CN102714419B

CN102714419B - 用于车辆的电存储系统的监视和控制系统

Info

Publication number: CN102714419B
Application number: CN201080044683.0A
Authority: CN
Inventors: R·M·拉丁
Original assignee: Thermo King Corp
Current assignee: Thermo King Corp
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2030-07-28
Also published as: EP2460251B1; WO2011014571A2; EP2460251A4; US8330412B2; US20110025273A1; CN102714419A; WO2011014571A3; EP2460251A2

Abstract

本发明涉及一种监视电存储系统的方法。所述方法包括提供电存储元件，其限定总存储容量并且具有协同限定所述电存储元件的总存储电荷的荷电状态，确定表示电存储元件的总存储电荷的总存储电荷值，通过经由电荷从电源对电存储元件充电或经由放电作用使电存储元件向负载放电来改变总存储电荷，以及在改变总存储电荷之后更新总存储电荷值。

Description

用于车辆的电存储系统的监视和控制系统

相关申请

本专利申请要求于2009年7月31日提交的序列号为12/534,005的美国专利申请的优先权，通过引用将其全部内容并入本文。

背景技术

本发明涉及用于车辆的电存储元件的监视和控制系统，并且更具体地，本发明涉及用于监视进入和出自所述电存储元件的电力的监视系统。

大型车辆(例如半拖拉机、卡车等)通常被用于运输货物。拖拉机挂车机组中的现有拖拉机典型地包括通过空调系统调节的座舱。通常，将来自电源的电能存储在车辆的一个或多个电池中以在电源不可用时为后续使用提供所存储的电能。在某些车辆中，设置有电池组以向车辆的电部件供应电力。

当前的运输HVAC系统典型地使用低电压切断装置以防止电池放电至筒塞发动机无法启动的程度。替代地，某些HVAC系统可使用简单的基于时间的负载减少方案以在从电池供应电力时提高HVAC系统的运行时间。

发明内容

本发明提供了一种基于流入或流出电池的电荷量和电池的总存储容量来确定电池中的总存储电荷的迭代过程。该过程准确地确定了总存储电荷，从而可以进行精确的负载运行时间预测以及对电池中的充电是否达到或逼近电池寿命阈值进行准确确定。确定准确的负载运行时间和电池的荷电状态通过限制电池放电来保护电池，从而可以维持或延长电池的循环寿命。在该过程后续迭代时使运行时间预测和总存储电荷与电池寿命阈值之间的关系更加准确。

在一种构造中，本发明提供了一种监视电存储系统的方法。所述方法包括提供电存储元件，其限定总存储容量并且具有协同限定电存储元件的总存储电荷的荷电状态，确定表示电存储元件的总存储电荷的总存储电荷值，通过经由电荷(electrical charge)从电源对电存储元件充电或经由放电作用(electrical discharge)使电存储元件向负载放电来改变总存储电荷，以及在改变总存储电荷之后更新总存储电荷值。

在另一构造中，本发明提供了一种为具有电源的车辆监视电存储系统的方法。所述电存储系统包括电存储元件，该电存储元件限定总存储容量并且具有协同限定所述电存储元件的总存储电荷的荷电状态。所述方法包括确定表示电存储元件的总存储电荷的总存储电荷值，以及在充电阶段(phase)中操作电存储元件并且通过从电源供应电荷来增强荷电状态。所述方法还包括确定电存储元件的充电条件，基于充电条件来确定表示电存储元件的总存储电荷的预测总存储电荷值，以及基于预测总存储电荷值来更新电存储元件的总存储电荷值。

在还有另一构造中，本发明提供了一种为具有电源的车辆监视电存储系统的方法。所述电存储系统包括电存储元件，该电存储元件限定总存储容量并且具有协同限定所述电存储元件的总存储电荷的荷电状态。所述方法包括确定表示电存储元件的总存储电荷的总存储电荷值，在放电阶段中操作电存储元件并且通过向负载放出电荷来减弱荷电状态，以及基于总存储电荷值来确定负载的运行时间。所述方法还包括确定电存储元件的放电条件，基于放电条件来确定表示电存储元件的总存储电荷的预测总存储电荷值，以及基于预测总存储电荷值来更新电存储元件的总存储电荷值。

本发明的其他方面将通过考虑具体实施方式和附图而变得显而易见。

附图说明

图1是包括控制系统、电存储系统、电源以及空调系统的车辆的示意图。

图2是用于电存储系统的控制过程的流程图。

图3是用于电存储系统的控制过程的另一流程图。

具体实施方式

在详细解释本发明的任何实施例之前，应理解的是，本发明不限于其对在以下说明中阐述的或在以下附图中示出的部件的构造和布置的细节的应用。本发明能够适用于其他实施例并且能够以各种不同方式来实践或实施。此外，应理解的是，本文所用的措辞和术语是出于说明的目的而不应被认为是限制性的。本文对“包括”、“包含”或“具有”及其变型的使用意在涵盖之后列出的各项及其等同内容以及附加的各项。

图1示出了实施本发明的用于长途运输作业的车辆10。所示出的车辆10是用于将存储在货舱(例如集装箱、挂车等)中的货物或人员运输到一个或多个目的地的半拖拉机，但是也可考虑其他车辆(例如直排式卡车、厢式货车、公共汽车、小汽车等)。在下文中，术语“车辆”应被用于表示所有这样的车辆，并且不应被认为是将本发明的应用单独限制于拖拉机挂车机组中的拖拉机。

车辆10包括车架15、车轮20、原动机25、储油箱30以及直流(“DC”)发电机或交流发电机35。原动机25与车轮20中的一个或多个通信以驱动车辆10。车轮20可旋转地耦接至车架15以允许车辆10的移动。交流发电机35耦接至原动机25，从而可将由原动机25产生的机械能转换为电能或电力。交流发电机35与原动机25协同限定车辆10的第一电源40。第一电源40可以“打开”状态和“关闭”状态(例如当第一电源40处于待机模式或被切断时)操作，并且第一电源40具有第一电力容量，该第一电力容量基于以预定电压来自交流发电机35的可用电力(例如电荷)。

原动机25耦接至车架15并且被设置在邻近车辆10前方的舱室45中。原动机25可以第一模式和第二模式操作，并且包括“打开”状态和“关闭”状态。第一模式对应于原动机25被接合使得电力被提供给车轮20，从而可在第一模式下驱动车辆10。第一模式还对应于原动机25空转，但未被接合，从而使操作者可以驱动车辆10的情况。换句话说，当原动机25处于“打开”状态时，原动机25可以第一模式操作。在车辆10的待机操作期间(例如当车辆被停放时等)，原动机25处于第二模式。一般地，车辆10的待机操作对应于原动机25脱开。换句话说，当原动机25处于“关闭”状态时，原动机25处于第二模式。

参考图1，车辆10还包括座舱50和供暖、通风及空调(“HVAC”)系统55。座舱50在舱室45的后方被支撑在车架15上并且包括限定空间65的壁部60。在某些构造中，可将空间65划分成驾驶部分和睡眠部分。HVAC系统55耦接至车辆10并且与座舱50通信以调节空间65。所示出的车辆10包括单个HVAC系统55，其处于邻近空间65的位置并且与空间65通信。在其他构造中，可以将HVAC系统55定位在车辆中以调节睡眠部分，并且可以将另一HVAC系统定位在车辆中以调节驾驶部分。一般地，车辆中的HVAC系统的数量至少部分地取决于座舱内待被调节的区域的尺寸和数量。

HVAC系统55限定车辆10的示例性电负载。车辆10还可包括其他电负载(例如车辆配件、车灯等)。一般地，电负载具有限定负载汲取(load draw)的预定电力特性，其对应于足以为负载供电所必要的电力。HVAC系统55可以“打开”状态(例如活动状态)和“关闭”状态(例如非活动或切断状态)操作。

HVAC系统55的部件可处于车辆10上的任何位置。在所示出的构造中，HVAC系统55包括处于座舱50中以调节空间65的蒸发器组件70和在座舱50的外侧耦接至壁部60之一以在HVAC系统55中的致冷剂与外界环境之间提供热交换的冷凝器组件75。在某些构造中，可将HVAC系统55的部件一起组装成单个整体封装。在其他构造中，HVAC系统55的每个部件可独立于HVAC系统55的其他部件。

