電壓的鋰離子電池模塊。較少電池單元可以帶來(lái)較輕的、更緊湊的鋰離子電池模塊。此外，HVS/LT0鋰離子電池模塊可以具有5安時(shí)(“Ah”)與I OOAh之間的容量，這可比得上標(biāo)準(zhǔn)12V鉛酸電池模塊的容量。例如，HVS/LT0鋰離子電池模塊可以具有20、24、30、60、80或10Ah的最大容量。事實(shí)上，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，鋰離子微混合動(dòng)力電池模塊具有冷啟動(dòng)能力(例如，能夠在約-30°C的溫度下提供某個(gè)功率量)、開(kāi)路電壓以及與符合標(biāo)準(zhǔn)形狀因素的12V汽車(chē)鉛酸電池相同或比得上的容量，并且具有低于12V汽車(chē)鉛酸電池的重量。
[0044]為了便于控制電能的捕獲和儲(chǔ)存，電池系統(tǒng)12可以額外地包括控制模塊32(例如，電池管理系統(tǒng))。更具體來(lái)說(shuō)，控制模塊32可以控制電池系統(tǒng)12中的部件的工作，諸如能量?jī)?chǔ)存部件14內(nèi)的繼電器(例如，開(kāi)關(guān))、交流發(fā)電機(jī)18和/或電動(dòng)機(jī)22。例如，控制模塊32可以調(diào)節(jié)由每個(gè)電池模塊28或30捕獲/供應(yīng)的電能的量(例如，下估(de-rate)和重估(re-rate)電池系統(tǒng)12 )、執(zhí)行電池模塊28與30之間的負(fù)載平衡、確定每個(gè)電池模塊28或30的充電狀態(tài)、確定每個(gè)電池模塊28或30的溫度、控制由交流發(fā)電機(jī)18和/或電動(dòng)機(jī)22輸出的電壓，等等。
[0045]因此，控制單元32可以包括一個(gè)或多個(gè)處理器單元34和一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器部件
36。更具體來(lái)說(shuō)，一個(gè)或多個(gè)處理器單元34可以包括一個(gè)或多個(gè)專用集成電路(ASIC)、一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)、一個(gè)或多個(gè)通用處理器，或者其任何組合。此外，一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器部件36可以包括易失性存儲(chǔ)器(諸如隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器(RAM))和/或非易失性存儲(chǔ)器(諸如只讀存儲(chǔ)器(R0M)、光學(xué)驅(qū)動(dòng)器、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器或固態(tài)驅(qū)動(dòng)器)。在一些實(shí)施例中，控制單元32可以包括車(chē)輛控制單元(VCU)的部分和/或單獨(dú)的電池控制模塊。此外，如所描繪的，鋰離子電池模塊28和鉛酸電池模塊30橫跨它們的端子并聯(lián)連接。換言之，鋰離子電池模塊28和鉛酸電池模塊30可以經(jīng)由總線26并聯(lián)地耦接到車(chē)輛的電氣系統(tǒng)。
[0046]現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到，LTO可以用作電池單元中的陽(yáng)極活性材料，盡管事實(shí)上LTO具有相對(duì)高的電壓。通常，當(dāng)構(gòu)造電池單元時(shí)，可能期望低電壓陽(yáng)極活性材料來(lái)增加在陰極活性材料與陽(yáng)極活性材料的電壓之間的差異。然而，如果較高電壓的陰極活性材料也用于電池單元中，則LTO可以用作陽(yáng)極活性材料。此外，使用LTO作為電池單元中的陽(yáng)極活性材料可以具有若干優(yōu)點(diǎn)，可以在圖3-5中示出。
[0047]圖3是使用LTO作為陽(yáng)極活性材料的不同鋰離子電池單元的電壓分布的圖形表示
37。圖3的三個(gè)鋰離子電池單元具有不同的陰極活性材料。圖3中所示的三種陰極活性材料是LiMn204( “LMO” )、LiNi1/3Mm/3Co1/302(NMC)以及LiN1.5Mm.504(HVS的實(shí)例)。曲線圖37展示了HVS/LT0電池單元具有三種陰極活性材料的最大電壓，因?yàn)镠VS具有最高電壓，并且因此產(chǎn)生與LTO的最大電壓差異。如曲線圖37中所示，HVS/LT0電池單元具有約3.2V的平均電壓。LM0/LT0電池單元具有下一個(gè)最高電壓。如曲線圖37中所示，LM0/LT0電池單元具有約2.5V的平均電壓。最后，匪C/LT0電池單元具有最低電壓。如曲線圖37中所示，匪C/LT0電池單元具有約2.2V的平均電壓。
[0048]在某些實(shí)施例中，可以通過(guò)測(cè)量電池模塊或電池單元的平均放電電壓來(lái)確定平均電壓，無(wú)論可能是何種情況，該平均放電電壓是在某個(gè)速率下放電。作為一個(gè)非限制性實(shí)例，可以在C/10的速率下執(zhí)行放電并且測(cè)量平均放電電壓。
[0049]圖4-7是在室溫下對(duì)于不同的鋰離子電池單元在不同的放電深度下的阻抗的圖形表示。圖4是在室溫下對(duì)于含有石墨系陽(yáng)極活性材料和NMC作為陰極活性材料的鋰離子電池單元在不同的放電深度下的阻抗的曲線圖38。類似地，圖5是在室溫下對(duì)于含有LTO作為陽(yáng)極活性材料和NMC作為陰極活性材料的鋰離子電池單元在不同的放電深度下的阻抗的曲線圖39。如從圖4和5可以看出，NMC/LT0電池單元的阻抗幾乎是匪C/石墨系陽(yáng)極活性材料電池單元的阻抗的一半。阻抗越低，電池單元可以具有的功率越多。因此，期望較低的阻抗。圖6和7分別是在室溫下對(duì)于含有LTO作為陽(yáng)極活性材料和LMO作為陰極活性材料以及對(duì)于含有LTO作為陽(yáng)極活性材料和HVS作為陰極活性材料的鋰離子電池單元在不同的放電深度下的阻抗的曲線圖40和41。同樣，在室溫下對(duì)于具有LTO作為陽(yáng)極活性材料的電池單元的阻抗值低于對(duì)于具有石墨系陽(yáng)極活性材料的電池單元的阻抗值。因此，現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到，使用LTO作為陽(yáng)極活性材料可以降低阻抗，并且?guī)?lái)在室溫下具有較高功率輸出的電池單元。
[0050]因此，圖8和9是在低溫(例如，約_25°C)下對(duì)于不同的鋰離子電池單元在不同的放電深度下的阻抗的圖形表示。圖8是在低溫(例如，約_25°C)下對(duì)于含有石墨系陽(yáng)極活性材料和匪C作為陰極活性材料的鋰離子電池單元在不同的放電深度下的阻抗的曲線圖42。類似地，圖9是在低溫(例如，約-25°C)下對(duì)于具有LTO作為陽(yáng)極活性材料和匪C作為陰極活性材料的鋰離子電池單元在不同的放電深度下的阻抗的曲線圖43。如從圖8和9可以看出，匪C/LT0電池單元的阻抗幾乎是NMC/石墨系陽(yáng)極活性材料電池單元的阻抗的一半。阻抗越低，電池單元可以具有的功率越多。因此，現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到，使用LTO作為陽(yáng)極活性材料可以降低阻抗并且?guī)?lái)在低溫(例如，約_25°C)下具有較高功率輸出的電池單元。
