用于平衡电能存储模块的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于平衡用于电动车辆(5)的包括多个单元(3)的电能存储模块(1)的方法。电能存储模块(1)根据第一平衡目标类型工作。确定(S402)电能存储模块的当前工作条件，并且确定(S404)电能存储模块的未来工作条件。此外，基于当前工作条件和未来工作条件，在多个预定的平衡目标类型(204)中选择(S406)第二平衡目标类型，所述平衡目标类型中的每一个指示了待平衡以实现平衡目标类型的电能存储单元特性。进一步提供了从根据第一平衡目标类型平衡电能存储模块切换(S408)到根据第二平衡目标类型来平衡电能存储模块。

A Method for Balancing Electric Energy Storage Modules

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于平衡电能存储模块的方法
本专利技术涉及一种平衡用于电动车辆的包括多个电能存储单元的电能存储模块的方法。本专利技术可以应用在任何类型的电动车辆或混合动力车辆中，例如卡车、公交车、轿车和建筑设备。尽管将针对电动公交车来描述本专利技术，但本专利技术不限于这种特定车辆。
技术介绍
电池正变成更常见的电源，用于为车辆提供推进力。这样的电池通常是可充电电池并且由若干电池单体组成，所述电池单体可以串联和/或并联连接而形成用于车辆的完整电池组。电池组的质量非常依赖于每个电池单体的质量，从而对电池单体的生产质量设定了严格的要求。然而，电池单体尽管质量高，仍可能具有稍微不同的容量，并且例如由于每个电池单体的不同工作温度，电池单体可能不同地老化。另外，各个电池单体的动力学差异(例如单体之间的自放电)导致电池组的不均匀的充电水平分布。总的来说，电池单元的荷电状态将最终漂离(driftapart)，从而导致不均匀的荷电状态分布，这限制了电池组的性能。例如，电池模块的放电能力将由具有最低荷电状态的电池单体决定，这因而限制了电池组的整体性能。为了避免荷电状态的不均匀分布，选定的电池单体可以被充电或放电以使电池组的荷电状态均等。US2006/0097698公开了用于使电池组的荷电状态均等以便使来自电池组的可用电力最大化的单体均等化方法。US2006/0097698所公开的方法是基于电池单体的荷电状态的排名，以及依据该排名从电池单体耗费电荷或添加电荷。然而，例如如上所述的各个电池单体之间的电池单体容量存在差异，这使得电池组的均等化变得复杂。此外，电池组的期望性能要求在行驶循环中不是恒定的。US2006/0097698所提出的均等化方法未对此进行考虑。因此，关于有效利用电池模块性能，仍存在改进空间。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于平衡电能存储模块的方法和系统，所述方法和系统能够在平衡目标类型之间切换，用于根据电能存储模块的未来工作条件动态地使电能存储模块性能最佳。至少部分地通过根据权利要求1所述的方法来实现该目的。根据本专利技术的第一方面，提供了一种平衡用于电动车辆的包括多个电能存储单元的电能存储模块的方法，所述电能存储模块根据第一平衡目标类型工作，其中所述方法包括：确定电能存储模块的当前工作条件；确定电能存储模块的未来工作条件；基于当前工作条件和未来工作条件，在多个预定的平衡目标类型中选择第二平衡目标类型，每个平衡目标类型指示了待平衡的电能存储单元特性；以及，从根据第一平衡目标类型平衡电能存储模块切换到根据第二平衡目标类型来平衡电能存储模块。因此，所述电能存储模块可以根据第一平衡目标类型工作，以平衡电能存储模块的电能存储特性。然而，为了在不同的情形中有效利用电能存储模块，有利的是从根据第一平衡目标类型平衡切换到根据第二平衡目标类型来平衡。基于电能存储模块的当前工作条件和电能存储模块的未来工作条件来决定从第一平衡目标类型切换到第二平衡目标类型。未来工作条件可以与电能存储模块的估计的使用情形有关。所述多个平衡目标类型中的每一个指示了待平衡的相应的电能存储单元特性，所述待平衡的相应的电能存储单元特性与根据其它平衡目标类型平衡的其它相应的电能存储单元特性不同。因而，本专利技术是基于如下的领悟：为了使电能存储模块的性能最优，可以引入不同平衡目标类型之间的动态切换。