用於車輛的電存儲系統的監視和控制系統的製作方法

2023-06-11 11:07:36 1

專利名稱：用於車輛的電存儲系統的監視和控制系統的製作方法
用於車輛的電存儲系統的監視和控制系統相關申請本專利申請要求於2009年7月31日提交的序列號為12/534，005的美國專利申請的優先權，通過弓I用將其全部內容併入本文。
背景技術：
本發明涉及用於車輛的電存儲元件的監視和控制系統，並且更具體地，本發明涉及用於監視進入和出自所述電存儲元件的電力的監視系統。大型車輛(例如半拖拉機、卡車等)通常被用於運輸貨物。拖拉機掛車機組中的現有拖拉機典型地包括通過空調系統調節的座艙。通常，將來自電源的電能存儲在車輛的一個或多個電池中以在電源不可用時為後續使用提供所存儲的電能。在某些車輛中，設置有電池組以向車輛的電部件供應電力。 當前的運輸HVAC系統典型地使用低電壓切斷裝置以防止電池放電至筒塞發動機無法啟動的程度。替代地，某些HVAC系統可使用簡單的基於時間的負載減少方案以在從電池供應電力時提高HVAC系統的運行時間。

發明內容
本發明提供了一種基於流入或流出電池的電荷量和電池的總存儲容量來確定電池中的總存儲電荷的迭代過程。該過程準確地確定了總存儲電荷，從而可以進行精確的負載運行時間預測以及對電池中的充電是否達到或逼近電池壽命閾值進行準確確定。確定準確的負載運行時間和電池的荷電狀態通過限制電池放電來保護電池，從而可以維持或延長電池的循環壽命。在該過程後續迭代時使運行時間預測和總存儲電荷與電池壽命閾值之間的關係更加準確。在一種構造中，本發明提供了一種監視電存儲系統的方法。所述方法包括提供電存儲元件，其限定總存儲容量並且具有協同限定電存儲元件的總存儲電荷的荷電狀態，確定表示電存儲元件的總存儲電荷的總存儲電荷值，通過經由電荷(electrical charge)從電源對電存儲元件充電或經由放電作用(electrical discharge)使電存儲元件向負載放電來改變總存儲電荷，以及在改變總存儲電荷之後更新總存儲電荷值。在另一構造中，本發明提供了一種為具有電源的車輛監視電存儲系統的方法。所述電存儲系統包括電存儲元件，該電存儲元件限定總存儲容量並且具有協同限定所述電存儲元件的總存儲電荷的荷電狀態。所述方法包括確定表示電存儲元件的總存儲電荷的總存儲電荷值，以及在充電階段(Phase)中操作電存儲元件並且通過從電源供應電荷來增強荷電狀態。所述方法還包括確定電存儲元件的充電條件，基於充電條件來確定表示電存儲元件的總存儲電荷的預測總存儲電荷值，以及基於預測總存儲電荷值來更新電存儲元件的總存儲電荷值。在還有另一構造中，本發明提供了一種為具有電源的車輛監視電存儲系統的方法。所述電存儲系統包括電存儲元件，該電存儲元件限定總存儲容量並且具有協同限定所述電存儲元件的總存儲電荷的荷電狀態。所述方法包括確定表示電存儲元件的總存儲電荷的總存儲電荷值，在放電階段中操作電存儲元件並且通過向負載放出電荷來減弱荷電狀態，以及基於總存儲電荷值來確定負載的運行時間。所述方法還包括確定電存儲元件的放電條件，基於放電條件來確定表示電存儲元件的總存儲電荷的預測總存儲電荷值，以及基於預測總存儲電荷值來更新電存儲元件的總存儲電荷值。本發明的其他方面將通過考慮具體實施方式
和附圖而變得顯而易見。


圖I是包括控制系統、電存儲系統、電源以及空調系統的車輛的示意圖。圖2是用於電存儲系統的控制過程的流程圖。圖3是用於電存儲系統的控制過程的另一流程圖。
具體實施例方式在詳細解釋本發明的任何實施例之前，應理解的是，本發明不限於其對在以下說明中闡述的或在以下附圖中示出的部件的構造和布置的細節的應用。本發明能夠適用於其他實施例並且能夠以各種不同方式來實踐或實施。此外，應理解的是，本文所用的措辭和術語是出於說明的目的而不應被認為是限制性的。本文對「包括」、「包含」或「具有」及其變型的使用意在涵蓋之後列出的各項及其等同內容以及附加的各項。圖I示出了實施本發明的用於長途運輸作業的車輛10。所示出的車輛10是用於將存儲在貨艙(例如貨櫃、掛車等)中的貨物或人員運輸到一個或多個目的地的半拖拉機，但是也可考慮其他車輛(例如直排式卡車、廂式貨車、公共汽車、小汽車等)。