用于优化能量存储系统的寿命的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于优化能量存储系统(7)的工作寿命的方法，该能量存储系统包括带有多个电池单体(C1，C2，C3，...)的电池组(7a)。该方法包括：通过传感器单元(7b)测量电池组(7a)的温度(T)；以及测量表示电池组(7a)的工作寿命的指示的、至少一个另外的参数(P)。此外，该方法还包括以下步骤：检测所述参数(P)是否达到预定阈值(U1)，所述预定阈值表明所述电池组(7a)处于接近其预期工作寿命终点的状态；以及，在达到所述阈值(U1)的情况下，启动对所述电池组(7a)的加热，由此使所述电池组(7a)的温度(T)升高到预定值(T1)，以延长所述电池组(7a)的所述工作寿命。本发明专利技术还涉及一种用于优化能量存储系统的工作寿命的系统。

Methods and systems for optimizing the life of energy storage systems

The invention relates to a method for optimizing the working life of an energy storage system (7), which comprises a battery pack (7a) with multiple battery monomers (C1, C2, C3,...). The method includes measuring the temperature (T) of the battery pack (7a) through the sensor unit (7b), and measuring at least one additional parameter (P) indicating the working life of the battery pack (7a). In addition, the method also comprises the following steps: detecting whether the parameter (P) reaches a predetermined threshold (U1), the predetermined threshold indicates the battery (7a) is close to its expected life end point state; and, in reaching the threshold (U1) under the condition of the start battery (7a) heating, so that the battery (7a) temperature (T) increased to a predetermined value (T1), in order to prolong the battery (7a) of the working life. The invention also relates to a system for optimizing the working life of the energy storage system.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于优化能量存储系统的寿命的方法和系统
本专利技术涉及一种用于优化能量存储系统的工作寿命的方法，该能量存储系统包括带有多个电池单体的电池组，所述方法包括：通过传感器单元测量电池组的温度；以及，测量表示电池组的工作寿命的指示的、至少一个另外的参数。本专利技术还涉及一种用于优化能量存储系统的工作寿命的系统，过能量存储系统包括带有多个电池单体的电池组，所述系统包括传感器单元，用于测量电池组的温度以及表示电池组的工作寿命的指示的、至少一个另外的参数。本专利技术能够应用在重型车辆(例如卡车、公共汽车)和建筑设备中。尽管将针对公共汽车描述本专利技术，但本专利技术不限于这种特定的车辆，而是还可用在其他车辆(例如轿车)和工程机械(例如铰接式运输车、挖掘机和挖掘装载机)，此外还可以用于船舶及其中使用电池的工业应用。
技术介绍
