一种用于优化能流控制的智能能量网关（ＳＥＧ），其可操作来以可选地减少用户成本和／或排放的方式优化能量消耗。ＳＥＧ可包括控制器，控制器可操作来根据一个或多个能量分配计划表，管理包括在车辆内的一个或多个源和一个或多个负载之间的能量分配，所述能量分配计划表例如但不限于根据货币和／或基于排放的评估度量加权的能量分配计划表。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及管理电子能流的方法和系统，例如但不限于可操作来通过减少用户成 本和/或排放的方式优化能量消耗的智能能量网关(smart energygateway) (SEG)。背景在现今的车辆中，热点话题是燃料消耗减少。公知的系统是当汽车辆在交通灯处 停止时停止引擎的停止和启动设备以及将制动机械能转换成电能的再生制动装置。然而， 使用都连接到单个电网(powernet)的单个交流发电机和单个能量存储元件(电池)，在汽 车中的发电和配电系统的简单性严重限制了优化能量消耗的可能性。根据本专利技术的一个非 限制性的方面，多个发电(即，太阳能板...)和存储元件(即，超电容器、次级电池...)用 于提供对管理并优化能流开放的大范围的选择。这可使用被优化来获得最佳能量使用效益 的完整的系统互连和控制来实现。附图的简要说明本专利技术在所附权利要求中被详细地指明。然而，通过结合附图参考下面的详细描 述，本专利技术的其它特征将变得更明显，且本专利技术将被最佳地理解，在附图中附图说明图1示出根据本专利技术的一个非限制性方面的车辆的电子系统；图2示出根据本专利技术的一个非限制性方面的智能能量网关(SEG)的内部结构图；图3-7示意性示出根据本专利技术的一个非限制性方面的SEG的操作；以及图8示出根据本专利技术的一个非限制性方面的用于管理车辆内的能量分配的方法。详细描述如所要求的，这里公开了本专利技术的详细实施方式；然而，应理解，所公开的实施方 式仅仅是可体现在不同的和可选的形式中的本专利技术的示例。附图不一定按比例绘制；一 些特征可被放大或最小化以显示特定部件的细节。因此，这里公开的特定结构和功能细节 不应被解释为限制性的，而是仅仅作为教导本领域技术人员不同地使用本专利技术的代表性基 石出。图1示出根据本专利技术的一个非限制性方面的车辆的电子系统10。系统10配置有 多个能量产生元件、能量存储元件和用电设备或负载。图2示出根据本专利技术的一个非限制 性方面的智能能量网关(SEG) 12的内部结构图。它包括由根据控制器/监控器22的命令 (C1，C2. ... ,Cn)控制的一系列功率开关14、16、18、20，控制器/监控器22监控实际能流和 车辆状况并使用该信息来控制车辆中完整的能流。此外，该SEG 12合并智能与实时处理和 存储能力，以分析并评估车辆经历的典型(和不同)的驾驶特征。该信息可接着用于为燃 料消耗减少和CO2排放最小化而优化能量产生和流动。4特别是，SEG 12可在需要产生功率的任何时间来计算任何发电源的最佳操作点， 决定在哪里储存能量(在短期或长期存储元件中)，并根据真实的驾驶状况和来自前面驾 驶周期的所分析的信息来安排负载的能量消耗。可选地，系统10可在不同电位多电压源/ 存储/消耗网络中在任何时间对任何实时驾驶状况提供流动的正确的电功率路径。图3示意性示出根据本专利技术的一个非限制性方面的SEG 12。SEG 12被示为使用 三种不同类型的能量媒介操作总是充当输入且只需要单向功率流的源(例如交流发电机 或太阳能电池)；可储存并输出能量的其它媒介，即，双向设备例如存储元件(电池或超电 容器)，以及连接有几个元件的电网(例如，一个或多个负载、铅酸电池和外部充电器)；以 及当操作时总是消耗能量的负载(例如灯或DC电机)。SEG 12的不同工作操作模式与车辆状态直接关联。图4-7示出通过在任何驾驶状 况选择电源的最适当的组合，使用SEG 12来有效地控制不同的源以向负载提供所要求的 电流的实例。为了简化附图，实例考虑使用两个源类型的输入(交流发电机和另一发电源 例如太阳能电池)、一个存储(双向)输入/输出(电池)和一个负载型输出来操作的SEG 12。图4示出停车模式(引擎关闭)，其中车辆负载几乎不产生消耗且交流发电机关 闭。在这种情况下，如果源是可用的(例如，太阳能电池或栅格连接)，SEG 12向负载电 网(用于将电流传送到主动请求的负载的网络)提供电流，且如果源产生比负载电网所需 的功率更多的功率，则超额量可用于给存在于系统中的电池或多个电池再充电。图5示出 在停车模式期间的一种情况，其中负载电网除了负载以外还包括其它元件，例如存储元件 (电池、超电容器)或可用于给电池或多个电池再充电的发电机(例如外部充电器)。如果 负载电网没有能够充当源的元件，则该模式不是可能的。图6示出驾驶模式(引擎开启)，其中用于给负载供电的能量可由可用源的组合提 供。通常，到负载的能量将是从源#1(交流发电机)、源#2 (太阳能电池)和存储元件(电 池)流出的能量的和。根据车辆状态，每个源的能量效率变化。例如，在启动和低速时，交 流发电机具有低效率。因此，在这种情况下，给负载供电以使用来自一些可用源(在本例中 为电池和太阳能电池)的能量同时最小化从其它发电源(在本例中为交流发电机)提取的 能量可能更有效。SEG 12可确保电池(或多个电池)的荷电状态(Stateofcharge)(SOC) 保持在规定的最小值之上。在高速时，使用来自交流发电机的能量可能更有效，因为交流发 电机的效率非常高。根据每个发电源的效率图，SEG 12监控负载要求，并从每个源提取一部 分所请求的能量。如果由(纯粹的)源产生的能量高于所需要的负载(例如，典型情况是 当再生制动装置可用时)，额外产生的能量可用于给电池或多个电池再充电，如图7所示。本专利技术的一个非限制性的方面设想控制车辆内不同元件之间的能流。虽然本专利技术 没有被规定为限于能量设备的任何特定的组合，本专利技术设想其中车辆包括太阳能源、副产 品(byproduct)能源、交流发电机和无源(passive)能源的至少一个应用。太阳能源可操作来例如使用位于车辆的暴露给阳光的表面上的太阳能板而从太 阳能产生电能。副产品能源或多个能源可操作来从作为操作车辆的副产品产生的所谓的 “自由”能量产生电能，例如从排气的热量产生电能的热电发电机、从车辆振动产生电能的 发电机或从气流产生电能的涡轮机。发电机可操作来从燃料驱动的引擎，例如从用于推动 车辆的内燃机或燃料电池的操作，产生电能。无源能源可操作来存储电能并输出以前存储的电能，例如电池或超电容器。然而，本专利技术并没有被规定为限于管理在仅具有所提到的能量设备的车辆中能量 的分配。本专利技术充分设想在具有其它能源的车辆内的应用。一个额外的能源可为制动发电 机，其用于从再生制动装置产生电能，即，通过依赖于轮旋转来转动制动发电机。制动发电 机并不被认为是“自由”能源，即使它从车辆的操作产生能量，因为它在车辆上放置负载的 效率可被选择性地控制，而通过“自由”能源放置在车辆上的负载不能被选择性地控制，即， 在车辆上的振动、热和气流出现在所有的时间，且如果有车辆运动的任何额外的低效率，其 中产生电能的使用增加得最小。图8示出根据本专利技术的一个非限制性方面的用于管理车辆内的能量分配的方法 的流程图40。该方法可使用控制器或发出足以控制SEG或车辆内的其它设备的指令的其它 逻辑执行元件来执行，以便于实现完成本专利技术所设想的行动所必需的操作，用于管理能量 分配。块42涉及确定可从每个能源获得的电流量。可获得的电流的量可基于当前的车 辆操作状况，例如速度、负载、地形等。可对每个能源确定可获得的电流的量，以反映每个源 可提供的能量，假定车辆本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于管理车辆内电能的分配的控制器，所述车辆具有可操作来从太阳能产生电能的太阳能源、可操作来从车辆的操作产生的“自由”能量产生电能的副产品能源、可操作来从燃料驱动的引擎的操作产生电能的交流发电机、以及可操作来存储电能并输出以前存储的电能的至少一个无源能源，所述控制器可操作来：基于当前车辆操作状况，确定可从所述太阳能源、所述副产品能源、所述交流发电机和所述无源能源中的每个获得的电流量；确定对于所述当前车辆操作状况而从所述太阳能源、所述副产品能源、所述交流发电机和所述无源能源中的每个提供所述电流量的成本；对于所述当前车辆操作状况确定一个或多个电流消耗车辆系统的电流要求；识别满足所述电流要求的至少两个计划表，每个计划表包括提供可从其获得的所述电流量的至少一部分的所述太阳能源、所述副产品能源、所述交流发电机和所述无源能源中的至少一个的不同组合；以及基于对于所述太阳能源、所述副产品能源、所述交流发电机和所述无源能源中的每个所确定的提供电流的成本，根据具有最低成本的所述至少两个计划表之一来管理电流的分配。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：伊格纳西奥艾瓦雷兹特龙科索，安东尼费雷法布雷加斯，乔斯加布里埃尔费尔南德斯，
申请(专利权)人：李尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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