在下文中，術語「車輛」應被用於表示所有這樣的車輛，並且不應被認為是將本發明的應用單獨限制於拖拉機掛車機組中的拖拉機。車輛10包括車架15、車輪20、原動機25、儲油箱30以及直流(「DC」)發電機或交流發電機35。原動機25與車輪20中的一個或多個通信以驅動車輛10。車輪20可旋轉地耦接至車架15以允許車輛10的移動。交流發電機35耦接至原動機25，從而可將由原動機25產生的機械能轉換為電能或電力。交流發電機35與原動機25協同限定車輛10的第一電源40。第一電源40可以「打開」狀態和「關閉」狀態(例如當第一電源40處於待機模式或被切斷時)操作，並且第一電源40具有第一電力容量，該第一電力容量基於以預定電壓來自交流發電機35的可用電力(例如電荷)。原動機25耦接至車架15並且被設置在鄰近車輛10前方的艙室45中。原動機25可以第一模式和第二模式操作，並且包括「打開」狀態和「關閉」狀態。第一模式對應於原動機25被接合使得電力被提供給車輪20，從而可在第一模式下驅動車輛10。第一模式還對應於原動機25空轉，但未被接合，從而使操作者可以驅動車輛10的情況。換句話說，當原動機25處於「打開」狀態時，原動機25可以第一模式操作。在車輛10的待機操作期間(例如當車輛被停放時等)，原動機25處於第二模式。一般地，車輛10的待機操作對應於原動機25脫開。換句話說，當原動機25處於「關閉」狀態時，原動機25處於第二模式。參考圖1，車輛10還包括座艙50和供暖、通風及空調(「HVAC」)系統55。座艙50在艙室45的後方被支撐在車架15上並且包括限定空間65的壁部60。在某些構造中，可將空間65劃分成駕駛部分和睡眠部分。HVAC系統55耦接至車輛10並且與座艙50通信以調節空間65。所示出的車輛10包括單個HVAC系統55，其處於鄰近空間65的位置並且與空間65通信。在其他構造中，可以將HVAC系統55定位在車輛中以調節睡眠部分，並且可以將另一 HVAC系統定位在車輛中以調節駕駛部分。一般地，車輛中的HVAC系統的數量至少部分地取決於座艙內待被調節的區域的尺寸和數量。HVAC系統55限定車輛10的示例性電負載。車輛10還可包括其他電負載(例如車輛配件、車燈等)。一般地，電負載具有限定負載汲取(load draw)的預定電力特性,其對應於足以為負載供電所必要的電力。HVAC系統55可以「打開」狀態(例如活動狀態)和「關閉」狀態(例如非活動或切斷狀態)操作。HVAC系統55的部件可處於車輛10上的任何位置。在所示出的構造中，HVAC系統55包括處於座艙50中以調節空間65的蒸發器組件70和在座艙50的外側耦接至壁部60之一以在HVAC系統55中的致冷劑與外界環境之間提供熱交換的冷凝器組件75。在某些構 造中，可將HVAC系統55的部件一起組裝成單個整體封裝。在其他構造中，HVAC系統55的每個部件可獨立於HVAC系統55的其他部件。車輛10還包括電存儲系統80和與電存儲系統80通信的控制系統85。電存儲系統80與車輛的電負載(例如HVAC系統55)電通信以基於負載汲取向電負載提供足夠的電力。電存儲系統80還與第一電源40電通信，以在原動機25處於第一模式時接收電力。電存儲系統80還可選擇性地與除第一電源40之外或替代第一電源40的第二電源90電通信，以從第二電源90接收電力。在所示出的構造中，第二電源90可包括岸電、光伏器件、燃料電池、風力發電機或其他電力源。第二電源90可以「打開」狀態和「關閉」狀態(例如當第二電源90處於待機模式或被切斷時)操作，並且第二電源90具有第二電力容量，該第二電力容量基於以預定電壓來自電源90的可用電力(例如電荷)。當相應的電源40、90連接至電存儲系統80時(例如當電源40、90中的任何一個或兩者處於「打開」狀態時)，第一電源40和第二電源90中的每一個限定所連接的電源。當相應的電源40、90與電存儲系統80斷開時，第一電源40和第二電源90中的每一個限定被切斷的電源(例如當電源處於「關閉」狀態或處於待機模式時)。