[發明專利]用于控制能量存儲系統的改進方法

在審

• 申請號: 201980084006.2
• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN113195291A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 費薩爾·阿爾塔夫;安東·克林特伯格
• 申請（專利權）人: 沃爾沃卡車集團
• 主分類號: B60L3/12
• 分類號: B60L3/12;B60L58/21;B60L58/14;B60L58/15;B60L58/16
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 趙曉祎;戚傳江

本發明涉及一種用于管理車輛的能量存儲系統(ESS)的方法，其中，所述車輛包括車輛控制單元(VCU)和能量存儲控制管理單元(ESCM)，其中，所述ESS包括彼此并聯電連接的至少兩個電池單元。

技術領域

一種用于管理車輛的能量存儲系統(ESS)的方法，其中，車輛包括車輛控制單元(VCU)和能量存儲控制主單元(ESCM)，其中，ESS包括彼此并聯電連接的至少兩個電池單元。本發明也涉及一種用于車輛的能量存儲系統(ESS)的自適應電池管理系統，其中，車輛包括車輛控制單元(VCU)和能量存儲控制主單元(ESCM)，ESS包括并聯連接的至少兩個電池單元，并且本發明也涉及一種包括自適應電池管理系統的車輛。

背景技術

能量存儲系統常常用在各種應用和技術領域中。在汽車行業中，能量存儲系統可以被用于車輛的推進以及用于向車輛的各種系統提供電能。

為了提高能量存儲系統的功率能力，能夠提供這樣的解決方案，其中能量存儲系統的兩個或更多個電池模塊/電池組彼此并聯耦合。特此，單獨的電池模塊能夠容易地彼此連接或斷開。另外，與使用僅單個電池模塊/電池組比較，提供了提高的總功率能力。

然而，具有并聯耦合的電池模塊的能量存儲系統的問題是電池模塊需要處于大致相同的物理狀態以獲得最佳能量使用。然而常見場景是電池模塊/電池組不處于相同的物理狀態。例如，如果并聯耦合的電池模塊不同地老化，即電池模塊中的一個最近用新的且未使用的電池模塊替換，則在不同地老化的電池模塊之間的功率能力方面將最可能存在差異，這進而將導致最舊的電池模塊的充電能力和放電能力降低。另外，當在同一ESS中混合不同代/類型的電池模塊/組時應當小心，因為它們的阻抗和OCV特性彼此顯著地不同。另一示例是如果電池模塊中的一個與同一能量存儲系統的其他電池模塊比具有較高的溫度，則具有升高溫度的電池模塊的電阻將最可能低于具有較低溫度的電池模塊的電阻。在這樣的情形下，存在更熱的電池模塊將接收超過其閾值的充電電流的風險。

具有并聯耦合的電池模塊的能量存儲系統的另一問題是不同的電池組可以被放置在車輛的不同位置中，并且因此可能需要不同長度的高壓電纜，從而引入大的電阻差異。

用于解決上面提及的問題的典型方法被公開在EP 3 011 655中，并且基于電池單元的基于由網絡中最弱的鏈路即由具有最低功率狀態(SOP)的電池組所規定的約束的利用率。EP 3 011 655的方法使用實質上保守的方法，其中電池組中的一個的最低最大功率能力乘以電池組的總數以便得到ESS的總功率能力。通過使用這種最壞情況，電池組中的一些可能未完全使用，即可能不根據其最大放電/充電功率能力來遞送/接收功率。

然而，這種控制方法在利用ESS的全部潛在服務即服務質量[QoS](例如在確保長使用壽命的同時按照功率需求的功率遞送性能)和利用率狀態[SoU](例如遞送的實際功率和潛在SOP的比率)方面具有相當保守的缺點。此外，現有解決方案使用反應性方法。換句話說，首先施加充電電流，接收反饋，然后調整電流。這樣的反應性方法使電池短時間暴露于超過其能力的功率水平，這可能對其使用壽命具有負面影響。

現有解決方案的另一缺點是在判定功率閾值極限的同時不考慮功率瞬變。由于例如電池當中的SOC、溫度、容量和電阻方面的不平衡，這些瞬變可能是顯著的。最后，現有解決方案不允許實現多目標優化。例如，暫時降低功率閾值極限以支持平衡電池當中的溫度和充電狀態來實現長期效益可以是有利的。

因此，需要改進對具有并聯耦合的電池單元的能量存儲系統的充電和放電能力的控制。

發明內容

本發明因此提供一種用于管理車輛的能量存儲系統(ESS)的方法，其中，車輛包括車輛控制單元(VCU)和能量存儲控制主單元(ESCM)，其中，ESS包括彼此并聯電連接的至少兩個電池單元，該方法包括以下步驟：

a)使用單電池模型獨立地預測每個電池單元(i)的SOP(i)的第一值；

b)獲得每個電池單元(i)的測量負載值L(i)；