[0051]圖3-9示出使用LTO作為陽(yáng)極活性材料勝過(guò)石墨系陽(yáng)極活性材料的優(yōu)點(diǎn)。例如，LTO陽(yáng)極活性材料可以使得電池模塊能夠擁有較少電池單元，這又使得整體電池系統(tǒng)的尺寸和重量減少。此外，相比于具有石墨系陽(yáng)極活性材料的那些鋰離子電池模塊，具有LTO作為陽(yáng)極活性材料的鋰離子電池模塊可以具有增加的功率輸出。因此，現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到，期望具有LTO作為陽(yáng)極活性材料的鋰離子電池模塊。因此，本公開(kāi)的實(shí)施例可以用具有LTO作為陽(yáng)極活性材料的鋰離子電池模塊取代具有石墨系陽(yáng)極活性材料的鋰離子電池模塊和鉛酸電池模塊。另外，根據(jù)本公開(kāi)的某些方面配置的鋰離子電池模塊被配置成使得微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)在無(wú)需鉛酸電池模塊的情況下起作用，這是因?yàn)榕c其他鋰離子電池模塊配置相比其增加的功率輸出、降低的阻抗、較輕的重量等。
[0052 ]圖1O是圖2的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12的實(shí)施例的透視圖。微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12包括作為鋰離子電池模塊28的實(shí)施例的HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V)和鉛酸電池模塊(例如，12V) 30。圖1O的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12使用HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V)28而非具有石墨系陽(yáng)極的鋰離子電池模塊(例如，48V)以減少微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12的尺寸和重量并增加功率輸出。HVS/LT0鋰離子電池模塊28可以包括僅15個(gè)HVS/LT0電池單元44ο與本發(fā)明公開(kāi)的鋰離子電池模塊相反的，具有其他陽(yáng)極活性材料的鋰離子電池模塊可能需要例如高達(dá)25個(gè)電池單元以實(shí)現(xiàn)總共48V。因此，通過(guò)并入HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V) 28，整體微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12可以由于在系統(tǒng)12中包括較少的電池單元而減少尺寸和重量?jī)烧摺?br>[0053]在某些實(shí)施例中，HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V)28包括第一對(duì)電池端子46并且鉛酸電池模塊(例如，12V) 30包括第二對(duì)電池端子48 ο電池端子46、48可以將電池模塊28、30連接或電耦接到車(chē)輛部件，從而使得電池模塊28、30可以將電力供應(yīng)到車(chē)輛部件或者從車(chē)輛部件接收電力。例如，鉛酸電池模塊(例如，12V) 30可以電耦接到車(chē)輛1的點(diǎn)火系統(tǒng)16，以使得其可以供應(yīng)功率以啟動(dòng)或重新啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)24。此外，HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V)28可以電耦接到交流發(fā)電機(jī)18(例如，經(jīng)由到xEV1的電氣總線的連接)以在車(chē)輛10制動(dòng)時(shí)回收功率。在某些實(shí)施例中，HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V)28還可以經(jīng)由電氣總線26例如使用附接到總線26、模塊28或者任何其他適合的位置的連接器來(lái)電耦接到其他車(chē)輛部件，諸如空調(diào)、收音機(jī)或車(chē)輛控制臺(tái)28 ο在某些實(shí)施例中，電池端子46、48可以以并聯(lián)連接彼此。將端子46、48并聯(lián)連接可以使得控制單元32能夠控制電力向給定模塊28、30流動(dòng)或者從給定模塊28、30流動(dòng)，并且還可以使得兩個(gè)模塊都能夠連接到主車(chē)輛總線，從而簡(jiǎn)化布線。
[0054]圖1O中所示的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12包括容納鋰離子電池模塊(例如，48V)28和鉛酸電池模塊(例如，12V)30兩者的外殼(enClOSure)50。然而，在某些實(shí)施例中，鋰離子電池模塊(例如，48V) 28和鉛酸電池模塊(例如，12V) 30可以在被放置到微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12外殼50中之前容納在單獨(dú)的模塊外殼中。
[0055]在某些實(shí)施例中，外殼50可被構(gòu)造成具有符合標(biāo)準(zhǔn)形狀因子12V鉛酸電池模塊的尺寸。例如，外殼50可以具有符合標(biāo)準(zhǔn)12V鉛酸電池模塊形狀因子(例如，大于模塊30但是仍符合鉛酸標(biāo)準(zhǔn)的形狀因子)的長(zhǎng)度52、寬度54和高度56。構(gòu)造具有基本上與標(biāo)準(zhǔn)12V鉛酸電池相同尺寸的外殼50可以使得微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12能夠直接安裝在車(chē)輛10的最初意欲用于標(biāo)準(zhǔn)12V鉛酸電池模塊的位置中。在某些實(shí)施例中，12V鉛酸電池模塊的標(biāo)準(zhǔn)形狀因子可以是國(guó)際電池委員會(huì)指定組別21、22?、22冊(cè)、22肥、221?、24、24?、24!1、241?、241'、25、26、26R、27、27F、27H、29NF、31、31A、31T、33、34、34/78、34R、35、36R、40R、41、42、43、45、46、47、48、49、50、51、51R、52、53、54、55、56、57、58、58R、59、60、61、62、63、64、65、70、71、72、73、74、75、75/25、76、78、85、86、90、91、92、93、95R、96R、97R、98R、l、2、2E、2N、17HF、4D、6D、8D、28、29H、30H、31、GC2SGC2H。
[0056]在某些實(shí)施例中，微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12可以包括控制和監(jiān)控HVS/LTO鋰離子電池模塊(例如，48V)28的控制單元32?？刂茊卧?2可以耦接到被包括在用于HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48 V) 28的單獨(dú)的較小外殼中的各個(gè)傳感器。例如，傳感器可以監(jiān)控HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V) 28的溫度、電壓、電容、電阻、電池單元壓力和/或其他工作條件。傳感器隨后可以將與測(cè)量出的HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V)28的工作條件有關(guān)的信號(hào)發(fā)送到控制單元32，該控制單元可以包括處理器單元34和存儲(chǔ)器部件36?？刂茊卧?2可以將測(cè)量出的工作條件與期望的工作條件相比較。如果測(cè)量出的工作條件與期望的工作條件相比過(guò)高或過(guò)低，則控制單元32可以發(fā)送信號(hào)到繼電器或配置成停止來(lái)自HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V) 28的電力的流動(dòng)的其他設(shè)備。例如，如果控制單元3 2從熱電偶傳感器接收表示HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V) 28過(guò)熱的溫度值，則控制單元32可以斷開(kāi)到HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V) 28的電力流動(dòng)。
