[发明专利]混合能量存储

说明书

一种系统包括第一能量存储设备；耦合到第一能量存储设备并经由来自第一能量存储设备的充电电流充电的第二能量存储设备；功率控制器，其具有处理器、耦合到处理器并且其上存储有充电电流指令的存储器、以及耦合到处理器并经由来自处理器的开关控制信号进行引导的转换器；以及经由其向系统的负载提供功率的输出端子。转换器被布置在第一能量存储设备和输出端子之间。转换器被布置在第一能量存储设备和第二能量存储设备之间并且被配置为根据开关控制信号控制充电电流的电平。充电电流指令由处理器执行，以使处理器生成开关控制信号，使得调节充电电流的电平。

对相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年5月6日提交的标题为“Efficient Hybrid Energy StorageSystem”、并且分配的序列号为No.62/157,740的美国临时申请的优先权，该申请的全部内容通过引用被明确地结合于此。

关于联邦资助的研究或开发的声明

本发明是根据美国陆军/TACOM授予的合同编号W56HZV-04-2-0001在政府支持下进行的。政府对本发明具有一定的权利。

技术领域

本公开一般而言涉及能量存储。

背景技术

这个背景技术是为了一般地给出本公开的上下文的目的。当前命名的发明人的工作，就在这个背景部分中被描述的程度而言以及在提交时可能没有以其它方式被限定为现有技术的本描述的各方面，既没有明确地承认也没有暗示地承认作为针对本公开的现有技术。

混合动力和电动车辆在消费者中继续获得声望。这些车辆比以往提供更高的性能。这些车辆能够比其前辈在更远的距离上保持这种性能。许多车辆的改进都得益于电池技术的进步，无论是在能量存储方面还是在能量输送方面。然而，尽管取得了进步，但是车辆可行驶里程仍然是这类车辆开发商所面临的挑战。

在改善电动车辆性能的许多努力中，增加电池的能量密度是已导致开发电动和混合电动车辆中的各种次级类型电池的主要研究领域。铅酸、镍金属氢化物和锂离子电池的化学成分都已进行商业化检验。电动和混合电动车辆的电力要求使锂离子成为占主导的化学成分，主要是因为锂离子能够实现更高的功率密度。

然而，即使锂离子技术有进步，但仍然存在许多挑战。仍然期望解决电池的加速老化问题，尤其是在高功率应用下。例如，由于电池的充电速率的限制，因此由电池捕获的再生制动能量的量受到限制。另一个挑战涉及满足电动和混合动力车辆不断增加的功率要求的电池组的尺寸。还有的另一个挑战是锂离子电池相对于其它电池化学成分的较高成本。

发明内容

根据本公开的一个方面，系统包括第一能量存储设备；耦合到第一能量存储设备并经由来自第一能量存储设备的充电电流充电的第二能量存储设备；功率控制器，包括处理器、耦合到处理器并且其上存储有充电电流指令的存储器、以及耦合到处理器并经由来自处理器的开关控制信号进行引导的转换器；以及经由其向系统的负载提供功率的输出端子。转换器被布置在第一能量存储设备和输出端子之间。转换器被布置在第一能量存储设备和第二能量存储设备之间并且被配置为根据开关控制信号控制充电电流的电平。充电电流指令由处理器执行，以使处理器生成开关控制信号，使得调节充电电流的电平。

在另一方面，系统包括电池；耦合到电池、经由来自电池的充电电流充电、并且包括多个单元的超级电容器；功率控制器，包括处理器、耦合到处理器并且其上存储有充电电流指令的存储器、以及耦合到处理器并经由来自处理器的开关控制信号进行引导的转换器；以及具有其向系统的负载提供功率的输出端子，输出端子被电连接到超级电容器的端子。转换器被布置在电池和超级电容器之间并且被配置为根据开关控制信号控制充电电流的电平。充电电流指令由处理器执行，以使处理器生成开关控制信号，使得调节超级电容器的端子处的电压并向多个单元中的每个单元提供过充电保护。