车辆10还包括电存储系统80和与电存储系统80通信的控制系统85。电存储系统80与车辆的电负载(例如HVAC系统55)电通信以基于负载汲取向电负载提供足够的电力。电存储系统80还与第一电源40电通信，以在原动机25处于第一模式时接收电力。电存储系统80还可选择性地与除第一电源40之外或替代第一电源40的第二电源90电通信，以从第二电源90接收电力。在所示出的构造中，第二电源90可包括岸电、光伏器件、燃料电池、风力发电机或其他电力源。第二电源90可以“打开”状态和“关闭”状态(例如当第二电源90处于待机模式或被切断时)操作，并且第二电源90具有第二电力容量，该第二电力容量基于以预定电压来自电源90的可用电力(例如电荷)。

当相应的电源40、90连接至电存储系统80时(例如当电源40、90中的任何一个或两者处于“打开”状态时)，第一电源40和第二电源90中的每一个限定所连接的电源。当相应的电源40、90与电存储系统80断开时，第一电源40和第二电源90中的每一个限定被切断的电源(例如当电源处于“关闭”状态或处于待机模式时)。第一电源40和第二电源90之一或两者可以连接至电存储系统80或与电存储系统80断开。

电存储系统80可在充电阶段、放电阶段以及待机阶段中操作，并且包括第一组电存储元件或电池95和第二组电存储元件或电池100。电池95、100在充电阶段期间接收并且存储来自第一电源40和第二电源90之一或两者的电能，并且在放电阶段期间向电负载放出或释放电力(例如放电作用)。当第一电源40和第二电源处于相应的“关闭”状态并且电池95、100与负载断开时，电池95、100处于待机阶段。第二组电池100可以与第一组电池95同时被充电或独立于第一组电池95(例如相继地)被充电。电池100还可被用于为一个或多个专用负载供电，或者被用于辅助电池95向相同的一个或多个负载提供电力。在其他构造中，车辆10可仅包括第一组电池95。

每个电池95、100限定总存储容量或电池容量，其至少部分地基于预定设计特性、在其中实现电池的环境条件(例如周围环境的温度或湿度等)以及时间相关的条件(例如电池老化)。第一组和第二组电池95、100可以具有大体上相同或不同的设计特性(例如容量、充电电压、充电间隔等)。电池95、100的每一个的总存储容量是相应的电池95、100为了后续使用而能够存储的电能量。

每个电池95、100具有基于预定设计特性和存储在电池95、100的每一个中的电能量的荷电状态(例如40％充电、90％充电等)。一般地，荷电状态是电池95、100的每一个中所存储的电能量与相关联的电池95、100的总存储容量之比。每个电池95、100的荷电状态和总存储容量协同限定相关联的电池95、100的能量潜力或总存储电荷。在放电阶段中，总存储电荷对应于每个电池95a-d、100a-c在一段时间内可以向负载供应的电荷量。在充电阶段中，总存储电荷对应于电池95、100已从所连接的电源接收并且存储的电荷量。例如，当电池95、100中的一个或多个的荷电状态为总存储容量的100％时，对应的总存储电荷等于总存储容量(即电池95、100充满电)。当电池95、100中的一个或多个的荷电状态为总存储容量的50％时，对应的总存储电荷等于总存储容量的50％。

控制系统85包括控制器105，其与电源40、90电通信以确定电源的电力容量以及相应的电源40、90是否连接至电池95、100。如果电源40、90之一或两者被连接，则控制器105可操作以确定由所连接的电源提供的电荷。

控制器105与电池95、100电通信，以在充电阶段期间相对于第一电源40和/或第二电源90连接和切断电池95、100，并且在放电阶段期间相对于电负载连接和切断电池95、100。控制器105还与电池95、100电通信，以基于电池95、100的电力特性(例如电压输入、电压输出、电流输入、电流输出、温度等)来确定相应的电池95、100的一个或多个操作条件，并且确定电池95、100的总存储容量。由控制器105确定的操作条件可以包括电池95、100中的一个或多个是否在充电阶段期间经受过电流条件、每个电池95、100中的总存储电荷是否足以向电负载供应电力以及电池95、100中的一个或多个是否逼近或接近充电寿命阈值的末端(即电池95、100的一个放电阶段的末端)。每个电池95、100的充电寿命阈值是基于最优化或延长电池95、100的循环寿命的预定阈值。操作条件还可包括电池95和电池100的其他特性(例如电压条件、电池寿命、充电容量、电池负载等)。一般地，操作条件影响相应的电池95、100的总存储容量、荷电状态以及总存储电荷。

第一组和第二组电池95、100可在充电阶段、放电阶段以及待机阶段中操作。图2和图3示出了用于电存储系统80的电池监视和控制过程在充电阶段、放电阶段以及待机阶段中的操作的一个构造。尽管下文将电池95、100在相应的阶段中的操作描述为可应用于所有的电池95、100，但应理解的是，电池95、100中的一个或多个可以在充电阶段、放电阶段以及待机阶段之一中操作，而剩余的电池95、100可以在充电阶段、放电阶段以及待机阶段的另一个中操作。换句话说，电池95、100可以相对于彼此相关或独立。关于图2和图3所描述的过程可应用于电池95、100中的一个或多个，并且不应被理解为仅可应用于所有的电池95、100。

在步骤200中，控制器105基于相关联的预定设计特性、环境条件以及时间相关条件来确定电池95、100中的每一个的总存储容量。初始地，可以基于厂商标签或指示总存储容量的其他信息来确定总存储容量。另外地或替代地，可以通过控制器105来感测总存储容量。在关于图2和图3所描述的过程后续迭代时，控制器105可在确定总存储容量时将操作条件、环境条件以及时间相关条件考虑在内。

在步骤205中，控制器105确定电池95、100中的每一个的总存储电荷。初始地，可基于在步骤200中确定的总存储容量和相应的电池95、100的初始荷电状态来查明总存储电荷。当实际荷电状态未知时，初始荷电状态是电池95、100的荷电状态的估计。替代地，可基于最近已知的、电池95、100中存储的电荷量(例如基于关于图2和图3所描述的迭代控制过程的、最近已知的总存储电荷量)来查明在步骤205中确定的总存储电荷。在某些构造中，可在关于图2和图3所描述的过程后续迭代时周期性地调节或使初始荷电状态递增，而不是利用最近已知的存储电荷量，从而避免初始荷电状态与实际荷电状态之间的大的差异。在步骤205中由控制器105确定的总存储电荷是表示由电池95、100的总存储容量和实际荷电状态限定的、电存储元件的实际总存储电荷的值。根据电池95、100的初始荷电状态相对于实际荷电状态的准确性，在步骤205中确定的总存储电荷可与电池95、100的实际总存储电荷大体上相同或略微不同。

在步骤210中，控制器105确定第一电源40和第二电源90之一或两者是否处于“打开”状态(即电存储系统80是否处于充电阶段)。如果控制器105确定电源40、90处于“关闭”状态(在步骤210中为“否”)，则无电荷被供应给电池95、100并且该过程移动到步骤300(参见图3)。

如果电源40、90中的任何一个或两者处于“打开”状态(在步骤210中为“是”)，则控制器105确定所连接的电源正向电存储系统80供应电荷，并且电池95、100处于充电阶段。在步骤215中，控制器105测量或检测在第一预定时间段内(例如5分钟、10分钟等)进入电存储系统80的电荷。在步骤220中，控制器105基于在步骤205中确定的总存储电荷和在步骤215中所测得的电荷来更新电池95、100的总存储电荷(例如将在步骤215中所测得的电荷添加至在步骤205中确定的总存储电荷)。

在已更新总存储电荷之后，控制器105在步骤225中确定由所连接的电源提供的电荷是否在预定时间段内(例如30秒、1分钟等)低于预定电荷阈值。如果进入电池95、100的电荷等于或高于预定电荷阈值(即在步骤225中为“否”)，则该过程返回步骤200。