[0057]可能期望具有一種微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12，該微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12適合裝進(jìn)車(chē)輛10的設(shè)計(jì)成安裝標(biāo)準(zhǔn)形狀鉛酸電池模塊的位置中，該標(biāo)準(zhǔn)形狀鉛酸電池模塊大于鉛酸電池模塊30。另外，可能期望具有一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許鉛酸電池模塊30的購(gòu)買(mǎi)者將鉛酸電池模塊30放置在配備有鋰離子電池模塊28的集成外殼中。這樣的系統(tǒng)可以使得微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12的安裝不太復(fù)雜且更為簡(jiǎn)單。
[0058]圖11是圖2的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12的另一個(gè)實(shí)施例的透視圖，該實(shí)施例同樣包括作為鋰離子電池模塊28的實(shí)施例的HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V)和鉛酸電池模塊30。圖11的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12包括集成外殼70，該集成外殼包括第一隔室72和第二隔室74。在某些實(shí)施例中，第一隔室72可以被配置成容納HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V)28。如圖11中所示，HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V) 28的15個(gè)HVS/LT0電池單元44也被容納在模塊外殼76中。
[0059]模塊外殼76可以包括第一通風(fēng)口78，該第一通風(fēng)口被配置成允許積累在單獨(dú)外殼76內(nèi)的氣體和其他化學(xué)物質(zhì)溢出從而使得單獨(dú)外殼76內(nèi)的壓力不會(huì)超出某個(gè)壓力水平(例如，臨界壓力)。第一通風(fēng)口 78可以是如圖11中所示的倒鉤配件(barbed fitting)的形式?？商娲?，第一通風(fēng)口 78可以是單獨(dú)外殼76中的孔、檢測(cè)閥或者可以用來(lái)允許流體從單獨(dú)外殼76溢出的任何其他設(shè)備。在圖11中所示的實(shí)施例中，第一通風(fēng)口軟管80連接到倒鉤配件并且隨后連接到外殼70中的第一開(kāi)口 82。因此，積累在單獨(dú)外殼76中的氣體或其他流體可以流過(guò)第一通風(fēng)口 78進(jìn)入第一通風(fēng)口軟管80，并且離開(kāi)第一開(kāi)口 82到達(dá)大氣或者xEV 10的通風(fēng)口軟管。
[0000]此外，一對(duì)電池端子46可以從單獨(dú)外殼76伸出并且進(jìn)入第一隔室72。在所不實(shí)施例中，一對(duì)電池端子46包括分別親接到正極電觸點(diǎn)88和負(fù)極電觸點(diǎn)90的正極端子84和負(fù)極端子86。觸點(diǎn)88、90可以安置在外殼70的蓋92上。在某些實(shí)施例中，可以沿著耦接正極端子84和正極電觸點(diǎn)88的電路96來(lái)布置繼電器94。在其他實(shí)施例中，可以沿著將負(fù)極端子86電耦接到負(fù)極電觸點(diǎn)90的電路100安置繼電器98。繼電器94或繼電器98可以被配置成將鋰離子電池模塊28與總線相耦接或斷開(kāi)，鉛酸電池模塊30和負(fù)載連接到所述總線。在某些實(shí)施例中，控制單元32可以通過(guò)發(fā)送命令繼電器94或繼電器98打開(kāi)或關(guān)閉的信號(hào)來(lái)控制繼電器94或繼電器98的位置。例如，如以下將論述，可以將鉛酸電池模塊(例如，12V) 30和HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V) 28經(jīng)由正極電觸點(diǎn)88和負(fù)極電觸點(diǎn)90彼此耦接。因此，在某些實(shí)施例中，控制單元32可以能夠控制電力流到電池模塊28、30中的哪一個(gè)或者從哪一個(gè)流出。
[0061]外殼70的第二隔室74可以容納鉛酸電池模塊(例如，12V)30。第二隔室74可以通過(guò)屏障102與第一隔室72分開(kāi)。屏障102可以由與外殼70相同或不同的材料構(gòu)成，這取決于與外殼70的性質(zhì)相比屏障102的所期望的性質(zhì)。在某些配置中，外殼70可以被配置成使得標(biāo)準(zhǔn)形狀因子鉛酸電池模塊(例如，12V)30可以在無(wú)需任何修改的情況下直接安置到第二隔室72中。在某些實(shí)施例中，可以將鉛酸電池模塊(例如，12V)30直接放置在屏障102上。在其他實(shí)施例中，鉛酸電池模塊(例如，12V)30可以靠在安置于第二隔室72中的擱板或其他平臺(tái)上。如先前所提及，12V鉛酸電池模塊的標(biāo)準(zhǔn)形狀因子可以是國(guó)際電池委員會(huì)指定組別21、22F、22HF、22NF、22R、24、24F、24H、24R、24T、25、26、26R、27、27F、27H、29NF、31、31A、31T、33、
34、34/78、34R、35、36R、40R、41、42、43、45、46、47、48、49、50、51、51R、52、53、54、55、56、57、58、58R、59、60、61、62、63、64、65、70、71、72、73、74、75、75/25、76、78、85、86、90、91、92、93、95R、96R、97R、98R、1、2、2E、2N、17HF、4D、6D、8D、28、29H、30H、31、GC2SGC2H。
[0062]類似于HVS/LTO鋰離子電池模塊(例如，48V)28，鉛酸電池模塊(例如，12V)30也可以封閉在單獨(dú)的模塊外殼中。此外，鉛酸電池模塊(例如，12V) 30可以包括第二通風(fēng)口 104，該第二通風(fēng)口被配置成允許積累在鉛酸電池模塊(例如，12V)30內(nèi)的氣體和其他化學(xué)物質(zhì)溢出從而使得壓力不會(huì)超出某個(gè)壓力水平(例如，臨界壓力)。第二通風(fēng)口 104可以是如圖11中所示的倒鉤配件的形式?？商娲兀诙L(fēng)口 104可以是單獨(dú)外殼中的孔、檢測(cè)閥或者可以用來(lái)允許流體從鉛酸電池模塊(例如，12V)30溢出的任何其他設(shè)備。在圖11中所示的實(shí)施例中，第二通風(fēng)口軟管106連接到倒鉤配件，并且隨后連接到外殼70中的第二開(kāi)口 108。因此，積累在鉛酸電池模塊(例如，12V) 30中的氣體或其他流體可以流過(guò)第二通風(fēng)口 104進(jìn)入第一通風(fēng)口軟管106，并且離開(kāi)第二開(kāi)口 108到達(dá)大氣或者xEV 10的通風(fēng)口軟管。
[0063]此外，鉛酸電池模塊(例如，12V)30包括可以從模塊外殼伸出并且進(jìn)入第二隔室74中的一對(duì)電池端子48。在所示實(shí)施例中，第二對(duì)電池端子48包括第二正極端子110和第二負(fù)極端子112。在某些實(shí)施例中，外殼70可以被配置成使得當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)形狀因子鉛酸電池(例如，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)形狀因子設(shè)計(jì))安置在外殼70中時(shí)，第二正極端子110與正極電觸點(diǎn)88對(duì)準(zhǔn)并且第二負(fù)極端子112與負(fù)極電觸點(diǎn)90對(duì)準(zhǔn)。因此，當(dāng)關(guān)閉外殼70的蓋92時(shí)，在正極電觸點(diǎn)88與第二正極端子110之間以及在負(fù)極電觸點(diǎn)90與第二負(fù)極端子112之間形成電連接。在某些配置中，第二端子110、112與電觸點(diǎn)88、90之間的電連接可以將鉛酸電池模塊(例如，12V) 30以并聯(lián)配置耦接到HVS/LTO鋰離子電池模塊(例如，48V) 28。
[0064]盡管鉛酸電池模塊30可以滿足重新啟動(dòng)xEV車(chē)輛10的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的高功率要求，但是與鋰離子電池模塊28相比，鉛酸電池模塊30通常具有相對(duì)短的壽命周期、低充電接收能力并且相對(duì)重。另一方面，鋰離子電池模塊28通常具有高充電容量，這使得其適合于捕獲功率(例如，從再生制動(dòng)系統(tǒng))。然而，一些鋰離子電池模塊可能不具有滿足再啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)所需的高功率需求的能力。如以上所論述，含有HVS/LT0電池單元的鋰離子電池模塊可能仍滿足這些高功率需求。此外，HVS/LT0電池單元具有比鉛酸電池單元和其他具有LTO系陽(yáng)極活性材料的鋰離子電池單元更高的電壓。因此，鋰離子HVS/LT0電池模塊可以比鉛酸電池模塊和具有石墨系陽(yáng)極活性材料的鋰離子電池模塊更小、更輕并且具有更高的功率輸出。因此，利用具有HVS/LT0電池單元的鋰離子電池模塊可以減少xEV的重量并且提高燃料效率。
[0065]圖12是圖2的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12的實(shí)施例的透視圖，該實(shí)施例包括兩個(gè)鋰離子電池模塊120、28。如圖所示，微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12具有作為鋰離子電池模塊28的實(shí)施例的第一鋰離子電池模塊(例如，48V)和第二鋰離子電池模塊(例如，12V) 120。在某些實(shí)施例中，第一鋰離子電池模塊(例如，48V)28可以包括至少一個(gè)HVS/LT0電池單元，或者具體來(lái)說(shuō)，第一鋰離子電池模塊(例如，48V)28可以包括15個(gè)HVS/LT0電池單元。在其他實(shí)施例中，第一鋰離子電池模塊(例如，48V)28可以不包括HVS/LT0電池單元，但是可以使用其他鋰離子化學(xué)物質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)某些結(jié)果。此外，在某些實(shí)施例中，第二鋰離子電池模塊(例如，12V) 120可以包括至少一個(gè)HVS/LT0電池單元，或者具體來(lái)說(shuō)，第二鋰離子電池模塊(例如，12V) 120可以包括4個(gè)HVS/LT0電池單元。在其他實(shí)施例中，第二鋰離子電池模塊(例如，12V) 120可以不包括任何HVS/LT0電池單元。因此，所述模塊中的任一個(gè)或兩個(gè)可以使用HVS/LT0電池單
J L ο
[0066]在某些實(shí)施例中，微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12可以包括具有4個(gè)HVS/LT0電池單元的第二鋰離子電池模塊(例如，12V) 120和具有15個(gè)HVS/LT0電池單元的第一鋰離子電池模塊(例如，48V)28。因此，根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面，微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12可以包括替代例如大約相同電壓(例如，48V)的鉛酸電池模塊的第二HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，12V) 120。用包括4個(gè)HVS/LT0電池單元的第二鋰離子電池模塊(例如，48V) 120取代鉛酸電池模塊30可以是有利的。如先前所論述的，HVS/LT0電池單元可以具有相對(duì)高的電壓(3.0V與3.5V之間)。高電壓可以最終帶來(lái)含有較少電池單元的鋰離子電池模塊。較少的電池單元可以使得能夠制造更輕、更緊湊的電池系統(tǒng)。此外，鉛酸電池模塊可能比具有相同電壓的鋰離子電池模塊更重并且使用更多的空間。減少鋰離子電池模塊中的電池單元的數(shù)量可以進(jìn)一步增加鉛酸電池模塊與鋰離子模塊之間的尺寸和重量的差異，由此減少xEV 10的重量并且提高效率。
[0067]因?yàn)榘℉VS/LT0電池單元的鋰離子電池模塊呈現(xiàn)出非常類似于鉛酸電池性質(zhì)的性質(zhì)，所以此類取代可以是可能的。例如，包括HVS/LT0電池單元的鋰離子電池模塊呈現(xiàn)出類似于鉛酸電池模塊的容量和放電能力。因此，鋰離子電池模塊勝過(guò)鉛酸電池模塊的尺寸和重量?jī)?yōu)點(diǎn)不會(huì)被大幅度較差的性能所抵消。在某些實(shí)施例中，圖12中所示的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)可以具有在5Ah與10Ah之間的容量。
[0068]圖13是可以使用在第一 HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V)20或第二 HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，12V) 120中的棱柱形電池單元(例如，HVS/LT0電池單元)的透視圖。本文描述的電池單元44通?？梢跃哂腥魏闻渲?，諸如棱柱形、圓柱形或袋狀，其中棱柱形形狀通常包括矩形形狀。如圖13中所示，棱柱形電池單元44的尺寸包括沿著圓形側(cè)130、132的單元長(zhǎng)度(CL)，沿著頂部和底部部分134、136的單元寬度(CW)以及在第一面138與第二面140之間延伸的單元厚度(CT)。作為一個(gè)非限制性實(shí)例，使用具有適當(dāng)?shù)剡x擇以適應(yīng)此類尺寸的CL、CW和CT的電池單元44，電池模塊28可以被設(shè)計(jì)成具有H5基極(base)，該基極具有12V或48V輸出和1Ah或20Ah容量。然而，電池單元尺寸可以取決于模塊28、120的期望的尺寸而變化。在此類實(shí)施例中，電池單元的化學(xué)應(yīng)用可以包括HVS作為陰極活性材料和LTO作為陽(yáng)極活性材料。
[0069]在更一般的意義上，圖13中所示的棱柱形電池單元的實(shí)施例包括第一端子142和第二端子144，所述端子取決于陽(yáng)極和陰極活性材料可以包括相同或不同的金屬。通常，陰極端子(例如，端子144)可以是鋁端子。然而，不同的陽(yáng)極活性材料可以利用不同的端子材料。例如，在陽(yáng)極活性材料包括石墨的實(shí)施例中，陽(yáng)極端子(例如，端子142)通常將是銅。另一方面，在陽(yáng)極活性材料是LTO的實(shí)施例中，陽(yáng)極端子可以是鋁。事實(shí)上，現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到在電池單元44使用LTO作為陽(yáng)極活性材料(例如，如HVS/LT0電池單元中)的實(shí)施例中，可以減少或消除電池模塊28中的雙金屬區(qū)域。例如，在此類實(shí)施例中，陽(yáng)極與陰極單元端子之間的母線連接可以使用單個(gè)導(dǎo)電材料(例如，鋁)而非導(dǎo)電材料的混合物(例如，鋁和銅)，該混合物否則將會(huì)導(dǎo)致不希望的電偶效應(yīng)。所示的端子142、144也展示為平坦的。然而，在其他實(shí)施例中，端子142、144可以是柱端子，或者具有任何其他適合的配置。