以此方式，本专利技术能够有利地平衡电能存储模块，以针对电能存储模块的未来工作条件最优化。因为各个单元的电能存储单元特性可能不同，因而，仅针对一个电能存储单元特性进行平衡并不总是用于在所有情形中使电能存储模块的性能最优的最优化策略。例如，平衡电能存储模块的荷电状态可能并不总是最优的，在这样的情况下，通过本专利技术，有利地选择更好地适合于电能存模块的未来需求的另一平衡目标类型。根据一个实施例，基于用于车辆的路线信息来确定未来工作条件。该路线信息例如可以与可能影响电能存储模块的工作条件的事件的持续时间有关。该路线信息可以进一步与离这种事件的距离(例如，行驶里程)相关。该路线信息可以进一步与即将到来的下坡或上坡或者到充电站的距离相关。由此，通过使未来工作条件基于路线信息，提供了估计电能存储模块的未来使用情形的有利方式，其中特定的未来工作条件可有利于选择平衡目标类型。例如可以从全球定位系统接收该路线信息。替代地或另外，该路线信息可以指示车辆的预定路线，其中所述方法可进一步包括：在车辆在预定路线上运行之前接收该路线信息。这样的预定路线可以例如被本地存储在车辆的存储器中，或者从远程数据库(经由“云”)获取。替代地或另外，该路线信息可以经由射频识别(RFID)或GSM网络或任何其它移动网络从与公交站相关的通信单元接收。在一个实施例中，所述多个平衡目标类型可以包括：第一平衡目标类型，所述第一平衡目标类型包括相对于彼此来平衡电能存储单元的荷电状态；和第二平衡目标类型，所述第二平衡目标类型包括相对于彼此来平衡电能存储单元的开路电压。因而，电能存储单元的平衡可以在根据电能存储单元的荷电状态的平衡和根据电能存储单元的开路电压的平衡之间切换。荷电状态通常以单元的总容量的可用的百分比表示。开路电压是所述单元在未加载状态下的电压。荷电状态和开路电压是本领域技术人员熟知的电能存储特性。在以高精度估计荷电状态估计值的情形中，可以针对荷电状态有利地执行平衡，以便使电能存储模块的可用电能最优。然而，在荷电状态估计值具有低精度的情况下，则可以有利地针对开路电压来平衡电能存储模块，以使电能存储模块的可用电能最优。所述多个平衡目标类型可以包括平衡以下项：充电能力、放电能力、电能存储单元温度、电能存储单元老化率和电能存储单元阻抗。这些是除了上文提及的荷电状态和开路电压之外的示例性电能存储单元特性。因而，多个平衡目标类型可以被有利的实施，这可以进一步提高电能存储模块的性能。当前工作条件可以包括以下项中的至少一个：平均充电电力、平均放电电力、峰值充电电力、峰值放电电力、电能存储单元温度或者环境温度、电能存储单元的容量、开路电压、阻抗，或者其组合。因而，多个工作条件可以有利地被包括在本专利技术的实施例中，用于提高选择最适合的平衡类型的精度。为了根据平衡目标类型来平衡，有利地执行如下步骤：对选定的电能存储单元放电或充电，使得所述多个电能存储单元的电能存储单元特性的分布是正常分布的，或者使得所述多个电能存储单元的电能存储单元特性相等。未来工作条件可以包括以下项中的至少一个：到充电事件的时间和充电事件的大小、到放电事件的时间和放电事件的大小、行驶循环的里程、所要求的行驶里程或其组合。因而，利用多个未来工作条件，可以提高选择平衡类型的精度。所述电能存储单元可以是单个电池单体，由此，所述电能存储模块是用于车辆的电池组。替代地，所述电能存储单元是包括多个电池单体的电池组。在这种情况下，电能存储模块包括多个电池组，由此，关于这些电池组对电能存储模块执行平衡。电能存储单体可以是锂离子电池单体，但本领域中已知的其它电池单体将同样适用。还通过根据权利要求11所述的系统来至少部分地实现所述目的。根据本专利技术的第二方面，提供了一种平衡用于电动车辆的包括多个电能存储单元的电能存储模块的系统，所述系统包括电池管理单元，所述电池管理单元包括用于确定电能存储单元的荷电状态的装置和用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于平衡用于电动车辆(5)的包括多个电能存储单元(3)的电能存储模块(1)的方法，所述电能存储模块(1)根据第一平衡目标类型工作，其中，所述方法包括：确定(S402)所述电能存储模块的当前工作条件；其中，所述方法的特征在于以下步骤：确定(404)所述电能存储模块的未来工作条件；基于所述当前工作条件和所述未来工作条件，在多个预定的平衡目标类型(204)中选择(S406)第二平衡目标类型，所述平衡目标类型中的每一个指示了待平衡的电能存储单元特性；以及从根据所述第一平衡目标类型平衡所述电能存储模块切换(S408)到根据所述第二平衡目标类型来平衡所述电能存储模块。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于平衡用于电动车辆(5)的包括多个电能存储单元(3)的电能存储模块(1)的方法，所述电能存储模块(1)根据第一平衡目标类型工作，其中，所述方法包括：确定(S402)所述电能存储模块的当前工作条件；其中，所述方法的特征在于以下步骤：确定(404)所述电能存储模块的未来工作条件；基于所述当前工作条件和所述未来工作条件，在多个预定的平衡目标类型(204)中选择(S406)第二平衡目标类型，所述平衡目标类型中的每一个指示了待平衡的电能存储单元特性；以及从根据所述第一平衡目标类型平衡所述电能存储模块切换(S408)到根据所述第二平衡目标类型来平衡所述电能存储模块。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述未来工作条件是基于用于所述车辆的路线信息(206,110)而确定的。3.根据权利要求2中的任一项所述的方法，其特征在于，经由射频识别通信、GSM网络或任何其它移动网络，从与公交站通信单元的通信中从全球定位系统接收所述路线信息(206,110)。4.根据权利要求2中的任一项所述的方法，其特征在于，所述路线信息指示了所述车辆的预定路线(504)，所述方法的特征在于进一步的步骤：在所述车辆在所述预定路线(504)上运行之前，获取所述路线信息。5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述多个平衡目标类型包括：第一平衡目标类型，所述第一平衡目标类型包括相对于彼此来平衡所述电能存储单元的荷电状态，和第二平衡目标类型，所述第二平衡目标类型包括相对于彼此来平衡所述电能存储单元的开路电压。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述多个平衡目标类型包括平衡以下项：充电能力、放电能力、电能存储单元温度、电能存储单元老化率和电能存储单元阻抗。7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述当前工作条件包括以下项中的至少一个：平均充电电力、平均放电电力、峰值充电电力、峰值放电电力、电能存储单元温度或者环境温度、所述电能存储单元的容量、开路电压、阻抗，或者其组合。8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述未来工作条件包括以下项中的至少一个：到充电事件的时间和所述充电事件的大小、到放电事件的时间和所述放电事件的大小、行驶循环的里程、所要求的行驶里程或其组合。9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，根据平衡目标类型来平衡的步骤包括：对选定的电能存储单元放电或充电，使得所述多个电能存储单元的电能存储单元特性的分布是正常分布的，或者使得所述多个电能存储单元的电能存储单元特性相等。10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述电能存储单元是电池单体，并且所述电能存储模块是用于所述车辆的电池组。11.一种用于平衡用于电动车辆(5)的包括多个电能存储单元(3)的电能存储模块(1)的系统(100)，所述系统包括电池管理单元(2)，所述电池管理单元(2)包括用于确定所述电能存储单元的荷电状态的装置(104)、用于确定所述电能存储单元的开路电压的装置(106)、以及控制单元(108)，所述电能存储模块(1)根据第一平衡目标类型工作，所述电池管理单元被构造成：确定所述电能存储模块的当前工...

【专利技术属性】
技术研发人员：汉娜·布林格尔松，乔纳斯·赫尔格伦，
申请(专利权)人：沃尔沃卡车集团，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE