运行用户接口为设备电池选择充电策略和运行设备电池的方法及用户接口与流程

文档序号:34237961发布日期:2023-05-24 23:37阅读:44来源:国知局

本发明涉及独立于电网运行的电气设备,所述电气设备能够用不同的使用曲线运行,使得所使用的设备电池承受与使用有关的负荷。特别地,本发明涉及提供为设备电池单独地并且以知情方式预给定充电策略的可能性。


背景技术:

1、独立于电网运行的电气设备和机器(例如可电驱动的机动车辆)能量供应通常借助于设备电池或车辆电池来进行。这些电池提供用于运行设备的电能。

2、设备电池在其使用寿命期间会根据其负荷或使用而退化。这种所谓的老化导致最大性能和存储容量不断下降。老化状态对应于用于说明储能器老化的度量。按照惯例,新储能器具有与其100%的可用容量相关的老化状态,该老化状态在其使用寿命期间逐渐减少。设备电池老化的度量(老化状态随时间的变化)取决于设备电池的个体负荷,即在机动车辆的车辆电池的情况下取决于驾驶员的使用行为、外部环境条件和车辆电池类型。

3、为了评估技术上的失效风险,对于设备电池(例如电动车辆的车辆电池)的用户而言说明预期的剩余使用寿命是很重要的。特别地,如果假设使用行为基本恒定,则设备电池的退化取决于所应用的充电策略。为了影响设备电池的老化,用户通常只能在设备电池的快速充电或温和充电之间进行选择。然而,对电池老化的个体影响对用户来说是不透明的。


技术实现思路

1、根据本发明,提供了一种根据权利要求1的用于运行用户接口以预给定对设备电池充电的充电策略的方法以及一种根据并列独立权利要求的用于提供输入可能性的用户接口。

2、在从属权利要求中说明了进一步的设计。

3、根据第一方面,提供了一种用于运行用户接口以预给定对电池供电设备的设备电池进行充电的充电策略的计算机实现的方法,所述方法具有以下步骤:

4、-检测所述设备电池的运行的历史使用模式;

5、-预给定多个不同的充电策略,每个充电策略确定了在所述设备电池的充电期间的充电曲线;

6、-根据所述历史使用模式并且在假设使用所涉及的充电策略执行所有未来的充电过程以对所述设备电池充电的条件下确定每个充电策略的老化说明;

7、-向用户通知每个充电策略和分别相关联的老化说明的相应特征变量;

8、-对应于接收到的用户选择,为未来的充电过程预给定所述充电策略之一。

9、电池供电设备的设备电池在其使用期间经受运行周期,例如运行周期、空闲周期或充电周期。对于特定的应用情况,该设备的使用类型确定了设备电池的负荷并由此确定了设备电池的退化或老化行为。

10、老化状态(soh:state of health)在设备电池的情况下是用于说明剩余电池容量的关键变量,其说明最大存储能力并由此说明有用性。老化状态是设备电池老化的度量,在设备电池或电池模块或电池单元的情况下,老化状态可以作为容量保持率(capacityretention rate,soh-c)给出。容量保持率soh-c作为测量的瞬时容量与充满电的电池的初始容量之比给出。随着设备电池的老化增加,与电池容量相关的老化状态(soh-c)降低。替代地,老化状态可以作为相对于设备电池使用寿命开始时内阻的内阻增加(soh-r)给出。内阻的相对变化soh-r随着电池老化增加而增大。

11、通常不直接测量电储能器、特别是设备电池的老化状态。这将需要在储能器内设置一系列传感器,这些传感器将使这种储能器的制造成本密集且复杂,并且会增大空间需求。此外,市场上还没有用于在储能器中直接确定老化状态的日常使用的测量方法。

12、有希望的是基于老化状态模型对电储能器的老化状态进行用户和使用特定的建模和预测的方案,所述老化状态模型将运行变量例如从投入运行时刻开始的时间变化过程用于从投入运行时刻的老化状态开始根据时间积分方法逐个时间步骤地分别确定老化状态。这种老化状态模型可以在设备中或在远离设备的中央单元(云)中实现,并且可以借助于与中央单元通信连接的大量设备电池的运行变量得到参数化或训练。

13、老化,特别是老化的速度,取决于用户对设备的使用行为。频繁的快速充电原则上会导致电池更快老化。相反,在较长时间段内以较低的充电电流充电是爱护电池的。但是,电池供电设备的用户通常可以影响该设备的使用方式。从而用户可以改变充电策略,这基本上通过变化的充电时间表现出来。例如,如果例如通常在夜间充电,则更长的充电时间可能对用户来说是可以忍受的。

14、此外,充电策略可以通过最大允许充电电流、期望充电时间或用于根据充电状态预给定最大允许充电电流的充电配置文件来预给定,其中充电策略的特征变量对应于充电时间,特别是针对预给定的充电状态提升(hub)的充电时间。

15、由于与设备电池的更快充电相关的更高的电流和温度负荷,设备电池老化的速度和可以由用户单独调整的充电时间之间存在目标冲突。虽然到目前为止用户一般可以在两种充电策略、即正常充电和快速充电之间进行选择,但用户很难评估对设备电池的实际老化和由此得出的剩余使用寿命的影响。因此,根据本发明提供了一种用户接口,其使得电池供电设备的用户能够以了解情况的方式识别设备运行的效果并影响设备电池的使用方式。

16、为此,根据电池供电设备的预测使用模式来执行老化状态变化过程的预测。为此例如可以将历史使用模式用于预测的使用模式的使用预测。所述预测的使用模式又使得能够进行老化预测。

17、如果不应当降低设备的可用性,则用户通常只能以有限的程度影响设备在运行周期中的使用方式。然而,用户可以预给定一种充电策略,该充电策略确定在充电周期期间执行充电过程的方式。

18、可以规定,所述历史使用模式通过电池电流、电池电压、电池温度和充电状态的运行变量中的至少一个运行变量的时间运行变量变化过程来给出。

19、特别地,可以预测所述时间运行变量变化过程,其中在预测所述运行变量变化过程时,预测的充电过程的变化过程区段分别由分配给预给定的充电策略的运行变量变化过程替换,其中借助于基于时间积分方法的老化状态模型,根据预测的运行变量变化过程或通过历史运行变量变化过程和预测的运行变量变化过程的融合形成的运行变量变化过程确定所述老化说明。

20、此外,所述老化说明可以对应于平均老化梯度、剩余使用寿命或预定持续时间之后的老化状态。

21、可以基于由运行周期、空闲周期和充电周期的电流配置文件和时间配置文件得出的历史使用模式来确定所述使用模式。可以通过合适的方法来预测未来的历史使用模式,以获得预测的使用模式。借助于老化模型可以从预测的使用模式中确定对应的预测的老化状态变化过程。老化状态变化过程使得能够评估设备电池的老化速度和剩余使用寿命或总使用寿命。

22、用于运行用户接口的上述方法规定,基于历史使用模式、特别是具有运行变量变化过程的形式的历史使用模式生成多个预测的使用模式,每个预测的使用模式考虑充电周期的充电策略,该充电策略可以由用户从多个充电策略中选择。因此可以存在相应的充电策略向预测的使用模式以及向从中导出的老化状态变化过程或剩余使用寿命的分配可用。

23、为此,可以将期望的充电策略与典型的用户行为(用于放电和停车阶段)融合为时间序列,并作为预测的运行变量变化过程提供给使用老化模型的仿真。由此获得预测的老化状态变化过程,其可以用于确定预测的老化状态、用于确定预测的老化状态变化过程(老化状态轨迹)以及用于监视实际的老化行为。

24、这种基于模型的通过中央单元(云)控制结合空中(over-the-air)更新生成驾驶员特定的充电曲线的方案允许高度的灵活性,以针对电池使用寿命与充电速度或充电策略之间的目标冲突基于用户偏好选择最佳折衷方案。

25、上述用户接口规定,首先使用针对不同充电策略预测的使用模式来确定相应的老化状态变化过程。根据以这种方式确定的老化状态变化过程,可以在选择合适充电策略时为用户提供帮助。例如,可以与老化行为(老化说明)的特征变量(例如老化梯度或剩余使用寿命)相关地提供或显示可选充电策略的特征变量,例如所导致的预期充电时间(在预给定充电状态提升的情况下)或所导致的预期充电速度。用户现在可以在了解信息的情况下选择合适的充电策略,因为该用户立即识别出充电策略的选择对设备电池老化的影响。

26、此外,可以通过有吸引力的保修条件激励用户选择爱护电池的充电策略。此外可以想到,基于使用或与老化相关的电池使用费或电池保修是基于使用或与老化相关的。

27、此外,可以对应于所选择的充电策略提供预测的老化状态轨迹,其中自动将充电策略与设备电池具有较低负荷的充电策略相适配,或者如果实际的老化状态违反了通过预测的老化状态轨迹给定的老化状态极限值,则提示用户更改充电策略。

28、根据一种实施方式,用户接口可以提供输入选项,用户可以通过所述输入选项选择充电策略之一。

29、可以规定,所述充电策略的特征变量和所述充电策略的老化说明经由所述用户接口以针对至少两个充电策略形成的帕累托最优曲线或帕累托效率曲线(下面称为帕累托曲线)的形式显示,所述至少两个充电策略在设备电池的老化和设备电池的充电时间之间的目标冲突中是帕累托最优的。

30、此外,可以为所述使用模式的预测和由此导致的预测的老化状态变化过程提供对应的置信度,从而在说明老化梯度或剩余使用寿命时可以附加地说明预测不确定性或置信度,所述置信度可以继续用作选择所述充电策略的决策辅助。

31、此外,可以创建所述设备电池的使用证书,所述使用证书通过日历老化说明和评估由用户选择的充电策略。从而例如当用户始终选择爱护电池的充电策略时可以在使用证书中进行标注。

32、根据另一方面,提供了一种用于执行上述方法的设备,特别是用户接口。

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