能量存储控制系统和方法_4

文档序号:8927272阅读:来源:国知局
2和E2 104的可测状态的确定所需要的任何低水平。
[0074]电流是否足够低取决于电池或其它能量存储装置的性质和类型和期望被测的特定可测状态。如上所述,在许多情况下该电流可以为大约一百毫安的数量级,但可以高达5安培或可能更高。虽然术语接近零或约为零是要包含正好为零,但不是总能容易获得正好为零的电流,但接近零电流最好尽可能接近零。
[0075]如在本申请中所用的,其中一个能量存储装置El 102和E2 104的可测状态可以包括以下的存储装置状况:温度,电压,电容量,极化,使用年限,电阻,健康,剩余使用寿命,电荷和可测的任何其它电池参数。这些状况由分别与能量存储装置El 102和E2 104相关联的状况传感器122、124来提供,所述传感器适合于被测的特定状况。状况传感器122和124可分别被直接或间接连接于能量存储装置El 102和E2 104。
[0076]如上所述,车辆10具有ICE 33,并且ESS 100被联接至电力产生系统140,其包括起动机单元29和发电机/交流发电机28。在运行中,电力产生系统140被配置成充电该能量存储装置El 102和E2 104。在一个实施方式中,电力产生系统140包括用于通过交流发电机、发电机或类似装置产生再生制动的机构以及可选的再生能量发生装置如太阳能面板(未示出)。
[0077]另外,电力产生系统140包括多个传感器(未示出),它们确定电力产生单元的状况如温度、RPM、电力输出等。电力产生单元的状态或状况自电力产生系统140被传送至ESS控制器108,其被配置成采用该信息来确定何时最适于对能量存储装置El 102和E2 104中的一个或两者进行电池状态测量。
[0078]测定最好采用以下所述的最佳过程来进行,以在流过能量存储装置El 102和E2104的电流被设定为接近零时使车辆10正常运行的中断最少。另外,电力产生系统140的运行由VCM 36依据发自ESS控制器108的控制信号来控制。
[0079]除了能量存储装置El 102和E2 104以外,也可以有一个或多个其它能量存储单元(未示出),它可以是与其中一个所述能量存储装置El 102和E2 104同类型的或不同类型的。
[0080]返回参见图5,ESS 100包括分别联接至能量存储装置102和104的受控开关单元142和144,受控切换单元可选择地由ESS控制器108致动以将相关的能量存储装置102或104连接至电网,并且因此连接至与电网相连的任何其它存储装置、电力产生系统140和车辆附件110。再次应该认识到,术语“受控开关单元”旨在包含任何可控电子装置,其中流过该装置的电流可以通过提供控制信号给该装置的控制输入来控制,它可以是或不是传统的电子开关如双向三端晶闸管等。当能量存储装置102或104通过受控开关单元142或144被连接至该网络时,可以通过该电网和各自的受控开关来接收充电电流。而且,当能量存储装置102被连接至该电网时,放电电流或充电电流可以从通过受控开关单元144被连接至电网的能量存储装置104中引出。每个受控开关单元142和144应被理解为是任何能够控制电流流动的电器件。当通过打开各自受控开关单元142或144使能量存储装置102或104与电网断开时,流过能量存储装置102或104的任何充电电流或放电电流被中断并且具有零值或接近零值。
[0081]根据本公开的一个重要方面,在这些特意产生的电流约为零或接近零的间歇期间内,通过分别与能量存储装置102、104相连且被传送至ESS控制器108的其中一个或多个所述状况传感器122和124来完成状态测量。状况传感器122和124可以但不一定包括用于确定电压、温度、电容、电流的传感器,这些参数可被直接测量以产生对荷电状态、极化、电阻或其它特性的评估。
[0082]现在参见图7,在已知的现有技术系统的情况下,虽然电池充放电电流402确实流过零期间404和406,但接近零电流的时间太短、太少见或者太短太少见而无法优化可测电池状态测量的完成,其只能通过约为零的或接近零的电流的较长时间来优化。
[0083]在如图7所示的传统电池运行中遇到的零点只是伴随电池或其它能量存储装置的从充电状况至放电状况或反之的跃迀率而生的。它们是计划外的或者不是为了提高内部电池状态的估算精度而人为引发的。另外,接近零电流的时间段通常不足以完成精确状态测量。例如,在电池情况下,如果想要确定荷电状态,则理想地将允许电池在被测前休眠许多分钟。但通常这样的长期休眠太干扰而无法实现车辆正常运行。根据本公开,休眠期被选择成短于理想情况,但仍有足够持续时间,因而可以计划张弛状况以评估在存在完全张弛的情况下的测量状态。依据所述电池,约I分钟的休眠时间可能足以评估荷电状态。电流为零或接近零的短持续时间只是所述存储装置的特性,出现零交叉点时的特定时间可能对于定期监视的最佳比率而言太少见。
[0084]另一方面,如图8所示,根据本公开,ESS控制器108被配置成建立预选能量存储装置的计划休眠期502。计划休眠期502的持续时间可以具有完成此时经过能量存储装置的电流504基本为零或接近零的预选期望时长或持续时期的一定期待。但在预选的期望能量存储装置的计划休眠期502内的任何时刻,车辆要求可能造成计划休眠期的既定时长的中断。对大致时期的期待机会做出评估。但计划休眠期502的实际持续时间在由计划休眠期造成的车辆运行中断超出渐增测量精度需求时结束。确定何时或是否计划休眠期502结束在休眠期内被连续评估。当休眠期结束时,在计划休眠期结束前所收集的无论何种数据被用来限定能量存储装置的可测状态的新评估并且也确定对该状态评估的置信水平。该数据可以是与能量存储装置状态相关的数据(即电池数据)、与车辆运行状态相关的数据(即外加于能量存储装置的车辆数据)或环境数据。如果新评估结果的置信水平大于原评估结果的置信水平,则更新状态评估。如果否,则维持原评估结果。
[0085]尽管这些休眠期54是按计划的,而不仅仅是对于在正常运行过程中从放电状态转至荷电状态的电池偶然发生的。相反,它们是特意强加的。另外,如果计划休眠期的预选持续时间实际发生并且没有因为车辆10的动力需求而提前结束,则休眠期54可具有既定持续时间,其被专门选择而长到足以帮助并允许借助状况传感器122、124的各种状态测量。基本接近零的电流的这些相对长的休眠期54可以是至少数十秒长,从10秒到超过I分钟,这取决于正在进行哪种特定状态测量和对车辆10提出哪些其它要求。另一方面,在如图6所示的在能量存储装置的标准运行中的零交叉点一般具有比能量存储装置的状态的精确评估所需要的短许多的持续时间。在行驶操作中的充放电事件的顺序将提供自然的机会来限定电池休眠事件。例如在顺坡下行时,交流发电机可被用来支持用电载荷,而电池被设定为接近零电流。或者,根据一个实施方式,对于双能量存储系统,一个能量存储系统可以被关闭而另一个电池在再生制动过程中被充电。
[0086]—般,在休眠期内收集电压读数以关联该能量存储装置的SOC。但是,能量存储装置的电压水平的稳定时间可能比期望的长。如上所述,车辆10的一些运行模式可能无法给这样的休眠期提供机会来允许荷电状态稳定下来。在某些情况下,降低精度以得益于测量时间需求是可以接受的。例如在某些情况下,即使在几分钟时间后也无法达到完全张弛,但较短的时间可以允许获得数据,其允许模型参数的确定,而这又容许足够精确地预测剩余张弛曲线。
[0087]现在参见图9,在一个实施方式中,ESS 100的一连串连续运行或者程序可以在至少部分由ESS 100供电的车辆10在步骤600被起动时开始。在车辆100的先前运行中,ESS控制器108在非易失存储器单元620中存储每个能量存储装置102和104的最后或最近的测量状态和每个测量结果的相关置信水平。一旦车辆10又被起动,则由ESS控制器108的处理单元在步骤604重新得到/读取该最后的存储状态测量结果和置信水平。
[0088]随后,在步骤606中,ESS控制器108被配置成支持车辆正常运行,并且从ESS控制器108的相关时钟(未不出)的状态确定在针对每个能量存储单兀所完成的最后状态测量之后的时间。在步骤608,ESS控制器108被配置成确定任何特定能量存储装置的电流是否接近零。如果电流已经接近零,则可以在步骤618中评估一个或多个ESS状态及其置信水平。假定步骤608的结果为否定的,则在步骤610,部分依据来自相关时钟的车辆运行数据631来完成最后存储的可测电池状态确定的电流质量或对其的置信水平的评估。另外,用于特定被感测状况的状况传感器122、124的固有精度水平可以被预存在ESS控制器108的传感器信息单元632内。在这样的情况下,传感器精度水平被与最后测量信息的时间结合使用来计算最后状态测量的当前质量或对其的置信水平。可以从源自制造商的传感器说明中获得的精度信息。或者,ESS控制器108可以从传感器所携带的数据中自动读取传感器精度水平以保证精度。
[0089]接着,在步骤612,基于在步骤610完成的计算,确定最后的可测电池状态测量结果的质量或者对其的置信水平是否可以接受。依据存储在ESS控制器208内的先前置信水平的比较而针对每个能量存储装置202和204进行所述确定。针对最佳结果,依据经验来确定最低置信水平。
[0090]如果质量水平是可接受的,则ESS控制器108被配置成重复在步骤606处开始的上一个循环。如果质量是不可接受的,则在步骤614,ESS控制器108被配置成基于上述一些因素来确定用于所述能量存储单元的接近零电流的休眠期是否应该被建立。如果是否定的,则ESS控制器108被配置成反循环至步骤606。如果是肯定的,则ESS控制器208被配置成在步骤616中确定其中哪个能量存储装置102和104可以被设定为零并要致动适当的受控开关142或144以使相关联的能量存储装置102或104同电网250断开,从而将电流设定至零。
[0091]在该近零电流的休眠期内,在步骤618中完成一次或多次测量并且重新评估能量存储装置102或104的可测状态。与此同时,确定对新评估结果的新置信水平。通常而言,对新评估结果的置信水平将会在紧接在完成新的估算之后是最高的。
[0092]该新的评估结果和置信水平随后被存在感器信息单元632内,代替原先存储量,并且ESS控制器108进至步骤606,接着进至步骤608。在步骤608,如果仍然在维持休眠期且电流接近零,则ESS控制器108被配置成进而在步骤618确定新状
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