当进入电池95、100的电荷低于预定电荷阈值时(即在步骤225中为“是”)，控制器105在步骤230中查明电源40、90之一或两者是否仍处于“打开”状态。在步骤230中确定的电源40、90的状态指示电池95、100的充电条件(例如进入电池95、100的电荷为零还是非零)。在其他构造中，控制器105可在步骤230中确定电存储系统80的其他充电条件。当控制器105确定电源40、90之一或两者仍处于“打开”状态时(即在步骤230中为“是”)，控制器105确定电源40、90之一或两者被连接并且进入电池95、100的电荷非零。电源40、90的连接状态和由所连接的电源40、90供应的非零电荷指示大体上为总存储容量的100％的、电池95、100的荷电状态。换句话说，控制器105在步骤230中确定电池95、100被充满电并且在步骤235中将总存储电荷更新为等于总存储容量。该过程进而返回步骤200。

当第一电源40和第二电源90处于“关闭”状态时(在步骤230中为“否”)，控制器105在步骤240中确定电池95、100的第一预测总存储电荷。一般地，第一预测总存储电荷是表示电存储元件的实际总存储电荷的值，并且与在步骤205中确定的总存储电荷和在步骤220中更新的总存储电荷的不同在于第一预测总存储电荷计及影响电池95、100的总存储电荷的各种条件。例如，可以基于环境条件、时间相关条件、操作条件、在步骤215中确定的所测得的进入电存储系统80的电荷以及电池95、100的总存储容量来确定第一预测总存储电荷。在某些构造中，第一预测总存储电荷可基于公式或查找表。在其他构造中，第一预测总存储电荷可基于其他或附加的标准和数据。

在步骤245中，控制器105将在步骤220中确定的更新的总存储电荷与在步骤240中确定的第一预测总存储电荷比较以评估第一预测总存储电荷与更新的总存储电荷之间的差值是否小于或等于第一预定百分比阈值(例如10％)。一般地，这两个总存储电荷之间的差值对应于通过从更新的总存储电荷中减去第一预测总存储电荷以获得绝对值(即非负值)、用更新的总存储电荷除该绝对值并且乘以100而确定的百分比差值。在其他构造中，可以其他方式(例如将绝对值与对应的总存储电荷阈值比较)来进行第一预测总存储电荷与更新的总存储电荷之间的比较。

当更新的总存储电荷与第一预测总存储电荷之间的百分比差值小于或等于第一预定百分比阈值时(即在步骤245中为“是”)，该过程返回步骤200。当在步骤245中更新的总存储电荷与第一预测总存储电荷之间的百分比差值大于第一预定百分比阈值时(即在步骤245中为“否”)，控制器105在步骤250中将总存储电荷重新设置为等于第一预测总存储电荷并且该过程返回步骤200。

关于图3，当控制器105在步骤205中确定电源40、90处于“关闭”状态时(即在图2中的步骤205中为“否”)，无电荷被供应给电池95、100并且该过程移动到步骤300。在步骤300中，控制器105确定负载处于活动状态还是处于非活动状态。当负载处于非活动状态时(即负载汲取为零)，控制器105确定电存储系统处于待机阶段并且该过程返回步骤200。

当负载处于活动状态时，电池95、100向负载提供电力并且控制器105确定电存储系统80处于放电阶段。在步骤305中，控制器105测量或检测在第二预定时间段内(例如5分钟、10分钟等)出自电存储系统80的电荷或电力，该第二预定时间段可与第一预定时间段相同或不同。在步骤310中，控制器105基于在步骤205中确定的总存储电荷和在步骤305中测得的电荷来更新电池95、100的总存储电荷(例如从在步骤205中确定的总存储电荷中减去在步骤305中测得的电荷)。

控制器105在步骤315中基于在步骤310中确定的更新的总存储电荷、环境条件、时间相关条件、操作条件以及负载的负载汲取来确定电存储系统80的预测运行时间。换句话说，控制器105确定如果仅由所连接的电存储系统80供电，则当前的负载将运行或操作多久。在某些构造中，预测运行时间可基于车辆10、负载以及电存储系统80中的一个或多个的其他或附加的条件。在步骤320中，控制器105向用户报告运行时间并且将预测运行时间与预定的运行时间阈值比较。

