的实施例中，电能储存不仅113可以是具有想要的锂离子电池化学结构以及电池电压V3的锂离子电池。虽然本文描述的各种实施例将被描述为使用锂离子电池作为用于在能量储存模块中储存电能的电能储存部件，应理解的是这不是规定的。替代地，可以使用任何电能储存部件，包括其他类型的电池、各种类型的电容器，比如超级电容器、电能储存飞轮或者任何其他电能储存部件。
[0062]根据本公开的另一方面，包括在电能储存系统102中的不同的电能储存模块104可具有不同的电能储存模块特征，比如不同的模块运行电压Vl。例如，在电能储存模块包括电池作为电能储存部件113的情况中，一个电能储存模块的电池可具有相比于另一电能储存模块不同的能量储存特征。这些特征可以是不同的锂离子化学结构和/或不同的能量储存密度。此外，组成每个电能储存模块的电池可以以不同的方式互连。例如，一个电能储存模块的所有电池可以串联连接。替代地，组成另一电能储存模块的电池可以以并联和串联的任何组合的方式连接以提供电能储存模块想要的模块运行电压Vl和载流容量。在系统的不同的电能储存模块具有不同的模块运行电压的情况中，每个输出布置108可被用于将不同的模块的不同的模块运行电压转换为相同的输出电压V2。
[0063]总主控制器110和每个电能储存模块104a_f的电力调制电路106a_f可被构造为仅在总主控制器110请求从电能储存模块104释放电流时允许电能从给定的电能储存模块104释放。例如，每个电能储存模块104a-f可包括一对电力端子114，电能从相关的电能储存模块104通过该电力端子释放。电力端子114可被电力调制电路106控制以启动电力端子14并且允许仅在总主控制器110请求从电能储存模块释放电能时允许电能从电能储存模块释放。
[0064]每个电能储存模块104a_f还可包括由附图标记115a到115f表示的充电器115，其用于为电能储存模块的电能储存部件充电。充电器115a-f可被控制器110控制，该控制器可使用通信总线112与充电器115a-f通信并且控制充电器115a-f的运行。控制器110可包括外部电力输入部116，其用于接收来自使用充电器115a-f对电能储存系统102充电的外部源的电力。虽然充电器115a-f被描述为被包括在它们相应的电能储存模块内，应理解的是，这不是规定。替代地，充电器可被设置在多个位置，包括，但不限于，被包括在控制器110中或者被提供为分立的电连接到控制器110和能量储存模块104a-f的部件。
[0065]在优选的实施例中，电力调制电路106a_f的输出布置108a_f的每个可包括由附图标记117a到117f表示的降压/增压变换器117，其被控制器110控制。同样地，控制器110可使用通信总线112与降压/增压变换器117a-f通信并且控制降压/增压变换器117a-f的运行。降压/增压变换器117a-f可电连接到它们相应的电能储存部件113以接收它们相应的电能储存模块运行电压Vla-f并且将该模块运行电压转化为输出电压V2，该输出电压独立于并且可高于或低于模块运行电压Vla-f。
[0066]如图1例示的，电力管理系统100和电能储存系统102可以是用于电机118的系统。电机118可包括，但不限于，具有转子组件120和定子组件122的电动机和/或发电机。控制器110可以是电机控制器，其基于输入信号124和位置信号126调节电机118的运行。输入信号124可以包括请求的电机转矩或功率输出，在电机118在车辆、摩托车、小轮摩托车等中运转的情况中的节流信号。电机118还可包括霍尔效应传感器或者用于检测转子组件120相对于定子组件122的位置的其他位置检测布置128。所述霍尔效应传感器或者其他位置检测布置128可产生被控制器110使用的位置信号126。当电机118在电动机模式中运行时，控制器110可调节从电能储存系统102提供至电机118的电力。此外，当电机118在发电机模式中运行时，电机118可产生可被提供至并且储存在电能储存系统102中的电力。
[0067]虽然位置检测布置被描述为霍尔效应传感器，应理解的是，这不是规定。替代地，可使用任何可用并且容易提供的位置检测布置。例如，在使用高频电动机的情况中，可使用电容式编码器。
[0068]虽然电机118在本文中被主要描述为被提供为DC无刷式电动机，电机118可被提供为多个其他类型的电机的一个并且仍在本公开的范围内。这包括，但不限于，DC同步电机、可变磁阻或开关磁阻电机以及感应式电机。例如，在电机118被提供为DC无刷式电动机的情况中，电机118的转子极可被提供为永磁体。在开关磁阻电机或者感应式电机的情况中，转子极可以被提供为由诸如铁或优选地薄膜软磁材料的叠片形成的其他磁体材料的突出部。在其他布置中，转子极可以被提供为电磁体。
[0069]根据本公开的另一方面，控制器110可施加可变的驱动电压V4和电流到电机118。如下文将详细描述的，控制器110可以以根据作为输入信号122的部分的电机的速度和/或请求的电机转矩或功率输出而变化的方式变化驱动电压V4和电流。控制器110可使用预定的功能随着电机18的速度的增加并且随着请求的电动机转矩或功率输出的增加而增加驱动电压V4。控制器110还可改变驱动电压和电流以优化电动机的效率、电动机的功率、电动机的加热、电动机的噪音、电动机的速度和转矩、电能储存系统的寿命或者系统的任何其他功能的一个或多个。
[0070]控制器110还可包括切换布置130，其用于通过使用脉宽调制来切换施加到电机118的电流和驱动电压V4以控制提供到电机118的电能的量。根据本公开的另一方面，控制器110可改变切换布置130的切换速度以改变施加到电机118的脉宽调制的切换速度。控制器110还可改变用于驱动电机118的脉宽调制的切换速度和驱动电压。这种方法可用于优化电动机的效率、电动机的功率、电动机的加热、电动机的噪音、电动机的速度和转矩、电能储存系统的寿命或者系统的任何其他功能的一个或多个。
[0071]在优选的实施例中，控制器110控制每个电能储存模块104a_f的电力调制电路106a-f的每个中的降压/增压变换器117a-f以使得每个模块在想要的输出电压V2下输出电能。该输出电压V2被选择为等于想要的驱动电压V4。控制器110可使用脉宽调制以控制提供至电机118的电能的量并且所述控制器可选择用于脉宽调制的想要的切换速度。脉宽调制的切换速度和驱动电压两者可以变化以优化电机的运行。为了实现它，并且如下文将详细描述的，所述电机和总系统可被完全特征化或者测试以确定对于系统的整个运行范围来说脉宽调制的最佳驱动电压和切换速度。该测试的结果可被编入对照表或者运行功能。这些表或功能可以被包括在系统中并且可用于控制器110，使得控制器110可选择且使用对于系统的整个运行范围中的任何给定情况下想要的脉宽调制的驱动电压和切换速度。
[0072]电机118可以是三相电动机并且控制器110可以使用三个电导体132以提供驱动电压V4到电机118。虽然电机118在本文中被描述为三相电动机，这不是规定。替代地，所述电机可利用任何想要的数量的相并且仍然在本公开的范围内。如本领域技术人员将理解的，根据以上描述的构造，用于电连接控制器到电动机并且提供驱动电压到电动机的电导体132的数量取决于用在电动机中的相的数量。
[0073]虽然控制器在图1中被示出为单个总控制器，应理解的是，这不是规定。替代地，控制器可以以各种方式提供。例如，总控制器可包括多个独立的自控制权，每个独立的控制器电连接到相关的电力调制电路以独立控制相关的电力调制电路和相关的电能储存t旲块。
[0074]现在，已经根据图1描述了根据本发明的内容设计的通用的总电力管理系统。下文将根据图1和2描述根据本公开的内容的电驱动系统200的具体的优选实施例。在该实施例中，系统200是用于为电动车辆提供电力的变速电动机/发电机的电驱动系统。
[0075]如上文关于电力管理系统100所描述的，系统200包括电能储存系统102，该电能储存系统102具有六个电能储存模块104，其由附图标记104a到104f表示。每个电能储存模块104具有相关的电能储存模块运行电压VI，其分部通过附图标记Vla到Vlf表示。如上所述，虽然电能储存系统102被描述为包括六个模块，这不是规定。替代地，电能储存系统可包括任意数量的模块。
[0076]系统200的电能储存模块104a_f的每个还包括相关的电力调制电路106，其通过附图标记106a到106f分别表示。如上所述，电力调制电路106a-f能够被用于将每个相关的电能储存模块104与电能储存系统102的其他电能储存模块电隔离。电力调制电路106a-f的每个还包括输出布置108，其通过附图标记108a到108f分别表示，其用于接收其相关的电能储存模块的电能储存模块运行电压Vla-f、转换所述运行电压并且输出独立于电能储存模块运行电压Vla-f的输出电压V2a_f。在此实施例中，电力调制电路106a_f的输出布置108a-f分别包括降压/增压变换器117a-f。系统200的电能储存模块104a_f的每个还可包括相关的充电器115，其通过附图标记115a到115f分别表示。
[0077]系统200的每个电能储存模块104还包括多个单独的用于储存电能的电能储存部件113。在这个特定的实施例中，每个电能储存模块104包括78个单独的锂离子电池，该电池具有镍钴锰氧化物阴极、石墨阳极和约为3.7瓦的电池电压V3。所述78个电池与13群六个并联连接的电池电互连以形成13个并联连接的电池群。所述13个并联的电池群个具有约为3.7瓦的名义运行电压并且它们串联连接以提供约为48瓦的名义模块运行电压VI。如上所述，虽然此实施例被描述为使用互连以提供48瓦的模块运行电压的锂离子电池，应理解的是，这不是规定。替代地，可以使用任何想要的电能储存部件并且这些部件可以以任何想要的方式互连以提供任何想要的模块运行电压。例如，与上文描述相同的78个电池可以全部串联连接以提供具有约为288瓦的模块运行电压的模块。此外，虽然此具体实施例的电能储存模块的全部被描述为具有相同的构造和模块运行电压，这不是规定。替代地，每个电能储存模块可具有不同于系统的其他电能储存模块的构造和模块运行电压。
[0078]虽然每个电能模块被描述为包括单个电力调制电路106，应理解的是，每个模块可包括多个电力调制电路。例如，上文描述的78个电池可与13个6个电池并联连接的群电互连。13个6个电池并联连接的群的每个可具有其自己的电力调制电路以允许每个每个并联连接的群与模块的其他并联连接的群电隔离。相关的所有13个并联连接的电池群可串联连接以提供约为48瓦的名义模块运行电压VI。
[0079]如上关于系统100所描述的，系统200还包括总主控制器110，其电连接至电力调制电路106a-f的每个以控制电力调制电路106a-f的运行。然而，在系统200中，控制器110包括六个子控制器I 1a至IlOf，它们各自被包括在电能储存模块104a到104f内或作为电能储存模块104a到104f的集成部分。主控制器110控制并协调子控制器110a-f的运行并且子控制器110a-f的每个被构造为控制它们各自的电力调制电路106a_f以及降压/增压变换器117a_f以使得每个电能储存模块在想要的输出电压V2a_f输出想要的电输出。如下文将详细描述的，这些输出电压V2a_f可全部具有相同的电压，或者替代地，这些输出电压可具有不同的电压。
[0080]系统200还包括电机202。在此实施例中，电机202被提供为径向间隙电机，且该电机具有位于电机202的外周的转子组件204和定子组件206。电机202是无刷式DC电动机/发电机，其中转子组件204具有多个永磁体转子极，它们围绕转子组件204的内周放置并且电机202是为车辆提供电力的直接驱动车轮电动机。
[0081]如上关于系统100所描述的，控制器110基于输入信号124和位置信号126调节电机202的运行。在此实施例中，输入信号124包括请求的电机转矩和比如节流信号的功率输出。电机202还包括霍尔效应传感器或者用于检测转子组件204相对于定子组件206的位置的其他位置检测布置128。所述霍尔效应传感器或者其他位置检测布置128产生控制器110所使用的位置信号126。
[0082]在图2的布置中，转子组件204围绕电机202的外周放置。也就是说，定子组件206被转子组件204环绕。虽然图2中没有例示，转子组件204可以被轴承支撑以相对于定子组件206旋转。径向间隙208将转子组件204与定子组件206分开。在替代布置中，转子组件204可以被支撑以通过其他适当的方式相对于定子组件206关于旋转轴线210旋转。虽然电机202被描述为具有被转子组件环绕的定子组件的径向间隔电机，这不是规定。替代地，所述电机可以是具有环绕转子组件的定子组件的径向间隔电机。替代地，转子组件和定子组件可以轴向地邻近彼此以形成轴向间隔电机。
[0083]在图2的实施例中，转子组件204包括56对径向邻近的永磁体212，它们形成转子组件204的转子极。在一些实施中，永磁体212对可被提供为比如钴稀土磁体的超级磁体或者任何其他适当地或者容易提供的磁体材料。如图3的横截视图很好地例示的，永磁体212对的每个包括被取向以形成北转子极212a的第一磁体、被取向形成南转子极212b的第二次体。所述第一磁体的位置邻近所述第二磁体，使得两个永磁体沿着大体平行于电机202的旋转轴线210彼此在一条线上。因而，当转子组件204旋转时，所述两个永磁体限定关于电机202的旋转轴线210的邻近的圆形路径。如图3所示，所述永磁体对围绕转子组件204的面向径向间隔208的内周定位。每个连续的永磁体对212被反转，使得所有邻近的磁体区段围绕整个转子组件204从北向南交替。
[0084]虽然永磁体对212可被提供为永久性超级磁体，也能够使用其他的磁体材料。在一些实施例中，电磁体可替代永磁体与转子组件204—起使用。此外，虽然图2的转子组件204被例示为包括56个磁体对，可以想到的是，转子组件204可包括任意数量的磁体对。
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