[发明专利]电能储存以及电力管理系统

说明书

相关申请

本申请要求享有于2013年3月14日申请的美国临时申请61/786,003号的优先权，该申请整体通过引用结合于此。

背景技术

电动汽车行业持续地寻求具有增高的效率和功率密度的电驱动系统和成本有效的电能储存系统。长时间以来，人们相信诸如使用包括具有由薄膜软磁材料形成的磁芯的电磁体的定子和永久性超强磁体转子(例如钴稀土磁体和钕铁硼磁体)构造的电动机和/或发电机的电机有提供相比于传统电机高得多的效率和功率密度的潜力。然而，提供完全利用这些潜在效率的电驱动系统和成本有效的电能储存系统被证明是困难的。

用于电动汽车中的变速电机一般由使用来自电池组的电池组电压的控制器控制，所述电池组通常由多个电互连的电池组成。所述电池具有通常基于所使用的电池类型的操作电池电压，并且总电池组电压通常由电池组构造决定。电池组电压一般通过将单独的电池群串联地互连来增加从而获得想要的电池组电压，并且多群串联连接的电池一般并联连接以增加总电池组的载流容量。

很多电动汽车现在使用锂离子电池组，这是因为锂离子电池组具有较高的功率密度和反复再充电的能力。为了提供这种类型应用所需的性能特征，这些锂离子电池组通常被设计为在较高的电压和较高的电流下运行。高电压的使用可产生显著的安全问题，并且可能存在与包括大量的并联连接的电池群的电池组相关的显著的可靠性问题。然而，很多高性能电动机具有最佳的电压运行点，该运行点可以高于锂离子电池系统一般可用的电压运行点，因为锂离子电池组的尺寸和电压可能由于安全考虑而被限制。

发明内容

在一些方面，本公开提供了用于电能储存系统的电力管理系统和方法。所述电能储存系统包括多个电能储存模块，其中每个电能储存模块具有相关的电能储存模块运行电压。每个电能储存模块能够以与运行电压相关的不同的电流输出电力。所述电能储存系统包括多个电力调制电路，其中每个电力调制电路被电连接到电能储存模块中关联的那一个，由此允许关联的电能粗存模块与电能储存系统的其他电能储存模块电隔离。每个电力调制电路包括用于接收关联的电能储存模块的运行电压和电流、转换操作电压和电流以及在独立于相关的电能储存模块的电能储存模块运行电压的电压输出电力的布置。所述电能储存系统还包括总主控制器，其电连接到每个电能储存模块的每个电力调制电路以控制每个电能储存模块输出的电力并且由此控制总电能储存系统的电力输出。在一些方面，每个点鞥储存模块包括多个单独的电池，其中每个电池具有关联的电池运行电压。

在一些方面，单独的电池是锂离子电池。

在一些方面，组成能量储存系统的不同的电能储存模块的电池具有不同的能量储存特征。

在一些方面，组成能量储存系统的不同的电能储存模块的电池具有不同的锂离子化学结构和不同的能量储存密度。

在一些方面，组成每个电能储存模块的多个电池全部串联连接。

在一些方面，每个电力调制电路包括降压/增压变换器，其用于将与电能储存模块关联的运行电压转换为独立于并且可高于与电能储存模块关联的运行电压的电压。

在一些方面，电能储存系统的不同的电能储存模块具有从包括不同的运行电压和不同的能量、电感和电流容量的特征群中选择的不同的特征。

在一些方面，总主控制器是电动机控制器并且电能储存系统是用于包括具有多个转子极的转子的电动机的电能储存系统。

在一些方面，电动机是无刷式DC电动机/发电机。

在一些方面，总主控制器包括多个独立的控制器。每个独立的控制器电连接到相关的电力调制电路以独立地控制相关的电力调制电路和相关的电能储存模块。独立的电力调制电路配合以产生驱动电动机的单个驱动功能。

在一些方面，总主控制器包括多个独立的控制器，其中每个独立的控制器电连接到相关的电力调制电路以独立地控制相关的电力调制电路和相关的电能储存模块。电动机包括具有多个独立的定子模块的定子，其中每个独立的定子模块包括多个与转子极磁性互动的定子极。每个定子模块电连接到关联的独立的控制器并且由此电连接到关联的电力调制电路以及电能储存模块以形成多个电独立的子电动机，其每个能够相对于其他子电动机独立地运行。

在一些方面，每个定子模块包括一组线圈，其充电定子极。该组线圈具有一个或多个线圈子组，其中每个线圈子组与定子模块的不同的磁相以及组成每个串联电连接的线圈子组的所有线圈关联。

在一些方面，电动机向车辆提供电力。

在一些方面，电动机是直接驱动车轮电动机。