【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于预测电能存储系统ess的功率状态的方法，所述电能存储系统ess包括并联电连接的至少两个电池单元。本专利技术还涉及一种用于控制电能存储系统的加载的方法、电能存储系统的控制单元、计算机程序、计算机可读介质、电能存储系统和车辆。本专利技术可以应用于包括并联连接的至少两个电池单元的任何电能存储系统，其中一个或多个并联连接可以存在于ess内的任何级别。这种ess通常也称为多电池ess。尤其是，本专利技术可以应用于电动重型车辆，例如卡车、公共汽车和建筑设备。尽管本专利技术将针对全电气化公共汽车进行描述，但是本专利技术不限于这种特定的车辆，而是也可以用于其他车辆，例如公共汽车、拖车、轮式装载机、挖掘机、客车等。它可应用于完全电动操作的车辆以及还包括内燃机的混合动力车辆。本专利技术还可以应用于例如电力推进和操作的船只的功率系统以及各种工作机械。它还可以应用于固定电能存储系统，例如智能电网或备用电源系统。
技术介绍
1、电能存储系统经常用于各种各样的应用和
在汽车工业中，能量存储系统可用于车辆的推进以及为车辆的各种系统提供电能。
2、为了增加电能存储系统(以下也称为ess)的功率容量，可以提供一种解决方案，其中ess的两个或多个电池模块/电池组彼此并联电连接，即多电池ess。取决于ess的配置，这使得并联连接的各个电池模块能够容易地彼此连接和断开，尽管ess可以包括电池单元之间的可断开和固定并联连接。此外，与仅使用单个电池模块/电池组相比，提供了增加的总功率容量以及增加的能量容量。
3、然而，
4、具有并联连接的电池模块的多电池能量存储系统的另一个问题是，不同的电池组可能被放置在车辆的不同位置，因此可能需要不同长度的高压电缆，从而引入大的电阻差异。
5、在充电或放电期间，可持续施加到ess的负载电流或功率量由ess的功率状态sop决定。因此，为了控制将哪个负载施加到ess，有必要以某种方式预测ess的sop。在工业实践和学术研究中，预测sop的最常见方法是使用所谓的自下而上方法，首先估计ess中各个电池单体的sop，然后根据这些单个单体的sop推断ess的sop。这种方法被称为基于单体sop的方法。
6、这种自下而上的方法在例如ep 3 011 655中使用，其中电池组之一的最低最大功率容量乘以电池组的总数，以便得到ess的总功率容量。在ep 3 011 655中，每当ess以其在先前时间步计算的sop限制被加载，还试图通过使用关于每个电池组上的实际最大负载的反馈来改进ess sop。
7、这种控制方法的缺点是在利用ess的完整潜在服务方面相当保守，即服务质量(qos)(例如在确保长寿命的同时根据功率需求的功率输送性能)和使用状态(sou)(例如实际输送的功率和潜在可用功率的比率)方面。显然，电池组或ess sop的过于保守的估计表明了某些可用功率容量以及装机功率容量的浪费。另一方面，过于激进的sop估计可能导致一系列渐进问题，如高功耗、温度快速升高、充电/放电过早终止、加速退化，甚至电路故障、热失控和火灾。因此，准确预测单电池系统和多电池ess的sop至关重要。此外，只有基于精确的sop预测，控制器才能有效地调节充电和/或放电电流或功率，以实现多电池ess的优化性能。
8、因此，需要改进对具有并联电池单元的电能存储系统的充电和放电能力的控制。
9、定义
10、措辞“电能存储系统”ess在下文和整个说明书中应被解释为包括电池系统，该电池系统包括并联连接的至少两个电池单元，其中“电池单元”在下文中进一步定义。ess可以包括多个电池单元，并且并联连接可以出现在ess内的任何级别。
11、措辞“电池单元”应该在下面和整个说明书中被解释为包括电池组，所述电池组本身可以包括一个或多个并联或串联电连接的电池模块。更进一步，措辞“电池单元”应该被理解为也包括可以包括多个电池组的单元。措辞“电池单元”也应该理解为包括单个电池单体、串联连接的电池单体串以及包括多个并联连接和/或串联连接的电池单体的电池模块。因此，措辞“电池单元”可以指电池单体、包括至少一个电池单体的电池模块、包括至少两个电池模块的电池组，以及包括至少两个电池组的单元。
12、措词“负载电流和/或负载功率”在这里应该理解为包括负载电流和负载功率中的一个或两个，其中负载电流是充电电流和放电电流中的一个或两个，并且其中负载功率是充电功率和放电功率中的一个或两个。这也可以称为“充电和/或放电电流或功率”。
13、术语“预测时间范围”是指从给定时刻到未来某个时间点的时间段。
14、如在本申请的上下文中所使用的，电能存储系统ess的功率状态sop由最大恒定电流幅值或功率幅值来定义，在不违反任何电池单体级别操作约束的情况下，ess可以用该最大恒定电流幅值或功率幅值在随后的关注时间范围(即，预测时间范围)期间被持续充电或放电。充电期间ess的sop由最大恒定电流幅值或功率幅值定义，在不违反任何电池单体级别操作约束的情况下，ess可以用该最大恒定电流幅值或功率幅值在预测时间范围内被持续充电。相应地，放电期间ess的sop由最大恒定电流幅值或功率幅值定义，在不违反任何电池单体级别操作约束的情况下，ess可以用该最大恒定电流幅值或功率幅值在预测时间范围内被持续放电。ess的sop可以根据电流幅值和功率幅值中的一个或两个来确定。ess的sop可以针对充电和放电场景并行确定，并且在这种情况下可以包括对充电有效的电流和/或功率值，以及对放电有效的电流和/或功率值。ess的sop也可以仅针对充电和放电场景中的一种来预测。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的是提供一种至少在某些方面改进的用于预测具有并联电连接的电池单元的电能存储系统ess的功率状态sop的方法。尤本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于预测电能存储系统ESS(1)的功率状态SoP的方法，所述电能存储系统ESS(1)包括并联电连接的至少两个电池单元(2、2’、2”)，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少两个电池单元(2、2’、2”)中的每一个的至少一个约束变量的操作限制被用作所述系统级模型的输入，其中，所述至少一个约束变量包括电池单元电流、电池单元端子电压、电池单元温度、电池单元充电状态和电池单元开路电压中的至少一项。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，计算(S1-2)所述ESS的所述功率状态的步骤包括求解约束优化问题，在所述约束优化问题中，所述ESS的可能负载电流幅值和/或可能负载功率幅值根据所述至少一个约束变量的操作限制被最大化。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，针对可预定义的预测时间范围([t0，t0+Δt])预测所述功率状态，并且其中，所述估计包括预测在所述预测时间范围([t0，t0+Δt])期间所述至少一个约束变量的演变。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述ESS的最大可能负载电流幅值和/或最大可能负载功
6.根据权利要求5所述的方法，其中，对于每个单独的电池单元(2、2’、2”)，允许电池单元负载功率或负载电流在所述预测时间范围([t0，t0+Δt])期间随时间变化。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述功率状态的所述预测包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其中，预测所述最大可能负载电流幅值和/或所述最大可能负载功率幅值包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其中，如果所述初步估计被确定为不可行，则所述方法进一步包括：
10.根据权利要求4所述的方法，其中，所述ESS(1)的所述功率状态的估计的更新频率至少为1Hz、或5Hz、或10Hz，并且其中，所述预测时间范围被设置为至少1s、或2s、或5s、或10s、或30s。
11.一种用于控制ESS(1)的加载的方法，所述ESS包括并联电连接的至少两个电池单元(2、2’、2”)，所述方法包括：
12.一种电能存储系统(1)的控制单元(3)，所述电能存储系统包括并联电连接的至少两个电池单元(2、2’、2”)，其中，所述控制单元(3)被配置为执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法的步骤。
13.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序包括使计算机执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法的步骤的指令。
14.一种电能存储系统(1)，包括并联电连接的至少两个电池单元(2、2’、2”)和根据权利要求12所述的控制单元。
15.根据权利要求14所述的电能存储系统(1)，其中，所述至少两个电池单元(2、2’、2”)包括并联电连接的至少两个电池模块，每个电池模块包括多个电池单体。
16.一种车辆(100)，包括根据权利要求14或15所述的电能存储系统(1)。
...【技术特征摘要】
1.一种用于预测电能存储系统ess(1)的功率状态sop的方法，所述电能存储系统ess(1)包括并联电连接的至少两个电池单元(2、2’、2”)，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少两个电池单元(2、2’、2”)中的每一个的至少一个约束变量的操作限制被用作所述系统级模型的输入，其中，所述至少一个约束变量包括电池单元电流、电池单元端子电压、电池单元温度、电池单元充电状态和电池单元开路电压中的至少一项。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，计算(s1-2)所述ess的所述功率状态的步骤包括求解约束优化问题，在所述约束优化问题中，所述ess的可能负载电流幅值和/或可能负载功率幅值根据所述至少一个约束变量的操作限制被最大化。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，针对可预定义的预测时间范围([t0，t0+δt])预测所述功率状态，并且其中，所述估计包括预测在所述预测时间范围([t0，t0+δt])期间所述至少一个约束变量的演变。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述ess的最大可能负载电流幅值和/或最大可能负载功率幅值在所述预测时间范围([t0，t0+δt])内被设置为恒定的。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，对于每个单独的电池单元(2、2’、2”)，允许电池单元负载功率或负载电流在所述预测时间范围([t0，t0+δt])期间随时间变化。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述功率状态的所述预测...
【专利技术属性】
技术研发人员：费萨尔·阿尔塔夫，韩伟基，托尔斯滕·维克，
申请(专利权)人：沃尔沃卡车集团，
类型：发明
国别省市：
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