[0070]圖14是微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12的另一個(gè)實(shí)施例的透視圖，該微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)具有在集成的外殼154中的第二HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，12V) 120和第一HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V) 28。如先前所論述的，在微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12中包括兩個(gè)HVS/LTO鋰離子電池模塊可以是有利的，例如，減少微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12的尺寸和重量并且增加微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12的壽命周期。在所示實(shí)施例中，第二 HVS/LT0鋰離子電池模塊120包括4個(gè)棱柱形電池單元44以產(chǎn)生約12V的電壓，并且第一 HVS/LT0鋰離子電池模塊28具有15個(gè)棱柱形電池單元44以產(chǎn)生約48V的電壓。在其他實(shí)施例中，第二HVS/LT0鋰離子電池模塊120和/或第一 HVS/LT0鋰離子電池模塊28可以具有在I與20個(gè)之間的HVS/LT0電池單元。
[0071]微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12包括集成的外殼154、用于第一HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V)28的第一模塊外殼156和用于第二 HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V)120的第二模塊外殼158。第一模塊外殼156可以被配置成封閉第一HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V)28的15個(gè)電池單元44，從而使得第一 HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V)28可以作為單個(gè)單元被購(gòu)買(mǎi)。因此，第一 HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V)28單元的購(gòu)買(mǎi)者可以簡(jiǎn)單地將該單元放置到外殼154中。類似地，第二模塊外殼158可以被配置成封閉第二HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，12V) 120的4個(gè)電池單元44，從而使得第二 HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，12V) 120可以作為單個(gè)單元被購(gòu)買(mǎi)。第二HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，12V) 120的購(gòu)買(mǎi)者隨后可以簡(jiǎn)單地將第二 HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，12V) 120單元放置到外殼154中。
[0072]在某些實(shí)施例中，外殼154可以被配置成使得單獨(dú)電池模塊的購(gòu)買(mǎi)者可以創(chuàng)建自定義的或獨(dú)特的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12，該微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12包括鉛酸電池模塊和/或鋰離子電池模塊的組合。如將參照?qǐng)D15詳細(xì)論述，外殼154可以包括內(nèi)模制總線，所述總線將電池模塊并聯(lián)連接從而使得電池模塊的購(gòu)買(mǎi)者可以通過(guò)簡(jiǎn)單地將模塊放置在外殼154中并關(guān)閉蓋來(lái)連接電池模塊。
[0073]在某些實(shí)施例中，第一模塊外殼156可以包括第一通風(fēng)口 160。第一通風(fēng)口 160可以允許積累在第一模塊外殼156內(nèi)的氣體溢出從而使得第一模塊外殼156內(nèi)的壓力不會(huì)超出某個(gè)壓力水平(例如，臨界壓力)。第一通風(fēng)口 160可以是如圖14中所示的倒鉤配件的形式?；蛘?，第一通風(fēng)口 160可以是第一模塊外殼156中的孔、檢測(cè)閥或者可以用來(lái)允許流體從第一模塊外殼156溢出的任何其他設(shè)備。在圖14中所示的實(shí)施例中，第一通風(fēng)口軟管162連接到有倒鉤的裝置并且隨后連接到外殼154中的開(kāi)口 164。因此，積累在第一模塊外殼156中的氣體可以流過(guò)第一通風(fēng)口 160進(jìn)入第一通風(fēng)口軟管162，并且離開(kāi)開(kāi)口 164到達(dá)大氣或者xEV10的通風(fēng)口軟管。
[0074]類似地，第二內(nèi)外殼158可以包括第二通風(fēng)口 166，該第二通風(fēng)口被配置成允許積累在第二模塊外殼158內(nèi)的氣體溢出從而使得壓力不會(huì)超出某個(gè)壓力水平(例如，臨界壓力)。第二通風(fēng)口 166可以是如圖14中所示的倒鉤配件的形式、第二模塊外殼158中的孔、檢測(cè)閥或者可以用來(lái)允許流體從第二模塊外殼158溢出的任何其他設(shè)備。第二通風(fēng)口軟管168可以在一端連接到倒鉤配件并且在另一端在連接到在開(kāi)口 164之前連接到第一通風(fēng)口軟管162。在其他實(shí)施例中，可以在外殼154中包括第二開(kāi)口以使得第一通風(fēng)口軟管162耦接到開(kāi)口 164并且第二通風(fēng)口軟管168連接到第二開(kāi)口。
[0075]在某些實(shí)施例中，外殼154可以包括屏障170，該屏障在外殼154內(nèi)產(chǎn)生第一隔室172和第二隔室174。第一隔室172可以包圍第一 HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V)28的第一模塊外殼156，并且第二隔室174可以包圍第二 HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，12V) 120的第二模塊外殼158。
[0076]圖14中所示的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12可以包括第一對(duì)電池端子46，該第一對(duì)電池端子46包括第一正極端子84和第一負(fù)極端子86。第一對(duì)電池端子46可以電親接到第一HVS/LTO鋰離子電池模塊(例如，48V)28。類似地，微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12中可以包括電耦接到第二 HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，12V) 120的第三對(duì)電池端子182。第三對(duì)電池端子182可以包括第三正極端子184和第三負(fù)極端子186。第一對(duì)電池端子46和第三對(duì)電池端子182可以從外殼154伸出，從而使得它們可以經(jīng)由總線26連接到車(chē)輛1中的部件。