第一電源40和第二電源90之一或兩者可以連接至電存儲系統80或與電存儲系統80斷開。電存儲系統80可在充電階段、放電階段以及待機階段中操作，並且包括第一組電存儲元件或電池95和第二組電存儲元件或電池100。電池95、100在充電階段期間接收並且存儲來自第一電源40和第二電源90之一或兩者的電能，並且在放電階段期間向電負載放出或釋放電力(例如放電作用)。當第一電源40和第二電源處於相應的「關閉」狀態並且電池95、100與負載斷開時，電池95、100處於待機階段。第二組電池100可以與第一組電池95同時被充電或獨立於第一組電池95 (例如相繼地)被充電。電池100還可被用於為一個或多個專用負載供電，或者被用於輔助電池95向相同的一個或多個負載提供電力。在其他構造中，車輛10可僅包括第一組電池95。每個電池95、100限定總存儲容量或電池容量，其至少部分地基於預定設計特性、在其中實現電池的環境條件(例如周圍環境的溫度或溼度等)以及時間相關的條件(例如電池老化)。第一組和第二組電池95、100可以具有大體上相同或不同的設計特性(例如容量、充電電壓、充電間隔等)。電池95、100的每一個的總存儲容量是相應的電池95、100為了後續使用而能夠存儲的電能量。每個電池95、100具有基於預定設計特性和存儲在電池95、100的每一個中的電能量的荷電狀態(例如40%充電、90%充電等)。一般地，荷電狀態是電池95、100的每一個中所存儲的電能量與相關聯的電池95、100的總存儲容量之比。每個電池95、100的荷電狀態和總存儲容量協同限定相關聯的電池95、100的能量潛力或總存儲電荷。在放電階段中，總存儲電荷對應於每個電池95a-d、100a_c在一段時間內可以向負載供應的電荷量。在充電階段中，總存儲電荷對應於電池95、100已從所連接的電源接收並且存儲的電荷量。例如，當電池95、100中的一個或多個的荷電狀態為總存儲容量的100%時，對應的總存儲電荷等於總存儲容量(即電池95、100充滿電)。當電池95、100中的一個或多個的荷電狀態為總存儲容量的50%時，對應的總存儲電荷等於總存儲容量的50%。控制系統85包括控制器105，其與電源40、90電通信以確定電源的電力容量以及 相應的電源40、90是否連接至電池95、100。如果電源40、90之一或兩者被連接，則控制器105可操作以確定由所連接的電源提供的電荷。控制器105與電池95、100電通信，以在充電階段期間相對於第一電源40和/或第二電源90連接和切斷電池95、100，並且在放電階段期間相對於電負載連接和切斷電池95、100。控制器105還與電池95、100電通信，以基於電池95、100的電力特性(例如電壓輸入、電壓輸出、電流輸入、電流輸出、溫度等)來確定相應的電池95、100的一個或多個操作條件，並且確定電池95、100的總存儲容量。由控制器105確定的操作條件可以包括電池95,100中的一個或多個是否在充電階段期間經受過電流條件、每個電池95、100中的總存儲電荷是否足以向電負載供應電力以及電池95、100中的一個或多個是否逼近或接近充電壽命閾值的末端(即電池95、100的一個放電階段的末端)。每個電池95、100的充電壽命閾值是基於最優化或延長電池95、100的循環壽命的預定閾值。操作條件還可包括電池95和電池100的其他特性(例如電壓條件、電池壽命、充電容量、電池負載等)。一般地，操作條件影響相應的電池95、100的總存儲容量、荷電狀態以及總存儲電荷。第一組和第二組電池95、100可在充電階段、放電階段以及待機階段中操作。圖2和圖3示出了用於電存儲系統80的電池監視和控制過程在充電階段、放電階段以及待機階段中的操作的一個構造。儘管下文將電池95、100在相應的階段中的操作描述為可應用於所有的電池95、100，但應理解的是，電池95、100中的一個或多個可以在充電階段、放電階段以及待機階段之一中操作，而剩餘的電池95、100可以在充電階段、放電階段以及待機階段的另一個中操作。換句話說，電池95、100可以相對於彼此相關或獨立。關於圖2和圖3所描述的過程可應用於電池95、100中的一個或多個，並且不應被理解為僅可應用於所有的電池95、100。在步驟200中，控制器105基於相關聯的預定設計特性、環境條件以及時間相關條件來確定電池95、100中的每一個的總存儲容量。初始地，可以基於廠商標籤或指示總存儲容量的其他信息來確定總存儲容量。另外地或替代地，可以通過控制器105來感測總存儲容量。在關於圖2和圖3所描述的過程後續迭代時，控制器105可在確定總存儲容量時將操作條件、環境條件以及時間相關條件考慮在內。在步驟205中，控制器105確定電池95、100中的每一個的總存儲電荷。初始地，可基於在步驟200中確定的總存儲容量和相應的電池95、100的初始荷電狀態來查明總存儲電荷。當實際荷電狀態未知時，初始荷電狀態是電池95、100的荷電狀態的估計。替代地，可基於最近已知的、電池95、100中存儲的電荷量(例如基於關於圖2和圖3所描述的迭代控制過程的、最近已知的總存儲電荷量)來查明在步驟205中確定的總存儲電荷。在某些構造中，可在關於圖2和圖3所描述的過程後續迭代時周期性地調節或使初始荷電狀態遞增，而不是利用最近已知的存儲電荷量，從而避免初始荷電狀態與實際荷電狀態之間的大的差異。在步驟205中由控制器105確定的總存儲電荷是表示由電池95、100的總存儲容量和實際荷電狀態限定的、電存儲元件的實際總存儲電荷的值。根據電池95、100的初始荷電狀態相對於實際荷電狀態的準確性，在步驟205中確定的總存儲電荷可與電池95、100的實際總存儲電荷大體上相同或略微不同。在步驟210中，控制器105確定第一電源40和第二電源90之一或兩者是否處於「打開」狀態(即電存儲系統80是否處於充電階段)。如果控制器105確定電源40、90處於「關閉」狀態(在步驟210中為「否」)，則無電荷被供應給電池95、100並且該過程移動到步驟300 (參見圖3)。如果電源40、90中的任何一個或兩者處於「打開」狀態(在步驟210中為「是」)， 則控制器105確定所連接的電源正向電存儲系統80供應電荷，並且電池95、100處於充電階段。在步驟215中，控制器105測量或檢測在第一預定時間段內(例如5分鐘、10分鐘等)進入電存儲系統80的電荷。在步驟220中，控制器105基於在步驟205中確定的總存儲電荷和在步驟215中所測得的電荷來更新電池95、100的總存儲電荷(例如將在步驟215中所測得的電荷添加至在步驟205中確定的總存儲電荷)。在已更新總存儲電荷之後，控制器105在步驟225中確定由所連接的電源提供的電荷是否在預定時間段內(例如30秒、I分鐘等)低於預定電荷閾值。如果進入電池95、100的電荷等於或高於預定電荷閾值(即在步驟225中為「否」)，則該過程返回步驟200。當進入電池95、100的電荷低於預定電荷閾值時(即在步驟225中為「是」)，控制器105在步驟230中查明電源40、90之一或兩者是否仍處於「打開」狀態。在步驟230中確定的電源40、90的狀態指示電池95、100的充電條件(例如進入電池95、100的電荷為零還是非零)。在其他構造中，控制器105可在步驟230中確定電存儲系統80的其他充電條件。當控制器105確定電源40、90之一或兩者仍處於「打開」狀態時(即在步驟230中為「是」)，控制器105確定電源40、90之一或兩者被連接並且進入電池95、100的電荷非零。電源40、90的連接狀態和由所連接的電源40、90供應的非零電荷指示大體上為總存儲容量的100%的、電池95、100的荷電狀態。換句話說，控制器105在步驟230中確定電池95、100被充滿電並且在步驟235中將總存儲電荷更新為等於總存儲容量。該過程進而返回步驟 200。當第一電源40和第二電源90處於「關閉」狀態時(在步驟230中為「否」)，控制器105在步驟240中確定電池95、100的第一預測總存儲電荷。一般地，第一預測總存儲電荷是表示電存儲元件的實際總存儲電荷的值，並且與在步驟205中確定的總存儲電荷和在步驟220中更新的總存儲電荷的不同在於第一預測總存儲電荷計及影響電池95、100的總存儲電荷的各種條件。例如，可以基於環境條件、時間相關條件、操作條件、在步驟215中確定的所測得的進入電存儲系統80的電荷以及電池95、100的總存儲容量來確定第一預測總存儲電荷。在某些構造中，第一預測總存儲電荷可基於公式或查找表。在其他構造中，第一預測總存儲電荷可基於其他或附加的標準和數據。在步驟245中，控制器105將在步驟220中確定的更新的總存儲電荷與在步驟240中確定的第一預測總存儲電荷比較以評估第一預測總存儲電荷與更新的總存儲電荷之間的差值是否小於或等於第一預定百分比閾值(例如10%)。一般地，這兩個總存儲電荷之間的差值對應於通過從更新的總存儲電荷中減去第一預測總存儲電荷以獲得絕對值(即非負值)、用更新的總存儲電荷除該絕對值並且乘以100而確定的百分比差值。在其他構造中，可以其他方式(例如將絕對值與對應的總存儲電荷閾值比較)來進行第一預測總存儲電荷與更新的總存儲電荷之間的比較。當更新的總存儲電荷與第一預測總存儲電荷之間的百分比差值小於或等於第一預定百分比閾值時(即在步驟245中為「是」)，該過程返回步驟200。當在步驟245中更新的總存儲電荷與第一預測總存儲電荷之間的百分比差值大於第一預定百分比閾值時(即在步驟245中為「否」)，控制器105在步驟250中將總存儲電荷重新設置為等於第一預測總存儲電荷並且該過程返回步驟200。 關於圖3，當控制器105在步驟205中確定電源40、90處於「關閉」狀態時(即在圖2中的步驟205中為「否」)，無電荷被供應給電池95、100並且該過程移動到步驟300。在步驟300中，控制器105確定負載處於活動狀態還是處於非活動狀態。當負載處於非活動狀態時(即負載汲取為零)，控制器105確定電存儲系統處於待機階段並且該過程返回步驟 200。當負載處於活動狀態時，電池95、100向負載提供電力並且控制器105確定電存儲系統80處於放電階段。在步驟305中，控制器105測量或檢測在第二預定時間段內(例如5分鐘、10分鐘等)出自電存儲系統80的電荷或電力，該第二預定時間段可與第一預定時間段相同或不同。在步驟310中，控制器105基於在步驟205中確定的總存儲電荷和在步驟305中測得的電荷來更新電池95、100的總存儲電荷(例如從在步驟205中確定的總存儲電荷中減去在步驟305中測得的電荷)。控制器105在步驟315中基於在步驟310中確定的更新的總存儲電荷、環境條件、時間相關條件、操作條件以及負載的負載汲取來確定電存儲系統80的預測運行時間。換句話說，控制器105確定如果僅由所連接的電存儲系統80供電，則當前的負載將運行或操作多久。在某些構造中，預測運行時間可基於車輛10、負載以及電存儲系統80中的一個或多個的其他或附加的條件。在步驟320中，控制器105向用戶報告運行時間並且將預測運行時間與預定的運行時間閾值比較。當在步驟320中預測運行時間低於預定的運行時間閾值時(即在步驟320中為「是」)，該過程在步驟325中生成警報，其指示對於負載而言相對較低的剩餘運行時間。響應於在步驟325中生成的警報，用戶或操作者可根據需要改變負載操作(例如改變HVAC系統55的壓縮機速度、選擇更暖的內部溫度、在空調系統的正常冷卻模式與最大冷卻模式之間手動切換、停放車輛10以利用周圍的環境等)以延長負載的運行時間。替代地，控制系統85或另一控制系統可以自發地改變負載操作以延長負載的運行時間。當在步驟320中預測運行時間高於或等於預定的運行時間閾值時(即在步驟320中為「否」)，或者在步驟325中已生成警報之後，控制器105在步驟330中測量或檢測電池95、100在第一預定時間間隔內的平均電壓的變化或差值(例如AV/時間或平均電壓變化)。在步驟330中確定的電池95、100的平均電壓變化指示受環境條件、時間相關條件以及操作條件影響的電池95、100的放電條件。在其他構造中，控制器105可在步驟330中確定電存儲系統80的其他放電條件。在步驟335中，控制器105確定平均電壓變化是否大於預定電壓閾值。當控制器105確定電池95、100的平均電壓變化大於預定電壓閾值時(即在步驟335中為「是」)，控制器105在步驟340中確定第二預測總存儲電荷，並且將電池95、100的總存儲電荷重新設置為等於第二預測總存儲電荷並且該過程返回步驟200。第二預測總存儲電荷基於充電壽命閾值的末端指示充電壽命條件的末端，並且在電池95、100逼近充電壽命閾值的末端時提供對相應的電池95、100的總存儲電荷的準確確定。一般地，第二預測總存儲電荷是表示當電池95、100逼近充電壽命閾值的末端時電存儲元件的實際總存儲電荷的值，並且與在步驟310中更新的總存儲電荷的不同之處在於第二預測總存儲電荷計及影響電池95、100的總存儲電荷的各種條件。例如，可基於在步驟330中測得的平均電壓變化、環境條件、時 間相關條件、操作條件、在步驟305中確定的所測得的出自電存儲系統80的電荷以及電池95,100的總存儲容量來確定第二預測總存儲電荷。在某些構造中，第二預測總存儲電荷可基於公式或查找表。在其他構造中，第二預測總存儲電荷可基於其他或附加的標準和數據。當控制器105確定電池95、100的平均電壓變化小於或等於預定電壓閾值時(即在步驟335中為「是」)，控制器105在步驟350中測量或檢測電池95、100在第二預定時間間隔內的平均電壓的變化或差值(例如V/時間或電壓平均)。在步驟350中確定的電池95,100的電壓平均指示受環境條件、時間相關條件以及操作條件影響的電池95、100的另一放電條件。在其他構造中，控制器105可在步驟350中確定電存儲系統80的其他放電條件。在步驟355中，控制器基於在步驟350中測得的電壓平均、環境條件、時間相關條件、操作條件、在步驟305中確定的所測得的出自電存儲系統80的電荷以及電池95、100的總存儲容量來確定第三預測總存儲電荷。第三預測總存儲電荷指示在放電階段期間從電池95、100放出的電荷的相對顯著的變化，並且可在電池95、100未接近或逼近電荷壽命閾值的末端時提供對相應的電池95、100的總存儲電荷的準確確定。—般地，第三預測總存儲電荷與在步驟310中更新的總存儲電荷的不同之處在於第三預測總存儲電荷計及影響電池95、100的總存儲電荷的各種條件。在某些構造中，第三預測總存儲電荷可基於公式或查找表。在其他構造中，第三預測總存儲電荷可基於其他或附加的標準和數據。在還有另外的構造中，可由控制器105在第二預測總存儲電荷之前或與第二預測總存儲電荷同時地確定或評估第三預測總存儲電荷。在步驟360中，控制器105確定在步驟310中確定的更新的總存儲電荷與在步驟355中確定的第三預測總存儲電荷之間的差值並且評估這兩個總存儲電荷之間的差值是否小於或等於第二預定百分比閾值(例如10% )。該第二預定百分比閾值可與第一預定百分比閾值相同或不同。這些總存儲電荷之間的差值對應於通過從在步驟310中確定的更新的總存儲電荷中減去第三預測總存儲電荷以獲得絕對值(即非負值)、用更新的總存儲電荷除該絕對值並且乘以100而確定的百分比差值。在其他構造中，可以其他方式(例如將絕對值與對應的總存儲電荷閾值比較)來進行第三預測總存儲電荷與在步驟310中確定的更新的總存儲電荷之間的比較。
當更新的總存儲電荷與第三預測總存儲電荷之間的百分比差值小於或等於第二預定百分比閾值時(即在步驟360中為「是」)，該過程返回步驟200。當更新的總存儲電荷與第三預測總存儲電荷之間的百分比差值大於第二預定百分比閾值時(即在步驟360中為「否」)，控制器105在步驟365中將總存儲電荷重新設置為等於第三預測總存儲電荷並且該過程返回步驟200。在關於圖2和圖3所描述的過程後續迭代時，在步驟205中由控制器105確定的總存儲電荷將由該過程的在先迭代所建立的總存儲電荷(例如步驟220中的更新的總存儲電荷、步驟235中的更新的總存儲電荷、步驟250中的第一預測總存儲電荷、步驟310中的更新的總存儲電荷、步驟345中的第二預測總存儲電荷或步驟365中的第三預測總存儲電荷)考慮在內。換句話說，在該過程返回步驟200之前由該過程確定的最近的總存儲電荷可以被用於在步驟205中確定總存儲電荷。如上所討論的那樣，荷電狀態可被更新並且與總存儲容量結合用於提供根據該過程先前的迭代所確定的總存儲電荷的替代。由控制器105在步驟335和350中確定的放電條件基於就各種條件(例如環境條 件、時間相關條件、操作條件、負載汲取等)而言電池的總存儲電荷來驗證在步驟315中確定的運行時間預測。在步驟335或350中的放電條件指示與在步驟310中確定的更新的總存儲電荷明顯不同的總存儲電荷的情況下，所述過程的下一次迭代併入與相關的放電條件關聯的總存儲電荷以更新在下一次迭代的步驟315中的運行時間預測。按照這種方式，準確且最新的運行時間預測可以被提供給操作者或被用於自發地調節負載汲取以將負載的運行時間最大化。以參考圖1-3所描述的方式對電存儲系統80充電和放電提供了關於電池95、100的總存儲電荷的最新且準確的信息，並且保存了存儲在電池95、100中的能量以限制否則可能在電池大體上耗盡能量時發生的對電池95、100的損壞。由圖2和圖3的過程確定的總存儲電荷和負載運行時間預測準確地預測了電池95、100中可用的電荷以及負載可從電池95、100中汲取電力而不會使電池消耗至超出電池壽命閾值的時間量。這個信息可被操作者或由控制系統85自發地用於延長負載的運行時間。經由這個過程準確地確定電池95、100的總存儲電荷和負載運行時間限制了超出對應的電池壽命閾值對電池95、100的消耗，由此維持或延長了電池95、100的循環壽命。特別地，由這個過程進行的總存儲電荷確定被用於評估何時應當從負載移除電池95、100中的一個或多個以及是否應當對電池95、100充電。本文所描述的迭代過程通過基於各種條件重複地確定電池95、100的狀態、基於電池95、100的狀態來更新負載運行時間並且基於這些條件對電池95、100的電存儲潛力的影響來改變總存儲容量，有效地保護並且延長了電池95、100的循環壽命，從而可以由用戶和控制系統85之一或兩者進行基於可靠信息的操作決策。在以下權利要求中闡述了本發明的各種特徵和優點。
權利要求
1.一種為具有電源和負載的車輛監視電存儲系統的方法，所述方法包括 提供電存儲元件，其限定總存儲容量並且具有協同限定所述電存儲元件的總存儲電荷的荷電狀態； 確定表示所述電存儲元件的總存儲電荷的總存儲電荷值； 通過經由電荷從所述電源對所述電存儲元件充電或經由放電作用使所述電存儲元件向所述負載放電來改變所述總存儲電荷；以及 基於所測得的、所述電荷和所述放電作用中的至少一個的量在改變所述總存儲電荷之後更新所述總存儲電荷值。
2.根據權利要求I所述的方法，其還包括 確定所述電存儲元件是否處於充電階段和放電階段之一； 確定與所述充電階段相關聯的充電條件和與所述放電階段相關聯的放電條件中的至少一個； 響應於確定所述電存儲元件處於所述充電階段和所述放電階段之一而基於所述充電條件和所述放電條件之一來確定表示所述電存儲元件的總存儲電荷的預測總存儲電荷值； 基於所述預測總存儲電荷值來更新所述電存儲元件的總存儲電荷值。
3.根據權利要求2所述的方法，其中確定所述預測總存儲電荷值包括計及鄰近所述電存儲元件的環境條件和所述電存儲元件的年限中的至少一個。
4.根據權利要求I所述的方法，其還包括 基於所述總存儲電荷值來確定所述負載的運行時間；以及 基於更新的總存儲電荷值來更新所述運行時間。
5.根據權利要求4所述的方法，其還包括在所述運行時間下降至預定閾值以下時生成警報。
6.根據權利要求4所述的方法，其還包括 確定所述電存儲元件在第一預定時間內的平均電壓； 確定所述電存儲元件在第二預定時間內的電壓變化； 基於所述平均電壓和所述電壓變化中的至少一個來驗證所述運行時間。
7.根據權利要求6所述的方法，其還包括 將所述電存儲元件的電壓變化與第一閾值比較； 基於所述電壓變化與所述第一閾值的比較來確定表示所述電存儲元件的總存儲電荷的第一預測總存儲電荷值； 將所述所述電壓平均與第二閾值比較； 基於所述電壓平均與所述第二閾值的比較來確定所述電存儲元件的總存儲電荷的第二預測總存儲電荷值；以及 響應於所述電壓變化和所述電壓平均之一超過相應的第一閾值和第二閾值而基於所述第一預測總存儲電荷值和第二預測總存儲電荷值之一來更新所述總存儲電荷值。
8.一種為具有電源的車輛監視電存儲系統的方法，所述電存儲系統包括電存儲元件，所述電存儲元件限定總存儲容量並且具有協同限定所述電存儲元件的總存儲電荷的荷電狀態，所述方法包括確定表示所述電存儲元件的總存儲電荷的總存儲電荷值； 在充電階段中操作所述電存儲元件並且通過從所述電源供應電荷來增強所述荷電狀態； 確定所述電存儲元件的充電條件； 基於所述充電條件來確定表示所述電存儲元件的總存儲電荷的預測總存儲電荷值；以及 基於所述預測總存儲電荷值來更新所述電存儲元件的總存儲電荷值。
9.根據權利要求8所述的方法，其中確定所述預測總存儲電荷值包括計及鄰近所述電存儲元件的環境條件和所述電存儲元件的年限中的至少一個。
10.根據權利要求8所述的方法，其還包括 確定來自所述電源的電荷低於預定閾值；以及 將所述總存儲電荷重新設置為所述總存儲電荷值和所述預測總存儲電荷值之一。
11.根據權利要求10所述的方法，其還包括響應於指示所述電源處於「打開」狀態的充電條件而將所述總存儲電荷重新設置為等於所述總存儲容量的100%。
12.根據權利要求10所述的方法，其還包括 確定所述總存儲電荷值與所述預測總存儲電荷值之間的差值；以及響應於所述差值高於預定百分比閾值而將所述總存儲電荷重新設置為所述預測總存儲電荷值。
13.根據權利要求8所述的方法，其還包括在確定所述電存儲元件的充電條件之前基於從所述電源供應的電荷來更新所述總存儲電荷值。
14.一種為具有負載的車輛監視電存儲系統的方法，所述電存儲系統包括電存儲元件，所述電存儲元件限定總存儲容量並且具有協同限定所述電存儲元件的總存儲電荷的荷電狀態，所述方法包括 確定表示所述電存儲元件的總存儲電荷的總存儲電荷值； 在放電階段中操作所述電存儲元件並且通過向所述負載放出電荷來減弱所述荷電狀態； 基於所述總存儲電荷值來確定所述負載的運行時間； 確定所述電存儲元件的放電條件； 基於所述放電條件來確定表示所述電存儲元件的總存儲電荷的預測總存儲電荷值；以及 基於所述預測總存儲電荷值來更新所述電存儲元件的總存儲電荷值。
15.根據權利要求14所述的方法，其還包括在確定所述電存儲元件的放電條件之前基於向所述負載放出的電荷來更新所述總存儲電荷值。
16.根據權利要求14所述的方法，其中確定所述預測總存儲電荷值包括計及鄰近所述電存儲元件的環境條件和所述電存儲元件的年限中的至少一個。
17.根據權利要求14所述的方法，其還包括基於更新的總存儲電荷值來更新所述運行時間。
18.根據權利要求14所述的方法，其還包括在所述運行時間下降至預定閾值以下時生成警報。
19.根據權利要求14所述的方法，其中確定放電條件包括確定在預定時間內所述電存儲元件的平均電壓和所述電存儲元件的電壓變化中的至少一個，所述方法還包括基於所述平均電壓和所述電壓變化之一或兩者來驗證所述運行時間。
20.根據權利要求19所述的方法，其還包括 確定所述電壓變化高於預定電壓閾值； 基於所述電壓變化來確定所述預測總存儲電荷值；以及 將所述總存儲電荷值重新設置為所述預測總存儲電荷值。
21.根據權利要求20所述的方法，其還包括基於所述預測總存儲電荷值來更新所述運行時間。
22.根據權利要求19所述的方法，其還包括 基於所述平均電壓來確定所述預測總存儲電荷值； 確定所述總存儲電荷值與所述預測總存儲電荷值之間的差值；以及響應於所述差值高於預定百分比閾值而將所述總存儲電荷值重新設置為所述預測總存儲電荷值。
23.根據權利要求22所述的方法，其還包括基於所述預測總存儲電荷值來更新所述運行時間。
全文摘要
本發明涉及一種監視電存儲系統的方法。所述方法包括提供電存儲元件，其限定總存儲容量並且具有協同限定所述電存儲元件的總存儲電荷的荷電狀態，確定表示電存儲元件的總存儲電荷的總存儲電荷值，通過經由電荷從電源對電存儲元件充電或經由放電作用使電存儲元件向負載放電來改變總存儲電荷，以及在改變總存儲電荷之後更新總存儲電荷值。
文檔編號G01R31/36GK102714419SQ201080044683
公開日2012年10月3日 申請日期2010年7月28日 優先權日2009年7月31日
發明者R·M·拉丁 申請人:熱之王公司