当在步骤320中预测运行时间低于预定的运行时间阈值时(即在步骤320中为“是”)，该过程在步骤325中生成警报，其指示对于负载而言相对较低的剩余运行时间。响应于在步骤325中生成的警报，用户或操作者可根据需要改变负载操作(例如改变HVAC系统55的压缩机速度、选择更暖的内部温度、在空调系统的正常冷却模式与最大冷却模式之间手动切换、停放车辆10以利用周围的环境等)以延长负载的运行时间。替代地，控制系统85或另一控制系统可以自发地改变负载操作以延长负载的运行时间。

当在步骤320中预测运行时间高于或等于预定的运行时间阈值时(即在步骤320中为“否”)，或者在步骤325中已生成警报之后，控制器105在步骤330中测量或检测电池95、100在第一预定时间间隔内的平均电压的变化或差值(例如ΔV/时间或平均电压变化)。在步骤330中确定的电池95、100的平均电压变化指示受环境条件、时间相关条件以及操作条件影响的电池95、100的放电条件。在其他构造中，控制器105可在步骤330中确定电存储系统80的其他放电条件。

在步骤335中，控制器105确定平均电压变化是否大于预定电压阈值。当控制器105确定电池95、100的平均电压变化大于预定电压阈值时(即在步骤335中为“是”)，控制器105在步骤340中确定第二预测总存储电荷，并且将电池95、100的总存储电荷重新设置为等于第二预测总存储电荷并且该过程返回步骤200。第二预测总存储电荷基于充电寿命阈值的末端指示充电寿命条件的末端，并且在电池95、100逼近充电寿命阈值的末端时提供对相应的电池95、100的总存储电荷的准确确定。一般地，第二预测总存储电荷是表示当电池95、100逼近充电寿命阈值的末端时电存储元件的实际总存储电荷的值，并且与在步骤310中更新的总存储电荷的不同之处在于第二预测总存储电荷计及影响电池95、100的总存储电荷的各种条件。例如，可基于在步骤330中测得的平均电压变化、环境条件、时间相关条件、操作条件、在步骤305中确定的所测得的出自电存储系统80的电荷以及电池95、100的总存储容量来确定第二预测总存储电荷。在某些构造中，第二预测总存储电荷可基于公式或查找表。在其他构造中，第二预测总存储电荷可基于其他或附加的标准和数据。

当控制器105确定电池95、100的平均电压变化小于或等于预定电压阈值时(即在步骤335中为“是”)，控制器105在步骤350中测量或检测电池95、100在第二预定时间间隔内的平均电压的变化或差值(例如V/时间或电压平均)。在步骤350中确定的电池95、100的电压平均指示受环境条件、时间相关条件以及操作条件影响的电池95、100的另一放电条件。在其他构造中，控制器105可在步骤350中确定电存储系统80的其他放电条件。

在步骤355中，控制器基于在步骤350中测得的电压平均、环境条件、时间相关条件、操作条件、在步骤305中确定的所测得的出自电存储系统80的电荷以及电池95、100的总存储容量来确定第三预测总存储电荷。第三预测总存储电荷指示在放电阶段期间从电池95、100放出的电荷的相对显著的变化，并且可在电池95、100未接近或逼近电荷寿命阈值的末端时提供对相应的电池95、100的总存储电荷的准确确定。

一般地，第三预测总存储电荷与在步骤310中更新的总存储电荷的不同之处在于第三预测总存储电荷计及影响电池95、100的总存储电荷的各种条件。在某些构造中，第三预测总存储电荷可基于公式或查找表。在其他构造中，第三预测总存储电荷可基于其他或附加的标准和数据。在还有另外的构造中，可由控制器105在第二预测总存储电荷之前或与第二预测总存储电荷同时地确定或评估第三预测总存储电荷。

在步骤360中，控制器105确定在步骤310中确定的更新的总存储电荷与在步骤355中确定的第三预测总存储电荷之间的差值并且评估这两个总存储电荷之间的差值是否小于或等于第二预定百分比阈值(例如10％)。该第二预定百分比阈值可与第一预定百分比阈值相同或不同。这些总存储电荷之间的差值对应于通过从在步骤310中确定的更新的总存储电荷中减去第三预测总存储电荷以获得绝对值(即非负值)、用更新的总存储电荷除该绝对值并且乘以100而确定的百分比差值。在其他构造中，可以其他方式(例如将绝对值与对应的总存储电荷阈值比较)来进行第三预测总存储电荷与在步骤310中确定的更新的总存储电荷之间的比较。

当更新的总存储电荷与第三预测总存储电荷之间的百分比差值小于或等于第二预定百分比阈值时(即在步骤360中为“是”)，该过程返回步骤200。当更新的总存储电荷与第三预测总存储电荷之间的百分比差值大于第二预定百分比阈值时(即在步骤360中为“否”)，控制器105在步骤365中将总存储电荷重新设置为等于第三预测总存储电荷并且该过程返回步骤200。

在关于图2和图3所描述的过程后续迭代时，在步骤205中由控制器105确定的总存储电荷将由该过程的在先迭代所建立的总存储电荷(例如步骤220中的更新的总存储电荷、步骤235中的更新的总存储电荷、步骤250中的第一预测总存储电荷、步骤310中的更新的总存储电荷、步骤345中的第二预测总存储电荷或步骤365中的第三预测总存储电荷)考虑在内。换句话说，在该过程返回步骤200之前由该过程确定的最近的总存储电荷可以被用于在步骤205中确定总存储电荷。如上所讨论的那样，荷电状态可被更新并且与总存储容量结合用于提供根据该过程先前的迭代所确定的总存储电荷的替代。

由控制器105在步骤335和350中确定的放电条件基于就各种条件(例如环境条件、时间相关条件、操作条件、负载汲取等)而言电池的总存储电荷来验证在步骤315中确定的运行时间预测。在步骤335或350中的放电条件指示与在步骤310中确定的更新的总存储电荷明显不同的总存储电荷的情况下，所述过程的下一次迭代并入与相关的放电条件关联的总存储电荷以更新在下一次迭代的步骤315中的运行时间预测。按照这种方式，准确且最新的运行时间预测可以被提供给操作者或被用于自发地调节负载汲取以将负载的运行时间最大化。

以参考图1-3所描述的方式对电存储系统80充电和放电提供了关于电池95、100的总存储电荷的最新且准确的信息，并且保存了存储在电池95、100中的能量以限制否则可能在电池大体上耗尽能量时发生的对电池95、100的损坏。由图2和图3的过程确定的总存储电荷和负载运行时间预测准确地预测了电池95、100中可用的电荷以及负载可从电池95、100中汲取电力而不会使电池消耗至超出电池寿命阈值的时间量。这个信息可被操作者或由控制系统85自发地用于延长负载的运行时间。

经由这个过程准确地确定电池95、100的总存储电荷和负载运行时间限制了超出对应的电池寿命阈值对电池95、100的消耗，由此维持或延长了电池95、100的循环寿命。特别地，由这个过程进行的总存储电荷确定被用于评估何时应当从负载移除电池95、100中的一个或多个以及是否应当对电池95、100充电。本文所描述的迭代过程通过基于各种条件重复地确定电池95、100的状态、基于电池95、100的状态来更新负载运行时间并且基于这些条件对电池95、100的电存储潜力的影响来改变总存储容量，有效地保护并且延长了电池95、100的循环寿命，从而可以由用户和控制系统85之一或两者进行基于可靠信息的操作决策。