[0077]在某些實(shí)施例中，外殼154可以被構(gòu)造成具有符合標(biāo)準(zhǔn)形狀因子12V鉛酸電池模塊的尺寸。由于圖14的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12包括第二HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，12V)120和第一 HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V) 28，所以微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12因?yàn)榘溯^少的電池單元而可以比標(biāo)準(zhǔn)12V鉛酸電池模塊小或者至少與其大小相同。在某些實(shí)施例中，外殼154可以具有符合標(biāo)準(zhǔn)12V鉛酸電池模塊形狀因子的長(zhǎng)度188、寬度190和高度192。將外殼154構(gòu)造成使得其具有與標(biāo)準(zhǔn)12V鉛酸電池相同的尺寸，可以使得微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12能夠直接安裝在車(chē)輛10的意欲用于標(biāo)準(zhǔn)12V鉛酸電池模塊的位置中。在某些實(shí)施例中，12￥鉛酸電池模塊的標(biāo)準(zhǔn)形狀因子可以是國(guó)際電池委員會(huì)指定組別21、22?、22冊(cè)、22邪、22R、24、24F、24H、24R、24T、25、26、26R、27、27F、27H、29NF、31、31A、31T、33、34、34/78、34R、
35、36R、40R、41、42、43、45、46、47、48、49、50、51、51R、52、53、54、55、56、57、58、58R、59、60、61、62、63、64、65、70、71、72、73、74、75、75/25、76、78、85、86、90、91、92、93、95R、96R、97R、98R、1、2、2E、2N、17HF、4D、6D、8D、28、29H、30H、31、GC2或GC2H。
[0078]另外，第二HVS/LTO鋰離子電池模塊(例如，12V) 120和第一HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V)28可以耦接到控制單元32。控制單元32可以耦接到包括在第一模塊外殼156和第二模塊外殼158中的各個(gè)傳感器。例如，傳感器可以監(jiān)控第二 HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，12V) 120和/或第一HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V) 28的溫度、電壓、電容、電阻、電池單元壓力和/或其他工作條件。傳感器可以將信號(hào)發(fā)送到控制單元32，該控制單元可以包括處理器單元34和存儲(chǔ)器部件36。控制單元32可以將測(cè)量出的工作條件與期望的工作條件相比較。如果測(cè)量出的工作條件與期望的工作條件相比過(guò)高或過(guò)低，則控制單元32可以發(fā)送信號(hào)到繼電器或者配置成停止來(lái)自第二 HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，12V)120和/或第一 HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V) 28的電力的流動(dòng)的其他設(shè)備。例如，如果控制單元32從熱電偶傳感器接收指示第一 HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V)28過(guò)熱的溫度值，則控制單元32可以發(fā)送信號(hào)到繼電器以命令繼電器打開(kāi)并且斷開(kāi)電力流動(dòng)。在圖14中所示的實(shí)施例中，控制單元32電耦接到第二HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，12V) 120和第一HVS/LTO鋰離子電池模塊(例如，48V)28兩者。在其他實(shí)施例中，可以包括第二控制單元從而使得控制單元32可以僅控制第二 HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V)120或第一 HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V)28中的一個(gè)，并且第二控制器控制另一個(gè)模塊。在某些實(shí)施例中，圖14中所示的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)可以具有在5Ah與I OOAh之間的電容。
[0079]圖15是圖14的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12的透視圖，其中外殼154的蓋子200處于打開(kāi)位置中。在某些實(shí)施例中，第一對(duì)電池端子46可以從第一模塊外殼156伸出并進(jìn)入第一隔室172中。在某些實(shí)施例中，第一正極端子84和第一負(fù)極端子86可以分別耦接到第一正極電觸點(diǎn)202和第一負(fù)極電觸點(diǎn)204。在某些實(shí)施例中，第一正極電觸點(diǎn)202和第一負(fù)極電觸點(diǎn)204可以安置在蓋子200上。類似地，第三對(duì)電池端子182可以從第二模塊外殼158伸出并進(jìn)入第二隔室174中。在某些實(shí)施例中，第三正極端子184和第三負(fù)極端子186可以分別耦接到第二正極電觸點(diǎn)206和第二負(fù)極電觸點(diǎn)208。在某些實(shí)施例中，第二正極電觸點(diǎn)206和第二負(fù)極電觸點(diǎn)208可以安置在蓋子200上。
[0080]在某些實(shí)施例中，外殼154可以被配置成使得當(dāng)將第一HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V)28放置在外殼154的第一隔室172中時(shí)，第一正極端子84與第一正極電觸點(diǎn)202對(duì)準(zhǔn)，并且第一負(fù)極端子86與第一負(fù)極電觸點(diǎn)204對(duì)準(zhǔn)。因此，當(dāng)關(guān)閉外殼154的蓋子200時(shí)，在第一正極電觸點(diǎn)202與第一正極端子84之間以及在第一負(fù)極電觸點(diǎn)204與第一負(fù)極端子86之間形成電連接。類似地，外殼154可以被配置成使得當(dāng)將第二 HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V) 120放置在外殼154的第二隔室174中時(shí)，第三正極端子184與第二正極電觸點(diǎn)206對(duì)準(zhǔn)，并且第三負(fù)極端子186與第二負(fù)極電觸點(diǎn)208對(duì)準(zhǔn)。因此，當(dāng)關(guān)閉外殼154的蓋子200時(shí)，在第二正極電觸點(diǎn)206與第三正極端子184之間以及在第二負(fù)極電觸點(diǎn)208與第三負(fù)極端子186之間形成電連接。
