本公開涉及用于對電能存儲系統(tǒng)充電的方法、電能存儲系統(tǒng)、車輛和計算機(jī)程序產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

1、對電能存儲系統(tǒng)快速充電對其電池電芯(battery?cell)的劣化有很大影響。具體地，在以電池電芯高充電狀態(tài)(state?of?charge，soc)水平對電池電芯快速充電期間，會發(fā)生最高速率的容量衰減和電池電芯劣化。

2、然而，快速充電對于不同電能存儲系統(tǒng)(諸如，在車輛中(特別是電池電動車輛中)使用的電能存儲系統(tǒng))是非常需要的方法。盡管范圍有限，但快速充電使電池電動車輛能夠在一次行程中行駛很長距離。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、需要一種快速但對電池的劣化較少以延長其壽命的充電方法。

2、該問題至少部分地通過本公開的獨(dú)立權(quán)利要求的主題解決或減輕，其中，另外的示例被并入從屬權(quán)利要求中。

3、根據(jù)第一方面，提供了一種用于對電能存儲系統(tǒng)充電的方法，該電能存儲系統(tǒng)包括第一電能存儲單元和第二電能存儲單元，該方法包括：

4、用電能對該第一電能存儲單元和該第二電能存儲單元充電；以及

5、將電能從該第二電能存儲單元轉(zhuǎn)移到該第一電能存儲單元，從而使該第二電能存儲單元放電。

6、根據(jù)該方法，該第一電能存儲單元被充電兩次。具體地，通過將電能從第二電能存儲單元轉(zhuǎn)移到第一電能存儲單元，該第一電能存儲單元被進(jìn)一步充電。第一電能存儲單元的兩個充電過程可以通過本文中措辭“充電”的使用和措辭“進(jìn)一步充電”的使用來區(qū)分。如以下將進(jìn)一步解釋的，充電可以具體地指代通過對第一電能存儲單元和第二電能存儲單元快速充電來對第一電能存儲單元或者特別是整個電能存儲系統(tǒng)快速充電。然而，第一電能存儲單元的進(jìn)一步充電具體是指將電能從第二電能存儲單元轉(zhuǎn)移到第一電能存儲單元?？梢跃唧w地基于在充電過程期間被存儲在第二電能存儲單元中的電能來執(zhí)行該進(jìn)一步充電。

7、用于對電能存儲系統(tǒng)充電的方法可以被分成兩個步驟或階段。在第一步驟或階段中，可以執(zhí)行對兩個電能存儲單元的充電。在第二步驟或階段中，可以執(zhí)行將在第一步驟或階段期間被存儲在第二電能存儲單元中的電能轉(zhuǎn)移到第一電能存儲單元。在這種兩個步驟或兩個階段的方法中，如以下將更詳細(xì)地解釋的，可以利用具有不同充電和劣化特性的不同類型的電能存儲單元。

8、該兩個電能存儲單元可以是不同類型的，這將在以下被更詳細(xì)地描述。具體地，該第一電能存儲單元可以被配置和/或設(shè)計，從而使得最好能夠使其僅被充電到特定充電狀態(tài)以盡可能地限制其劣化。另一方面，第二電能存儲單元可以被配置和/或設(shè)計，從而使得其充電對其劣化幾乎沒有影響。

9、在示例中，第一電能存儲單元可以包括至少一個電池電芯，并且第二電能存儲單元可以包括至少一個電容器。這種不同類型的電能存儲單元相對于如本文所述的充電和轉(zhuǎn)移步驟是有利的。具體地，電池電芯可以保持電荷(charges)并且放電以供很好地使用(例如，在車輛中)，然而在快速充電時可能易于劣化。另一方面，電容器在保持電荷和放電以供使用方面可能相對較差，但是在快速充電時可能不太容易劣化并且可以非?？焖俚爻潆?。將這兩種類型組合在不同的電能存儲單元中允許如本文所述的具有優(yōu)勢的電能存儲系統(tǒng)和方法。

10、在示例中，至少一個電容器可以是例如，鋰離子電容器。該至少一種電池電芯可以是例如，鋰離子電池電芯。鋰離子電容器的具體優(yōu)勢是它們在快速充電時是穩(wěn)定的，并且電池電芯它們具有與電池電芯相比可被忽略的劣化。此外，鋰離子電容器的比功率(specificpower)可以比鋰離子電池的比功率高約十倍，因此鋰離子電容器可以被顯著更快地充電。

11、鋰離子電容器已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)是電能存儲系統(tǒng)中特別具有優(yōu)勢的電容器。特別地，鋰離子電容器具有優(yōu)于其他電容器類型(諸如，但不限于，超級電容器(supercapacitor))的若干優(yōu)勢。超級電容器具有低比能(specific?energy)，因此，為了在如在本文中所述的電能存儲系統(tǒng)中利用這些，電能存儲系統(tǒng)將變得非常沉重。因此，如本文所述的電能存儲系統(tǒng)中的超級電容器以及許多其他形式的電容器在若干應(yīng)用中(諸如，但不限于，在車輛中)可能不實(shí)用。然而，本文所提出的鋰離子電容器具有高比能，因此在電能存儲系統(tǒng)中可以具有相對小的重量，這對于若干應(yīng)用(諸如，但不限于，車輛)是非常具有優(yōu)勢的。

12、該至少一個鋰離子電容器可以包括陽極、陰極、電解質(zhì)和隔膜(separator)。鋰離子電容器的陽極可以是負(fù)電極并且基于鋰離子電池元件。鋰離子電容器的陰極可以是正極并且是碳基的?？梢曰陔娀瘜W(xué)反應(yīng)操作鋰離子電容器，并且可以使用鋰離子的可逆插層(intercalation)對鋰離子電容器充電。

13、因此，本文所提出的鋰離子電容器展示出有高比能容量的高比功率，其遠(yuǎn)高于其他電容器(例如，超級電容器)。如本文所提出的鋰離子電容器不具有在其處會觀察到快速容量衰減行為(例如，鋰離子電池中的情況)的拐點(diǎn)(inflection?point)。在3年的循環(huán)測試之后，本文中所提出的鋰離子電容器的容量衰減可以小于1％。

14、在電能存儲系統(tǒng)中，所提出的具有該鋰離子電容器的第二電能存儲單元可以通過對避免在第一電能存儲單元的電池電芯中形成鋰鍍層(plating)產(chǎn)生很大影響而在對整體電能存儲系統(tǒng)快速充電時起保護(hù)作用。出于這種目的，第二電能存儲單元不需要太大。

15、第二電能存儲單元被配置為小于電能存儲系統(tǒng)的總體或整體能量容量或電池容量的40％、特別是小于30％或小于20％、此外特別是在5％至40％的范圍內(nèi)、在7％至30％的范圍內(nèi)或在10％至20％的范圍內(nèi)，這可能是足夠的。該電能存儲系統(tǒng)的剩余容量可以由第一電能存儲單元來提供。

16、通過對兩個電能存儲單元快速充電，兩個電能存儲單元可以被充電到特定soc。該第一電能存儲單元可以被充電到特定或預(yù)定soc，對于該特定或預(yù)定soc，第一電能存儲單元在其最大壽命方面不受快速充電過程的負(fù)面影響，或相比于如果其將被充電到超過該特定或預(yù)定soc會受到更少的負(fù)面影響。然而，其代價是第一電能存儲單元可能不被充電到期望的較高soc而是僅被充電到與有限的劣化相關(guān)的較低soc。出于這種目的，該方法還包括將電能從第二電能存儲單元轉(zhuǎn)移到第一電能存儲單元，在本文中這也被稱為進(jìn)一步充電。電能的這種轉(zhuǎn)移可能比對兩個電能存儲單元的充電更慢。因此，該第一電能存儲單元仍可以達(dá)到該期望的soc但不會因在高soc下的快速充電過程而對其最大壽命造成不利影響。

17、電能存儲系統(tǒng)可以是車輛(諸如，電池電動車輛)的。然而，該方法的應(yīng)用不限于車輛中的電能存儲系統(tǒng)。

18、在示例中，用電能對第一電能存儲單元充電可以至少部分地或完全地與對第二電能存儲單元充電并行執(zhí)行。這意味著可以同時對兩個電能存儲單元充電(特別是快速充電)。相同的電能源(特別是充電站)可以被用于對兩個電能存儲單元充電。

19、在示例中，可以在第一電能存儲單元已經(jīng)被充電到預(yù)定充電狀態(tài)之后執(zhí)行將電能從第二電能存儲單元轉(zhuǎn)移到第一電能存儲單元。預(yù)定充電狀態(tài)具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以在以高于預(yù)定soc的soc充電第一電能存儲單元之前中斷或停止充電(特別是快速充電)，在該soc下，第一電能存儲單元可能顯著劣化。因此，在達(dá)到第一電能存儲單元的預(yù)定充電狀態(tài)時，可以停止對至少第一電能存儲單元充電。作為替代，在達(dá)到第一電能存儲單元的預(yù)定充電狀態(tài)時，可以停止對至少第一電能存儲單元充電(特別是以快速充電的形式)，但是可以以比先前充電(尤其是以快速充電執(zhí)行)更慢的速度繼續(xù)充電。因此，電能存儲系統(tǒng)可以被充電到高于預(yù)定充電狀態(tài)的充電狀態(tài)，但第一電能存儲單元沒有顯著劣化，因?yàn)椴灰愿哂陬A(yù)定soc的soc執(zhí)行快速充電。

20、在示例中，第一電能存儲單元的預(yù)定充電狀態(tài)可以是至少40％、至少50％或至少60％。特別地，第一電能存儲單元的預(yù)定充電狀態(tài)可以是40％、45％、50％、55％、60％、65％和/或70％中的至少一者。所建議的soc已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)相對于電能存儲系統(tǒng)的許多用例(例如，在車輛中)的所需soc以及在降級方面是有利的。例如，預(yù)定充電狀態(tài)可以是可選擇的或固定的。通過選擇預(yù)定soc，用戶可以以他能夠根據(jù)他的需要在充電之后影響soc的方式來控制充電方法。

21、在示例中，在來自第二電能存儲單元的電能可以被轉(zhuǎn)移到第一電能存儲單元時，第一電能存儲單元可以放電。因此，在發(fā)生電能從第二電能存儲單元被轉(zhuǎn)移到第一電能存儲單元時，電能存儲系統(tǒng)可能已經(jīng)被使用。這具有以下優(yōu)點(diǎn)：盡管仍然可以執(zhí)行用于對電能存儲系統(tǒng)充電的方法，電能存儲系統(tǒng)的用戶(例如，具有電能存儲系統(tǒng)的車輛的駕駛員)可能已經(jīng)使用電能存儲系統(tǒng)(例如，通過利用第一電能存儲單元中的電能來驅(qū)動車輛)。例如，在車輛的情況下，當(dāng)在充電站處(例如，在高速公路休息站處)對車輛快速充電時，兩個電能存儲單元都可以被充電，但是第一電能存儲單元可以僅被充電到預(yù)定soc。然后，駕駛員可以經(jīng)由充電站中斷充電并且繼續(xù)駕駛。然而，然后仍然可以經(jīng)由從第二電能存儲單元所轉(zhuǎn)移的電能對第一電能存儲單元進(jìn)一步充電，從而有效地為駕駛員提供更大的行駛里程以駕駛車輛。

22、在示例中，電能從第二電能存儲單元被轉(zhuǎn)移到第一電能存儲單元的速度可以比(特別是先前)在充電時電能被供應(yīng)到第一電能存儲單元和第二電能存儲單元更慢。因此，雖然電能存儲單元可以被快速充電，但是電能從第二電能存儲單元到第一電能存儲單元的轉(zhuǎn)移可以不是快速充電過程，而是較慢的充電過程。具體地，電能可以從第二電能存儲單元逐漸地被轉(zhuǎn)移到第一電能存儲單元。這是因?yàn)殡娔艽鎯ο到y(tǒng)可能已經(jīng)使用通過快速充電獲得的第一電能存儲單元的soc，并且可以不急于用來自第二電能存儲單元的電能對第一電能存儲單元充電。舉例來說，如果車輛的上述示例的電能存儲系統(tǒng)的第一電能存儲單元已經(jīng)被充電到60％?soc，那么車輛通?？梢员或?qū)動長持續(xù)時間從而使得第一電能存儲單元可以長時間不需要來自第二電能存儲單元的電荷，并且可以用來自第二電能存儲單元的電能對第一電能存儲單元逐漸充電。

23、在示例中，在將電能從第二電能存儲單元轉(zhuǎn)移到第一電能存儲單元之后，第一電能存儲單元的充電狀態(tài)可以是至少60％或至少80％。電能轉(zhuǎn)移之后的soc可以取決于第一電能存儲單元是否在其間放電，即，例如出于驅(qū)動車輛的目的。

24、在示例中，第二電能存儲單元可以被充電到至少80％或至少90％的預(yù)定充電狀態(tài)。特別地，第二電能存儲單元可以被充電到基本上100％的預(yù)定充電狀態(tài)。具體地，如以下將進(jìn)一步解釋的，第二電能存儲單元可以是可被非?？焖俪潆姷摹Ｒ虼?，第二電能存儲單元可以被充電到非常高的soc或被完全充電。

25、在示例中，電能可以從第二電能存儲單元被轉(zhuǎn)移到第一電能存儲單元，直到第二電能存儲單元基本上被完全放電。因此，該第二電能存儲單元可以僅被用于對該第一電能存儲單元充電，而不被用于任何進(jìn)一步的功能。因此，第二電能存儲單元可以被設(shè)置有有限的功能，并且因此以非常成本有效的方式設(shè)置。

26、在示例中，充電可以被執(zhí)行為對第一電能存儲單元和第二電能存儲單元快速充電?？梢砸栽?c至5c的范圍內(nèi)(特別是，在1c至3c的范圍內(nèi))的快速充電速率對第一電能存儲單元充電?？梢砸灾辽?c(特別是，至少5c或至少10c)的快速充電速率對第二電能存儲單元充電。例如，第二電能存儲單元的快速充電速率可以在3c至20c(特別是，5c至15c)的范圍內(nèi)。用于對不同電能存儲單元快速充電的不同c速率可以與不同類型的電能存儲單元相關(guān)，其中，第一電能存儲單元在快速充電時可能更容易劣化，而第二電能存儲單元在快速充電時可能不太容易劣化。

27、根據(jù)第二方面，提供了一種電能存儲系統(tǒng)，包括第一電能存儲單元和第二電能存儲單元。該電能存儲系統(tǒng)可以被配置為使用本公開的方法充電。

28、該電能存儲系統(tǒng)還可以包括充電控制單元，該充電控制單元用于控制如本文所述的電能存儲系統(tǒng)的充電過程。電能存儲系統(tǒng)可以被配置為通過充電控制單元的相應(yīng)配置來使用本公開的方法進(jìn)行充電。

29、兩個電能存儲單元可以被并聯(lián)電連接或可被并聯(lián)電連接到充電控制單元和/或外部充電站，從而使得兩者可以被并聯(lián)充電。此外，兩個電能存儲單元可以被彼此串聯(lián)電連接，從而使得第二電能存儲單元可以對第一電能存儲單元充電。

30、在示例中，第一電能存儲單元可以包括至少一個電池電芯，并且第二電能存儲單元可以包括至少一個電容器。這種不同類型的電能存儲單元相對于如本文所述的充電和轉(zhuǎn)移步驟是有利的。具體地，電池電芯可以保持電荷并且放電以供很好地使用(例如，在車輛中)，然而在快速充電時可能易于劣化。另一方面，電容器在保持電荷和放電以供使用方面可能相對較差，但是在快速充電時可能不太容易劣化并且可以非常快速地充電。將這兩種類型組合在不同的電能存儲單元中允許如本文所述的具有優(yōu)勢的電能存儲系統(tǒng)和方法。

31、在一個示例中，至少一個電容器可以是例如且如上所述的，鋰離子電容器。該至少一種電池電芯可以是例如，鋰離子電池電芯。鋰離子電容器的具體優(yōu)勢是它們在快速充電時是穩(wěn)定的，并且電池電芯它們具有與電池電芯相比可被忽略的劣化。此外，鋰離子電容器的比功率可以比鋰離子電池的比功率高約十倍，因此鋰離子電容器可以被顯著更快地充電。

32、根據(jù)第三方面，提供了一種車輛，其包括本公開的電能存儲系統(tǒng)。

33、根據(jù)第四方面，提供了一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括指令，該指令使得本公開的電能存儲系統(tǒng)或車輛執(zhí)行本公開的方法。

34、計算機(jī)程序產(chǎn)品可以是計算機(jī)程序本身或其上存儲有指令的產(chǎn)品，諸如計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。

35、應(yīng)當(dāng)注意，上述示例可以彼此組合，而不管所涉及的方面。因此，所述方法可以與結(jié)構(gòu)特征組合，并且同樣地，電能存儲系統(tǒng)和車輛可以例如與上文關(guān)于所述方法描述的特征組合。

36、參考下文描述的示例，本公開的這些和其他方面將變得顯而易見并得以闡明。