在以下权利要求中阐述了本发明的各种特征和优点。

Claims

1.一种为具有电源和负载的车辆监视电存储系统的方法，所述方法包括：

提供电存储元件，其限定总存储容量并且具有协同限定所述电存储元件的总存储电荷的荷电状态；

确定表示所述电存储元件的总存储电荷的总存储电荷值；

基于所述总存储电荷值来确定负载的运行时间；

通过经由电荷从所述电源对所述电存储元件充电或经由放电作用使所述电存储元件向所述负载放电来改变所述总存储电荷值；

基于所测得的、所述电荷和所述放电作用中的至少一个的量在改变所述总存储电荷之后更新所述总存储电荷值；

基于更新的总存储电荷值来更新所述负载的运行时间；

确定所述电存储元件在第一预定时间内的平均电压；

确定所述电存储元件在第二预定时间内的电压变化；

基于所述平均电压和所述电压变化中的至少一个来验证所述负载的运行时间；

将所述电存储元件的电压变化与第一阈值比较；

基于所述电压变化与所述第一阈值的比较来确定表示所述电存储元件的总存储电荷的第一预测总存储电荷值；

将所述平均电压与第二阈值比较；

基于所述平均电压与所述第二阈值的比较来确定所述电存储元件的总存储电荷的第二预测总存储电荷值；以及

响应于所述电压变化和所述平均电压之一超过相应的第一阈值和第二阈值而基于所述第一预测总存储电荷值和第二预测总存储电荷值之一来更新所述总存储电荷值。

2.根据权利要求1所述的方法，其还包括

确定所述电存储元件是否处于充电阶段和放电阶段之一；

确定与所述充电阶段相关联的充电条件和与所述放电阶段相关联的放电条件中的至少一个；以及

基于所述充电条件来更新所述电存储元件的总存储电荷值。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，更新总存储电荷值包括计及邻近所述电存储元件的环境条件和所述电存储元件的年限中的至少一个。

4.根据权利要求1所述的方法，其还包括在所述运行时间下降至预定阈值以下时生成警报。

5.一种为具有电源的车辆监视电存储系统的方法，所述电存储系统包括电存储元件，所述电存储元件限定总存储容量并且具有协同限定所述电存储元件的总存储电荷的荷电状态，所述方法包括:

确定表示所述电存储元件的总存储电荷的总存储电荷值；

基于所述总存储电荷值来确定负载的运行时间；

通过经由电荷从所述电源对所述电存储元件充电来改变所述总存储电荷值；

基于所测得的所述电荷的量在改变所述总存储电荷之后更新所述总存储电荷值；

基于更新的总存储电荷值来更新所述负载的运行时间；

确定所述电存储元件在第一预定时间内的平均电压；

确定所述电存储元件在第二预定时间内的电压变化；

将所述电存储元件的电压变化与第一阈值比较；

将所述平均电压与第二阈值比较；

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述方法还包括：

确定所述电存储元件是否处于充电阶段和放电阶段之一；

基于所述充电条件来更新所述电存储元件的总存储电荷值。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，更新总存储电荷值包括：

计及邻近所述电存储元件的环境条件和所述电存储元件的年限中的至少一个。

8.根据权利要求5所述的方法，其还包括在所述运行时间下降至预定阈值以下时生成警报。

9.一种为具有负载的车辆监视电存储系统的方法，所述电存储系统包括电存储元件，所述电存储元件限定总存储容量并且具有协同限定所述电存储元件的总存储电荷的荷电状态，所述方法包括:

确定表示所述电存储元件的总存储电荷的总存储电荷值；

基于所述总存储电荷值来确定负载的运行时间；

通过经由放电作用使所述电存储元件向所述负载放电来改变所述总存储电荷值；

基于所测得的所述放电作用的量在改变所述总存储电荷之后更新所述总存储电荷值；

基于更新的总存储电荷值来更新所述负载的运行时间；

确定所述电存储元件在第一预定时间内的平均电压；

确定所述电存储元件在第二预定时间内的电压变化；

将所述电存储元件的电压变化与第一阈值比较；

将所述平均电压与第二阈值比较；

10.根据权利要求9所述的方法，其还包括确定所述电存储元件是否处于充电阶段和放电阶段之一；

基于所述充电条件来更新所述电存储元件的总存储电荷值。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，更新总存储电荷值包括计及邻近所述电存储元件的环境条件和所述电存储元件的年限中的至少一个。

12.根据权利要求9所述的方法，其还包括在所述运行时间下降至预定阈值以下时生成警报。