[0081]在某些實(shí)施例中，可以將內(nèi)模制總線安置在蓋子200上。內(nèi)模制總線可以包括第一電路220和第二電路222。在某些實(shí)施例中，第一電路220可以耦接第一正極電觸點(diǎn)202和第二正極電觸點(diǎn)206。此外，第二電路222可以耦接第一負(fù)極電觸點(diǎn)204和第二負(fù)極電觸點(diǎn)208。第二電路222還可以將第一負(fù)極電觸點(diǎn)204和第二負(fù)極電觸點(diǎn)208耦接到地面224。在某些實(shí)施例中，電觸點(diǎn)202、204、206和208的耦接可以將第二HVS/LTO鋰離子電池模塊(例如，48V)120和第一 HVS/LTO鋰離子電池模塊(例如，48V) 28以并聯(lián)配置連接。因此，微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)12可以經(jīng)由總線26連接到車(chē)輛10的各個(gè)部件，并且可以將電力從第二 HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V)120和第一 HVS/LT0鋰離子電池模塊(例如，48V)28中的任一個(gè)或兩個(gè)供應(yīng)到部件。
[0082]所公開(kāi)的實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)可以單獨(dú)地或組合地提供一個(gè)或多個(gè)技術(shù)效應(yīng)，包括制造具有較長(zhǎng)壽命、較輕重量和較小尺寸但是可比得上鉛酸電池模塊的功率輸出的電池模塊。此類電池模塊可以降低xEV的重量并且提高燃料效率。本說(shuō)明書(shū)中的技術(shù)效果和技術(shù)問(wèn)題是示例性的而非限制性的。應(yīng)注意，本說(shuō)明書(shū)中描述的實(shí)施例可以具有其他技術(shù)效果并且可以解決其他技術(shù)問(wèn)題。
[0083]以上描述的特定實(shí)施例已通過(guò)實(shí)例的方式示出，并且應(yīng)理解，這些實(shí)施例可能易受各種修改和替代形式的影響。應(yīng)進(jìn)一步理解，權(quán)利要求并不旨在限制所公開(kāi)的特定形式，而是覆蓋屬于本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等效物和替代物。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)，包括: 鋰離子微混合動(dòng)力電池模塊，所述鋰離子微混合動(dòng)力電池模塊包括: 一對(duì)電池端子； 耦接到所述一對(duì)電池端子的鋰離子電池單元，其中所述鋰離子電池單元包括陰極和陽(yáng)極，其中所述陽(yáng)極包括陽(yáng)極活性材料，所述陽(yáng)極活性材料包括具有尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鹽系氧化物，并且所述陰極包括陰極活性材料，所述陰極活性材料包括具有化學(xué)式LiMn2IMxO4的高壓尖晶石，并且其中M是鎳、絡(luò)、鐵、過(guò)渡金屬或者其任何組合，且X在0.35與0.65之間；以及 控制電路，所述控制電路被配置成使得所述鋰離子電池單元能夠并聯(lián)地電連接到能量?jī)?chǔ)存單元以使得所述微混合動(dòng)力電池模塊被配置成在啟停應(yīng)用中工作。2.如權(quán)利要求1所述的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)，其中所述能量?jī)?chǔ)存單元包括鉛酸電池。3.如權(quán)利要求2所述的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)，其中所述鋰離子微混合動(dòng)力電池模塊包括15個(gè)鋰離子電池單元，所述鋰離子電池單元耦接到所述一對(duì)電池端子，從而使得所述鋰離子微混合動(dòng)力電池模塊被配置成經(jīng)由所述一對(duì)電池端子提供約48V，并且其中所述鉛酸電池包括約12V的電壓。4.如權(quán)利要求2所述的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)，其中所述鋰離子微混合動(dòng)力電池模塊被配置成經(jīng)由再生制動(dòng)系統(tǒng)從交流發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)捕獲能量。5.如權(quán)利要求1所述的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)，其中所述能量?jī)?chǔ)存單元包括額外的鋰離子電池模塊。6.如權(quán)利要求5所述的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)，其中所述額外的鋰離子電池模塊包括額外的鋰離子電池單元，每個(gè)額外的鋰離子電池單元均具有各自的陰極和各自的陽(yáng)極，其中所述額外的鋰離子電池單元的所述各自的陽(yáng)極包括陽(yáng)極活性材料，所述陽(yáng)極活性材料包括具有尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鹽系氧化物，并且所述額外的鋰離子電池單元的所述各自的陰極包括陰極活性材料，所述陰極活性材料包括具有化學(xué)式LiMn2-xMx04的高壓尖晶石，并且其中M是鎳、鉻、鐵、過(guò)渡金屬或者其任何組合，且X在0.35與0.65之間。7.如權(quán)利要求6所述的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)，其中所述鋰離子微混合動(dòng)力電池模塊包括4個(gè)鋰離子電池單元，并且被配置成經(jīng)由所述一對(duì)電池端子提供約12V，并且其中所述額外的鋰離子電池模塊包括耦接到各自的一對(duì)電池端子的15個(gè)各自的鋰離子電池單元，并且其中所述額外的鋰離子電池模塊被配置成經(jīng)由其各自的電池端子提供約48V的電壓。8.如權(quán)利要求1所述的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)，其中所述鋰離子微混合動(dòng)力電池模塊被配置成經(jīng)由所述一對(duì)電池端子提供約12V。9.如權(quán)利要求8所述的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)，其中所述鋰離子微混合動(dòng)力電池模塊具有冷啟動(dòng)能力、開(kāi)路電壓以及與符合標(biāo)準(zhǔn)形狀因子的12V汽車(chē)鉛酸電池相同的容量，并且具有低于所述12V汽車(chē)鉛酸電池的重量。10.如權(quán)利要求9所述的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)，其中所述標(biāo)準(zhǔn)形狀因子包括選自國(guó)際電池委員會(huì)以下組別21、22卩、22冊(cè)、22,、221?、24、24?、24!1、241?、241'、25、26、261?、27、27卩、27!1、.29NF、31、31A、31T、33、34、34/78、34R、35、36R、40R、41、42、43、45、46、47、48、49、50、51、51R、.52、53、54、55、56、57、58、58R、59、60、61、62、63、64、65、70、71、72、73、74、75、75/25、76、78、.85、86、90、91、92、93、95R、96R、97R、98R、1、2、2E、2N、17HF、4D、6D、8D、28、29H、30H、31、GC2以及GC2H中的至少一個(gè)組別。11.如權(quán)利要求1所述的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)，其中所述鋰離子微混合動(dòng)力電池模塊被配置成經(jīng)由所述一對(duì)電池端子提供約48V。12.如權(quán)利要求1所述的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)，其中所述鋰離子微混合動(dòng)力電池模塊具有在5Ah與I OOAh之間的容量。13.如權(quán)利要求1所述的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)，其中所述能量?jī)?chǔ)存單元包括在5Ah與.10Ah之間的總?cè)萘俊?4.一種微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)，包括: 鋰離子電池模塊，所述鋰離子電池模塊包括: 第一對(duì)電池端子；以及 耦接到所述第一對(duì)電池端子的電池單元，其中所述電池單元包括陰極和陽(yáng)極，其中所述陽(yáng)極包括陽(yáng)極活性材料，所述陽(yáng)極活性材料包括具有尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鹽系氧化物，并且所述陰極包括陰極活性材料，所述陰極活性材料包括具有化學(xué)式LiMnhMxO4的高壓尖晶石，并且其中M是鎳、鉻、鐵、過(guò)渡金屬或者其任何組合，且X在0.35與0.65之間； 第二電池模塊，所述第二電池模塊包括第二對(duì)電池端子，其中所述鋰離子電池模塊和所述第二電池模塊經(jīng)由所述第一對(duì)電池端子和所述第二對(duì)電池端子并聯(lián)地耦接； 耦接到所述鋰離子電池模塊的控制模塊，其中所述控制模塊包括處理器和存儲(chǔ)器部件，并且其中所述控制模塊被配置成控制所述鋰離子電池模塊的工作，從而使得所述鋰離子電池模塊被配置成經(jīng)由xEV的再生制動(dòng)系統(tǒng)捕獲電能；以及 連接器，所述連接器被配置成將所述鋰離子電池模塊和所述第二電池模塊耦接到xEV的電氣總線。15.如權(quán)利要求14所述的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)，其中所述鋰離子電池模塊被配置成將約12V的電壓提供到所述電氣總線。16.如權(quán)利要求15所述的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)，其中所述第二電池模塊是配置成將約.48V的電壓提供到所述電氣總線的額外的鋰離子電池模塊，并且所述控制模塊耦接到所述額外的鋰離子電池模塊并且被配置成控制所述鋰離子電池模塊和所述額外的鋰離子電池模塊兩者的工作。17.如權(quán)利要求16所述的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)，其中所述鋰離子電池模塊和所述額外的鋰離子電池模塊僅無(wú)源地冷卻。18.如權(quán)利要求14所述的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)，其中具有尖晶石結(jié)構(gòu)的所述鈦酸鹽系氧化物是具有Li4Ti5O12的化學(xué)式的鈦酸鋰。19.如權(quán)利要求14所述的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)，其中所述第二電池模塊是符合標(biāo)準(zhǔn)形狀因子的12V鉛酸電池。20.如權(quán)利要求19所述的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)，其中所述標(biāo)準(zhǔn)形狀因子包括選自國(guó)際電池委員會(huì)以下組別21、22卩、22冊(cè)、22,、221?、24、24卩、24!1、241?、241'、25、26、261?、27、27卩、.27H、29NF、31、31A、31T、33、34、34/78、34R、35、36R、40R、41、42、43、45、46、47、48、49、50、51、.51R、52、53、54、55、56、57、58、58R、59、60、61、62、63、64、65、70、71、72、73、74、75、75/25、76、.78、85、86、90、91、92、93、95R、96R、97R、98R、1、2、2E、2N、17HF、4D、6D、8D、28、29H、30H、31、GC2以及GC2H中的至少一個(gè)組別。21.—種微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)，包括: 具有第一隔室和第二隔室的外殼； 安置在所述第一隔室中的鋰離子電池模塊，其中所述鋰離子電池模塊包括第一對(duì)電池端子和多個(gè)鋰離子電池單元，所述多個(gè)鋰離子電池單元中的每個(gè)鋰離子電池單元包括陽(yáng)極和陰極，所述陽(yáng)極包括陰極活性材料，所述陰極活性材料包括具有尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鹽系氧化物，并且所述陰極包括陰極活性材料，所述陰極活性材料包括具有化學(xué)式LiMm—χΜχ04的高壓尖晶石，并且其中M是鎳、鉻、鐵、過(guò)渡金屬或者其任何組合，且X在0.35與0.65之間；安置在所述第二隔室中的第二電池模塊，其中所述第二電池模塊包括第二對(duì)電池端子； 耦接到所述外殼并且配置成封閉所述第一隔室和所述第二隔室的蓋子，其中所述蓋子包括內(nèi)模制總線，所述內(nèi)模制總線被配置成當(dāng)所述第一隔室和所述第二隔室被封閉時(shí)經(jīng)由所述第一對(duì)電池端子和所述第二對(duì)電池端子耦接所述鋰離子電池模塊和所述第二電池模塊；以及 配置成將所述鋰離子電池模塊和所述第二電池模塊耦接到xEV的電氣總線的連接器。22.如權(quán)利要求21所述的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)，其中所述外殼包括通風(fēng)口，其中所述第一隔室包括第一隔室通風(fēng)口，所述第二隔室包括第二隔室通風(fēng)口，并且所述通風(fēng)口流體地連接至所述第一隔室通風(fēng)口和所述第二隔室通風(fēng)口。23.如權(quán)利要求21所述的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)，其中所述第二電池模塊是鉛酸電池模塊。24.如權(quán)利要求21所述的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)，其中所述第二電池模塊是鋰離子電池豐旲塊。25.如權(quán)利要求21所述的微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)，其中所述微混合動(dòng)力電池系統(tǒng)外殼具有符合用于12V鉛酸電池的標(biāo)準(zhǔn)形狀因子的尺寸，并且其中所述標(biāo)準(zhǔn)形狀因子包括選自國(guó)際電池委員會(huì)以下組別21、22卩、22冊(cè)、22,、221?、24、24卩、24!1、241?、241'、25、26、261?、27、27卩、.27H、29NF、31、31A、31T、33、34、34/78、34R、35、36R、40R、41、42、43、45、46、47、48、49、50、51、.51R、52、53、54、55、56、57、58、58R、59、60、61、62、63、64、65、70、71、72、73、74、75、75/25、76、.78、85、86、90、91、92、93、95R、96R、97R、98R、1、2、2E、2N、17HF、4D、6D、8D、28、29H、30H、31、GC2以及GC2H中的至少一個(gè)組別。
【文檔編號(hào)】H01M4/505GK105848969SQ201480071466
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2014年12月30日
【發(fā)明人】宋勇久, 羅燕婷, 伯恩哈德·M·梅茨, 布特羅斯·哈拉克, 金哲宇, 江俊偉, 克里斯托弗·R·費(fèi)爾
【申請(qǐng)人】約翰遜控制技術(shù)公司