[发明专利]用于控制运载工具能量存储装置的方法和系统

说明书

技术领域

本文公开的主题涉及用于改进运载工具(vehicle)能量存储装置的功率传递分布(power transfer profile)以由此改进装置的运行寿命的方法和系统。

背景技术

电动和混合电动运载工具(例如机车)用机载可再充电的电能存储装置来运行。能量存储装置可包括一种或多种类型的电池、超高电容(super-capacitor)及飞轮系统。

在运行期间，能量存储装置经历频繁的周期性的充电和放电循环。另外，这种装置的运行寿命和性能特征可受充电/放电的速率和深度(depth)和/或功率传递发生时所处的电流水平影响。装置的充电状态和温度的相关的变化也可影响其寿命和性能特征。例如，在大量充电/放电事件期间使用更快速且更深度的功率传递速率和更高的电流(和/或电压)水平可对能量存储装置的运行寿命和存储容量有不利影响。装置的年龄、使用的频率、能量存储的状态以及存储的温度是影响其性能的一些另外的参数。电能存储装置的降低的性能继而可影响其中使用电能存储装置的运载工具系统的燃料效率。

发明内容

提供了在功率传递时机(power transfer opportunity)期间用于控制进入和/或离开运载工具能量存储装置的功率传递速率的方法和系统。在一个实施例中，方法包括根据功率传递时机的持续时间(duration)的预定量(predetermination)来调节功率传递速率，以与时机的持续时间匹配以及实现指定的(specified)充电状态。

例如，当预定充电时机具有更长的持续时间时，与当预定充电时机具有更短的持续时间时相比，能量存储装置可以更低的速率(例如以更低的充电电流)充电。类似地，可响应于即将到来的放电时机的已知持续时间来恰当地调节针对能量存储装置的放电速率。这样，利用关于充电/放电时机的先验(priori)信息(例如在充电/放电时机之前已知的、推断出的和/或估计出的信息)而通过更低的充电/放电速率来更好地利用更长的充电/放电持续时间是可行的。由于诸如降低的总体损耗的补充益处的原因，更长的充电/放电时间可进一步增加电池寿命和性能。在一个实例中，总体损耗可由于电阻热损耗(这是由于I²R功率损耗引起的能量损耗)的直接降低的原因而降低。在另一个实例中，降低总体损耗(以电阻的方式或别的方式)使得能够降低需要的冷却功率的量和其它的热量管理要求。降低总体损耗的这种协同益处可比与充电/放电时机的时间延长相关的问题重要。总之，因此这种操作提供了更高效率的功率传递，并且减少了运载工具中的能量存储装置的退化，同时仍然在时机结束时达到期望的充电状态。

应当理解，提供上面的概述来以简化的形式引入一系列的在详细描述中进一步描述的概念。不意图确定所要求保护的主题的关键或重要特征，其范围由在详细描述之后的权利要求书唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上面或在此公开的任何部分中提到的任何缺点的实现方案。

附图说明

从参照附图阅读非限制性实施例的以下描述中将更好理解本发明，其中下面：

图1显示了具有根据本公开的能量管理系统的柴油电动机车的实例实施例。

图2显示了给定的期望的充电状态的备选充电/放电分布的实例图(example map)。

图3显示了用于控制根据本公开的能量存储装置的功率传递分布的高水平流程图。

具体实施方式

用可再充电的电能存储装置运行的运载工具(例如机车)可构造有控制到能量存储装置和来自能量存储装置的功率传递速率的集成式能量管理系统。不仅可根据能量存储装置的运行状况，而且还可响应于在任务期间可用的充电/放电时机来控制功率传递速率。参照图1示出了一个实例，其中，能量管理系统监测机车的机载能量存储装置的运行状况，并且根据功率传递时机的持续时间来调节充电/放电分布，以便使得能够进行高效的功率传递。在这样做时，可延长能量存储装置的运行寿命，同时降低失效率。在多个能量存储组(bank)的情况下，可响应于各个指定的存储组的年龄、容量、性能、存储状态、温度以及其它运行特性来定制功率传递分布。如图2中所示，系统可从各种充电/放电分布中进行选择，以获得相同的最终充电状态。所选择的分布可通过执行功率传递分布程序(routine)(例如如图3中所描绘的那样)来确定，使得功率传递可利用关于功率传递时机的持续时间的先验信息。通过响应于装置的运行状况和关于充电/放电时机的即将到来的持续时间的预定信息来定制能量存储装置的操作，可增加到/来自能量存储装置的功率传递的效率，同时改进装置的运行寿命以及降低失效率。