在车辆领域中，关于用替代动力源(即，用作传统内燃机的替代品的动力源)来推进车辆的研究和开发稳步增长。特别地，电动车辆已经作为一种有前景的替代品涌现。根据目前的技术，能够仅通过电机或者通过包括电机和内燃机的布置结构来操作车辆。后一种替代方案通常被称为混合动力车辆(HEV)，且例如能够以如下方式来使用：其中，内燃机用于在市区外行驶时操作车辆，而电机能够在市区使用或在需要限制有害污染物(例如，一氧化碳和氮氧化物)的排放的环境中使用。涉及电动车辆的技术与电能存储系统的发展(例如，用于车辆的电池相关技术)密切相关。目前用于车辆的电能存储系统可以包括带有多个可充电电池单体的电池组，它们与控制电路一起形成被构造成向车辆中的电机提供电力的系统。通过内燃机和由可充电电能存储系统供电的电机操作的车辆有时被称为插电式混合动力车辆(PHEV)。插电式混合动力车辆通常使用带有可充电电池单体的能量存储系统，它能够通过连接到外部电源来充电。在充电期间，大量的能量在相对短的时间内被供应到该能量存储系统中，以便获得燃料节约并优化车辆的驾驶里程。为此，该能量存储系统的实际充电适当地通过如下过程来实现：其中，车辆上的控制单元请求通过外部电源执行充电过程。这是在该能量存储系统和外部电源已经通过合适的连接器元件电连接之后而进行的。在机动车
中，能量存储系统通常包括带有大量电池单体的电池组。使用插电式混合动力车辆作为示例，电池组例如可以是锂离子型的。在使用600V锂离子电池组的情况下，将需要大约200个串联连接的电池单体以获得所期望的电压来操作车辆。车辆的可用行驶里程取决于特定参数，例如该电池组的荷电状态(SOC)。此外，已知的是，电池会随着时间而劣化，并且，由于电池的性能下降，车辆的期望行驶里程和燃料节约并不能维持到电池的寿命终点。而且，性能下降将影响电池所能接收和供应的电力的大小。尽管可充电电池能够重复充电并重复使用多次，但事实上它们仍然具有有限的寿命。电池接近并最终到达其“寿命终点”阶段(EOL)的时间点能够被认为对应于电池的性能要求不再满足时的时间。因此，对用于在考虑到可充电电池将最终劣化并到达其寿命终点的事实的同时优化可充电电池的寿命的系统和方法，存在着需求。还已知的是，在车辆中使用电池管理系统以便确保车辆的安全操作状态。在这种电池管理系统中，可以提供传感器装置，其被构造成测量指示电池的操作的一个或多个参数，例如以用于每个电池单体的电压传感器的形式，以便测量每个单体的单体端子电压。这种传感器装置进而可用于检测与电池的操作相关的各种参数。专利文献US8773066教导了一种用于延长车辆电池组的有效寿命的系统和方法。该方法包括以下步骤：在特定时间段期间以寿命延长存储模式来操作电池组，所述存储模式被布置成用于在每个充电周期中将电池组充电至小于满荷电状态的寿命延长荷电状态(SOC)。此外，专利文献US2014/079967教导了一种为了恢复下降的输出性能的目的而布置的方法和系统。所述方法包括通过在过放电过程期间加热电池组来延长电池组的寿命的步骤。尽管存在旨在延长车辆电池组寿命的已知的系统和方法，但在本
内，仍然希望有更有效的解决方案。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种改进的用于优化能量存储系统(尤其是在车辆行业中使用的电池组)的预期工作寿命的方法和系统，以解决与现有解决方案相关的问题，尤其是与接近其寿命终点的电池的电力供应能力下降有关的问题。根据本专利技术的第一方面，通过一种用于优化能量存储系统的工作寿命的方法来实现该目的，该能量存储系统包括带有多个电池单体的电池组。该方法包括：通过传感器单元测量电池组的温度；以及测量表示电池组的工作寿命的指示的、至少一个另外的参数。此外，该方法包括以下步骤：检测所述参数是否达到预定阈值，所述预定阈值表明示所述电池组处于接近其预期工作寿命终点的状态；以及在达到所述阈值的情况下，启动对所述电池组的加热，由此使所述电池组的温度升高到预定值，以便延长所述电池组的所述工作寿命。本专利技术提供了特定的优点，特别是当电池组即将到达其寿命终点时，即，当电池组的性能下降时。由于上述的对电池组加热的步骤，电池单体的内阻将减小，这导致电池组的功率容量增加。当已经检测到功率要求即将不足时，通过在适当的时间点减小内阻，能够实际上延长工作寿命。换句话说，与不启动加热的情况相比，电池组将能够在额外的时间段内满足性能要求。总体上，本专利技术还基于这样的知识：电池单体的内阻会随着其老化而增加。这也意味着，在所述老化过程期间，电池组的功率容量降低，即，电池组将朝向其工作寿命终点具有降低的功率容量。然而，通过在确定出电池组处于接近其预期工作寿命终点的状态的阶段启动对电池组的加热，电池单体的内阻将减小。这意味着，功率容量将在一段额外的时间内增加。以这种方式，能够实现本专利技术的目的，即，增加电池组的工作寿命。应该注意，如果从电池组的寿命开始时启动加热过程，则电池组的寿命将实际上短于标称寿命(因为加热会增加电池单体的老化过程)，为此，重要的是在其寿命中尽可能晚地且仅在满足电池组的功率要求的程度上启动温度的升高。根据本专利技术的第二方面，通过一种用于优化能量存储系统的工作寿命的系统来实现该目的，该能量存储系统包括带有多个电池单体的电池组。该系统包括传感器单元，用于测量电池组的温度以及表示电池组的工作寿命的指示的、至少一个另外的参数。此外，该系统包括与所述电池组相关联的控制单元和加热单元，其中，所述控制单元被配置成用于检测所述参数是否达到预定阈值，所述预定阈值表明所述电池组处于接近其预期工作寿命终点的状态；并且所述控制单元还被配置成用于在达到所述阈值的情况下启动所述加热单元来加热所述电池组，由此使所述电池组的温度升高到预定值，以延长所述电池组的所述工作寿命。在以下描述和从属权利要求中公开了本专利技术的其他优点和有利特征。附图说明参考附图，下面是作为示例给出的本专利技术实施例的更详细描述。图1示出了其中能够使用本专利技术的公共汽车形式的混合动力车辆的示意图。图2是根据本专利技术实施例的用于车辆的能量存储管理系统的示意图。图3是示意了本专利技术实施例的操作的流程图。具体实施方式下文将参考附图更全面地描述本公开的不同方面。然而，本文公开的方法和系统能够以许多不同的形式来实现，且不应解释为仅限于本文阐述的这些方面。总体上，现在将描述旨在优化车辆中的能量存储系统的工作寿命以便在延长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于优化能量存储系统(7)的工作寿命的方法，所述能量存储系统包括带有多个电池单体(C1，C2，C3，...)的电池组(7a)，所述方法包括：‑通过传感器单元(7b)测量所述电池组(7a)的温度(T)；以及‑测量表示所述电池组(7a)的所述工作寿命的指示的、至少一个另外的参数(P)；其特征在于，所述方法还包括以下步骤：‑检测所述参数(P)是否达到预定阈值，所述预定阈值表明所述电池组(7a)处于接近其预期工作寿命终点的状态；以及‑在达到所述阈值的情况下，启动对所述电池组(7a)的加热，由此使所述电池组(7a)的温度(T)升高到预定值(T1)，以延长所述电池组(7a)的所述工作寿命。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于优化能量存储系统(7)的工作寿命的方法，所述能量存储系统包括带有多个电池单体(C1，C2，C3，...)的电池组(7a)，所述方法包括：-通过传感器单元(7b)测量所述电池组(7a)的温度(T)；以及-测量表示所述电池组(7a)的所述工作寿命的指示的、至少一个另外的参数(P)；其特征在于，所述方法还包括以下步骤：-检测所述参数(P)是否达到预定阈值，所述预定阈值表明所述电池组(7a)处于接近其预期工作寿命终点的状态；以及-在达到所述阈值的情况下，启动对所述电池组(7a)的加热，由此使所述电池组(7a)的温度(T)升高到预定值(T1)，以延长所述电池组(7a)的所述工作寿命。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：-选择所述阈值，以使其对应于所述电池组(7a)的以下状态：预计所述电池组(7a)不能满足与所述电池组(7a)供应的功率或能量有关的预定性能要求。3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：-测量所述参数(P)，所述参数(P)为所述电池单体(C1，C2，C3...)中的每个电池单体的端子电压(U)的形式，其中，所述阈值(U1)对应于电池单体极限电压。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述方法还包括：-选择所述阈值，以使其对应于所述电池单体(C1，C2，C3...)中的每个电池单体的电压区间的末端极限并且表示所述电池组(7a)的以下状态：预计所述电池组(7a)不能满足与所述电池组(7a)供应的功率或能量有关的预定性能要求。5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法还包括：-所述另外的参数(P)，所述另外的参数(P)为所述电池单体(C)的阻抗的形式。6.根据权利要求1或2所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：汉娜·布林格尔松，尼克拉斯·莱格达尔，克里斯托弗·D·拉恩，坦维尔·塔尼姆，
申请(专利权)人：沃尔沃卡车集团，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE