CN102412630A - 能量存储系统能量容量和能力监控 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及能量存储系统能量容量和能力监控。一种报告能量存储系统的品质的方法和设备。所述方法包括获取开路电压。所述方法还包括基于开路电压提供能量存储系统的库仑容量和库仑能力，以及基于库仑容量、库仑能力或它们的各种组合中的至少一个确定能量存储系统的能量容量和能量能力中的至少一个。

Description

能量存储系统能量容量和能力监控
技术领域
本发明总体涉及报告能量存储系统的品质的方法，具体地，涉及能够以提高车辆的操作和效率的方式报告车辆能量存储系统的能量能力和能量容量的方法。
背景技术
许多设备需要对蓄电池、电容或相关能量存储系统（ESS）的品质的准确报告，以辨别需要另外充电的时间。一种报告ESS的品质的技术包含充电状态（SOC），SOC表示系统中的电荷量。将SOC作为ESS的品质来报告的问题在于：其仅给出车辆的操作者可用的能量的百分比。因此，SOC不能准确地表示ESS的真实能力或容量，因此不能说明ESS的大小、寿命和最近操作历史。例如，SOC可能不能说明特定任务负载、驱动模式和所经历的操作循环。SOC表征的不准确度在其被并入混合动力和电动车辆的控制系统中而被放大，这些控制系统被构造成仅处理以能量单位表示的ESS的表征。
ESS状态的准确报告对最优化车辆操作很重要。受影响的车辆操作可包括充电操作、延长的电动里程的计算、再生能量捕获模式、传动装置的校准等。当计算电动车的里程时状态的不准确报告可能更加重要，因为其可能导致驾驶员过早用完原动力。不幸地，变化的驾驶风格、行为和条件导致的非常难以预料的任务负载阻碍了ESS状态的准确报告。
因此，仍然需要一种准确地报告车辆中所使用的能量存储系统中剩余的可用能量的方式。
发明内容
根据本发明的一个实施例，提供一种报告能量存储系统的品质的方法。所述方法包括获取能量存储系统的开路电压，基于开路电压提供能量存储系统的库仑能力和库仑容量，以及基于库仑容量、库仑能力或它们的各种组合中的至少一个确定能量存储系统的能量能力和能量容量中的至少一个。
任选地，确定能量存储系统的开路电压包括：确定能量存储系统的当前充电状态；计算能量存储系统的平均充电状态；以及基于平均充电状态和当前充电状态确定能量存储系统的开路电压。
任选地，所述方法还可以包括根据能量能力确定目标能量使用窗口。所述目标能量使用窗口包括最大和最小能量使用极限，从而最大和最小能量使用极限之间的区域构成合理能量使用带。
任选地，所述方法可以包括确定能量能力和能量容量两者。确定能量存储系统的能量能力可以包括：确定能量存储系统的电流-电阻补偿后电压；以及基于开路电压、库仑能力和电流-电阻补偿后电压计算能量存储系统的能量能力。确定电流-电阻补偿后电压可以包括：确定能量存储系统的电压偏移；以及基于开路电压与电压偏移之和计算电流-电阻补偿后电压。确定能量存储系统的电压偏移可以包括：确定能量存储系统的电阻；计算能量存储系统的估计电流；以及基于能量存储系统的电阻和电流确定电压偏移。
在本发明的另一实施例中，提供一种用于估计从能量存储系统接收其原动力的至少一部分的车辆的里程的方法。所述方法包括：获取能量存储系统的开路电压；基于开路电压提供能量存储系统的库仑能力和库仑容量；基于库仑容量、库仑能力或它们的各种组合中的至少一个确定能量存储系统的能量容量和能量能力中的至少一个；以及基于能量能力确定车辆的有效驾驶里程。
在本发明的另一实施例中，提供一种用于控制从能量存储系统接收其原动力的至少一部分的车辆的操作的设备。所述设备可包括控制系统，其中所述控制系统包括内存设备和控制器。所述控制器可以被编程为：获取能量存储系统的开路电压；基于开路电压提供能量存储系统的库仑能力和库仑容量；以及基于库仑容量、库仑能力或它们的各种组合中的至少一个确定能量存储系统的能量能力和能量容量中的至少一个。
任选地，所述控制器被编程为根据能量容量确定目标能量使用窗口。替换地，所述控制器被编程为根据能量能力确定目标能量使用窗口。可以在车辆中设置所述设备。
本发明还提供了如下方案：
方案1. 一种报告能量存储系统的品质的方法，所述方法包括：
获得能量存储系统的开路电压；
基于开路电压提供能量存储系统的库仑能力和库仑容量；以及
基于库仑容量、库仑能力或它们的各种组合中的至少一个确定能量存储系统的能量能力和能量容量中的至少一个。
方案2. 如方案1所述的方法，其中，确定能量存储系统的开路电压包括：
确定能量存储系统的当前充电状态；
计算能量存储系统的平均充电状态；以及
基于平均充电状态和当前充电状态确定能量存储系统的开路电压。
方案3. 如方案2所述的方法，还包括：根据能量能力确定目标能量使用窗口。
方案4. 如方案3所述的方法，其中，所述目标能量使用窗口包括最大和最小能量使用极限，从而最大和最小能量使用极限之间的区域包括合理能量使用带。
方案5. 如方案1所述的方法，还包括：确定能量能力和能量容量两者。
方案6. 如方案1所述的方法，其中，确定能量存储系统的能量能力还包括：
确定能量存储系统的电流-电阻补偿后电压；
基于开路电压、库仑能力和电流-电阻补偿后电压计算能量存储系统的能量能力。
方案7. 如方案6所述的方法，其中，确定电流-电阻补偿后电压包括：
确定能量存储系统的电压偏移；以及
基于开路电压与电压偏移之和计算电流-电阻补偿后电压。
方案8. 如方案7所述的方法，其中，确定能量存储系统的电压偏移包括：
确定能量存储系统的电阻；
计算能量存储系统的估计电流；以及
基于能量存储系统的电阻和电流确定电压偏移。
方案9.  如方案8所述的方法，其中，所述电阻包括根据电路模型算法的估计。
方案10. 如方案1所述的方法，其中，提供能量存储系统作为从能量存储系统获取其至少部分原动力的车辆的一部分。
方案11. 如方案10所述的方法，还包括：
基于能量能力确定车辆的有效驾驶里程；以及
向用户可读显示器传递该有效里程。
方案12. 如方案1所述的方法，其中，确定能量存储系统的能量容量包括：
确定能量存储系统的电流-电阻补偿后电压；
基于电流-电阻补偿后电压和能量存储系统的电荷容量计算能量容量。
方案13. 如方案1所述的方法，还包括：根据能量容量确定目标能量使用窗口。
方案14. 如方案1所述的方法，其中，能量存储系统包括多个能量存储模块，所述方法还包括基于多个能量存储模块的每一个的能量能力在多个能量存储模块之间分配所有的所命令的充电和放电功率。
方案15. 如方案1所述的方法，其中，获取开路电压是从由直接测量、根据充电状态计算、从制造商的数据接收和根据化学测试确定组成的组中选择的。
方案16. 一种估计从能量存储系统接收其至少一部分原动力的车辆的里程的方法，所述方法包括：
获取能量存储系统的开路电压；
基于开路电压提供能量存储系统的库仑能力和库仑容量； 
基于库仑容量、库仑能力或它们的各种组合中的至少一个确定能量存储系统的能量能力和能量容量中的至少一个；以及
基于能量能力确定车辆的有效驾驶里程。
方案17. 如方案16所述的方法，还包括：向用户显示车辆的有效驾驶里程。
方案18. 一种控制从能量存储系统接收其至少一部分原动力的车辆的操作的设备，所述设备包括控制系统，所述控制系统包括内存设备和控制器，其中，所述控制器被编程为：
获取能量存储系统的开路电压；
基于开路电压提供能量存储系统的库仑能力和库仑容量；以及
基于库仑容量、库仑能力或它们的各种组合中的至少一个确定能量存储系统的能量能力和能量容量中的至少一个。
方案19. 如方案18所述的设备，其中，所述控制器被编程为：根据能量容量确定目标能量使用窗口。
方案20. 如方案18所述的设备，其中，所述控制器被编程为：根据能量能力确定目标能量使用窗口。
方案21. 一种包括方案18所述的设备的车辆。
附图说明
当结合下面的附图阅读时，可以最佳地理解下面本公开的具体实施例的详细描述，其中，相同的结构由相同的附图标记指示，其中：
图1A示出采用根据本发明的至少一个实施例的能量存储系统监控的车辆；
图1B示出具有向车辆平台提供原动力的各个部件的示意表示的车辆平台；
图2是根据一个实施例的报告ESS的品质的方法的示意性示图；以及
图3是根据另一实施例的目标能量使用窗口的示意图。
具体实施方式
首先参照图1A和图1B，示出车辆1，以及被构造为向车辆提供原动力的各个部件。尽管任选地示出为小汽车，但是本领域的技术人员可以理解，可以在其他平台上提供在此公开的方法，包括但不限于：卡车，摩托车，公交车，船等。车辆可以是前轮驱动、后轮驱动或者它们的组合。ESS 5可以包括一系列能量存储装置，包括锂蓄电池，碱性蓄电池，和其他化学能量存储设备。ESS可以用于从ESS 5获取部分原动力的车辆1中，或者可以应用于本领域技术人员所能意识到的其他车辆和设备中。
除了ESS 5之外，车辆1可以包括内存设备12和控制器14。车辆1还可以包括混合动力系统控制器16、前轮组20和后轮组22、多个DC转换器24、差速器26和功率逆变器模块28，这是本领域技术人员所能理解的。车辆还可以包括内燃机18和多个传感器30，传感器30被配置为检测ESS 5的现行状态。车辆1还可以包括在此没有描述的与混合动力/电动车辆结合时变得有用的其他部件。
ESS 5可以包括多个模块，其中，多个单格电池模块的每一个包括多个能量存储单格电池5a-5h。例如，可以按照锂离子蓄电池组的形式提供ESS 5。ESS 5被配置为向车辆1供能。可行的是，ESS 5可以向车辆1的各种系统提供原动力和辅助动力，这是本领域技术人员所理解的。在此描述的方法可以应用于宏观级别，其中，确定整个ESS 5的能量能力和容量，或者在此描述的方法可以应用于单格电池级别或模块级别，其中，对构成ESS的每个单格电池和每个模块5a-5h确定能量能力和容量。
车辆1可以包括混合动力车辆，其从内燃机18获取其原动力的一部分，并且从ESS 5其原动力的一部分。替换地，ESS 5可以被设置在从ESS 5获取至少部分原动力的其他车辆1中。ESS 5还可以用于向除了车辆之外的其他设备提供能量。
在此公开的发明通过提供关于ESS5的状态的增进的信息提高了ESS 5效率和最小化必要的设计裕量。较小的设计裕量减少了成本且提高了ESS 5的性能。可以在为在系统的整个寿命中满足能量和动力输出要求所需的活性物质开销方面描述ESS 5的设计裕量。活性物质开销是生产ESS 5所必需的原材料的成本。系统的寿命进而视典型应用而定，典型应用被定义为代表性工作循环的名义能量摆动和能量使用（功率）速率。
在ESS 5的情况下，寿命与这些因素成反比。能量摆动主要由使用ESS 5的应用的需求决定，但是还必须包含对管理其操作的混合动力控制系统16的错误的容差。例如，假设的控制系统16包括传感器、状态估计算法和影响能量流入和流出ESS5且能够以+/-5%的误差知晓ESS 5的SOC的装置。如果仅在典型的能量摆动被限制于20％SOC的窗口内的情况下ESS5才能在期望的寿命持续期间输出，则操作的真实窗口必须被减小到10% SOC，以说明混合控制系统16的不准确性。替换地，ESS 5可以是超大尺寸的，以提供控制系统误差的能量缓冲。在后一种情况下，这样就造成ESS 5尺寸超大，这导致过大和过重以及额外的成本。
控制误差源分布在混合控制系统16的各部件之中，控制误差的一部分可以归因于感测硬件，而一部分归因于用于估计充电状态的算法的本质。本发明涉及后者，特别是在任何给定时间报告从ESS 5可用的能量的装置。由于基于其所消耗或产生的功率来描述和控制可连接到ESS 5的大多数设备（例如，马达、逆变器等），所以通过功率对于时间的积分最佳地定义通过它们的能量流（能量=功率×时间）。通常被报告的ESS 5变量，SOC，表示ESS 5的总容量百分比，与通过系统中其他设备的能量流的估算不一致。此外，由于简单的百分比不能说明ESS 5的相对大小，因此报告SOC仅给出ESS 5状态的不完整描述。因此，在此描述的方法和系统通过考虑ESS 5操作时的电压以能量的数量（kWh、kJ等）的形式确定能量能力和能量容量。以能量单位表示的能量能力和能量容量信息反映了实际可获得的用于做有用功的能量的量以及以热的形式损失的能量的量。能量能力也可以被称为能量状态。
能量容量在此被理解为已经被充电到其在现行操作状态下所能接受能量的最大量时的ESS5的总能量输出能力。能量容量说明发生电荷转移的电压。ESS 5的实际能量容量可以与由制造商确定的额定容量有很大的差别，原因是它可能会受到其特定的充电和放电的历史，硬件效率以及其使用时间的影响。
能量能力在此被理解为在现行状态（即，负载和截止电压可被定义为空的情况）下ESS5的可以被移除以执行实际做功的当前能量含量。能量能力是在ESS 5操作期间的任何点处的当前能量输出能力，且严格来说表示实时品质。
库仑容量在此被理解为已经被充电到其所能接受能量的最大量时的ESS 5的总能量输出能力。库仑能力是可以从ESS 5移除的ESS 5的当前电荷含量。以库伦（C）、安培秒（As）、安培小时（A-h）等表示的库仑容量和库仑能力仅涉及转移的电子的数目，而以焦耳（J）、瓦特秒（Ws）、瓦特小时（Wh）等表示的能量容量和能量能力说明转移发生的电压。所说明的电压包括热力学（可逆）分量，损失（不可逆）分量。下面详细讨论确定电压的细节。
下面参照图2，在一个实施例中，提供报告ESS 5的品质的方法的示意图。所述方法可以包括获取ESS 5的开路电压（102）。所述方法还可以包括基于开路电压提供库仑能力和库仑容量（104），以及基于库仑容量、库仑能力或它们的各种组合中的至少一个确定能量存储系统的能量能力和能量容量中的至少一个（106）。
所述方法可以包括确定ESS 5的能量能力和能量容量两者。可以根据车辆和用户的要求仅确定能量能力或能量容量，或者同时确定能量容量和能量能力。替换地，如果提供了库仑能力，则可以自动确定能量能力；类似地，如果提供了库仑容量，则可以确定能量容量。上述的各设想的各种组合也是可行的，从而所述方法和系统可以确定ESS 5的能量容量和能量能力中的任何一个或两者。如本领域技术人员所理解的，可以为能量容量提供其它系统和算法。
可以按多种不同方式计算ESS 5的开路电压均值（OCV_mean）。在一种配置中，可以直接测量开路电压。在另一实施例中，可以通过SOC计算的导数确定开路电压。此外，可以从蓄电池供应商的数据（可以按查找表的形式提供）或者从化学测试确定开路电压。计算开路电压的其他方式对于本领域的普通技术人员也是明了的，并且可以与在此公开的方法和系统联合使用。例如，可以从化学参数映射数据和等效电路模型的组合确定OCV_mean。
在一个实施例中，可以通过使用当前SOC的SOC计算来计算OCV_mean。当前SOC可以被定义为任意给定时刻ESS 5内的充电水平。SOC可以被理解为ESS 5的当前库仑输出能力，ESS 5的当前库仑输出能力被表示为当被充电到其容量的最大值时的总库仑输出能力的百分比。如下面的等式(1)所示，SOC是无量纲的量，并且是ESS 5的充电能力和充电容量的函数：
Figure 2011102854690100002DEST_PATH_IMAGE002
，其中capability指能力，而capacity指容量。 
如本领域的技术人员所理解，可以按各种方式确定当前SOC。在一种配置中，可以通过蓄电池状态估计器算法提供当前SOC。替换地，可以通过A-h积分或物理测试确定当前SOC。
现行状态被理解为表示ESS 5操作时的环境状态，除其它因素以外，尤其包括温度、使用时间和海拔高度。可以使用被配置在堆、模块或单格电池级别上检测ESS 5的电压、电流和温度的多个传感器获得现行状态。
当检测后，传感器30可以向控制器14通信现行状态，用于信号传输调整。车辆1可以包括内存设备12，其被配置为存储检测到的现行状态数据。控制器14和内存设备12可以向混合动力管控系统16报告现行状态，以依靠此信息来控制车辆1操作。
根据当前SOC计算，可以确定SOC_mean值。SOC_mean可以包括ESS的最小和最大允许SOC之间的中间点。可以根据硬件限制、制造商推荐或实验数据确定最小（SOC_min）和最大（SOC_max）SOC。下面的等式表明可以用于确定SOC_mean的两种可能方式：
 
Figure 2011102854690100002DEST_PATH_IMAGE004
，其中式（2）中for discharge指用于放电，而式（3）中for charge指用于充电。
在一个实施例中，SOC_mean可以被转换成开路电压（OCV_mean）。根据SOC_mean，假设已经建立且已知开路电压对SOC的依赖关系，从而可以将SOC_mean转换成相应的OCV_mean值。可以通过校准实验表、算法或化学映射数据的使用实现转换，还可以在其他配置中测量OCV_mean。
所述方法还可以包括确定ESS 5的电压偏移。可以在相同时间步骤中确定电压偏移和OCV_mean。在一种配置中，电压偏移（Voffset）包括ESS的电流估计（IEq）与总电阻（RTotal）的乘积。Voffset是考虑电流对ESS的影响的校准。可以根据电流估计和电阻确定ESS的Voffset：
 
Figure 2011102854690100002DEST_PATH_IMAGE006
。
除了本领域技术人员已知的其它方法外，还可以根据下面方法之一确定电流估计（IEq）。可以基于测量的流入和流出ESS 5的电流来估计该电流估计，该测量的电流从一个瞬间到下一个瞬间可能变化很大。电流估计可以表示一定量的电流，从而如果该电流被固定不变且连续应用到ESS 5，则在该电流估计下的额定电压可以与在实际的变化电流状态下的额定电压相同。在一种配置中，可在ESS 5的现行状态下提供电流估计。
在一个实施例中，电流估计可以包括ESS 5的均方根（RMS）电流。替换地，电流估计可以包括标定的时间段内的ESS 5的电流的平均。该时间段可以被调整到表示ESS 5操作的典型范围。可以在一系列的时间段上计算电流估计。可以基于ESS 5所利用的特定化学反应、操作区域、期望性能品质或它们的组合来选择用于电流估计的时间长度。还可行的是，可以使用其他方法确定电流估计，这是本领域普通技术人员所理解的。
可以按多种方式计算ESS 5的总电阻（RTotal）。总电阻（RTotal）可以包括电荷转移电阻（Rct）、欧姆电阻（Rohm）、扩散电阻（Rdiff）和它们的组合。因此，在一种配置中，总电阻（RTotal）包括Rct、Rohm和Rdiff的组合。还可行的是，在某些实施例中仅使用总电阻的某些电阻分量。可以根据等效电路模型、化学映射数据或算法计算上述电阻分量的每一个，这是本领域普通技术人员所理解的。在一种配置中，可以使用考虑现行状态的预测电路模型计算电阻分量。所述算法可以混合化学参数映射数据和至少一个预测电路模型的结果。确定电阻分量的其他方式也是可行的。电路模型算法可以说明ESS 5中提供的电压、电流和电阻元素以及输出多个电阻值，这是本领域普通技术人员所理解的。
ESS 5的电阻是动态的，且可以随时间改变。例如，电阻可受变化的化学成分、使用时间和ESS 5的生产量的影响。因此，在确定ESS 5的能量能力和能量容量的有意义的表征中，以包含这些因素的准确的方式确定ESS 5的电阻是重要的。
电流-电阻补偿后电压（Vmean）说明了ESS 5的Voffset和OCV_mean。电流-电阻补偿后电压可以包括Voffset和开路电压之和。在一个实施例中，确定电流-电阻补偿后电压可以包括确定ESS的平均开路电压和确定ESS 5的Voffset。根据平均开路电压和Voffset，可以确定Vmean。在一个可行配置中，下面的等式可以用于确定Vmean：
Figure 2011102854690100002DEST_PATH_IMAGE008
。 
一旦确定了Vmean，就可以确定能量能力和能量容量。为了确定能量能力和能量容量，必须分别提供或确定ESS 5的库仑能力和库仑容量。如果仅需确定ESS 5的能量容量，则仅需要库仑容量。类似地，仅需确定ESS 5的能量能力，则仅需要库仑能力。还可行的是，可以确定能量能力和能量容量两者，因此，可以通过在此公开的方法和系统确定和利用ESS 5的库仑能力和库仑容量。以电荷单位的形式提供库仑能力和库仑容量两者，且库仑能力和库仑容量仅表示转移的电子数目。因此，他们没有说明ESS 5内发生电子转移时的电压，并且必须包含Vmean以准确地表征ESS 5。
在一种配置中，可以根据下面的等式计算能量能力：
 
Figure 2011102854690100002DEST_PATH_IMAGE010
，其中Capability_energy是能力_能量，Capacity_coulomb是容量_库仑，present SOC是当前的SOC。
类似地，可以利用下面的等式计算能量容量：
 ，其中Capacity_energy是容量_能量，Capacity_coulomb是容量_库仑。
参照图3，在一个实施例中，所述方法包括根据ESS 5的能量能力确定能力目标能量使用窗口110。能力目标能量使用窗口包括最大能量使用极限110A和最小能量使用极限110B。所述方法可以包括控制车辆中ESS的能量充电和放电速率以保持在目标能量使用窗口110内。图1B的控制器14可以被编程为保持能量充电和放电速率在最大能量使用极限110A和最小能量使用极限110B内。所述方法还可包括将车辆1控制为以在目标能量使用窗口内的充电维持能量消耗速率114运行或在该速率附近运行。能量充电和放电速率可以被表示为随时间的能量，如曲线116所指示，其中，初始时间段116A与电荷消耗模式的操作相应，后续时间段116B与电荷维持时间段的操作相应。
在一个实施例中，初始时间段116A是指电荷消耗操作。电荷消耗模式是指在车辆被驱动时SOC或能量能力可能波动，但平均来说下降的模式。后续时间段116B是指电荷维持模式。电荷维持模式是指在车辆被驱动时SOC或ESS的能量能力可以波动，但平均来说保持在某一水平的操作模式。对于电荷维持模式和电荷消耗模式两者，可能期望限制能量能力的波动。例如，可以在电荷消耗模式下允许无限制充电，但是在电荷维持模式下允许受限制充电。通过一些再生机制，即如本领域技术人员说理解的再生制动或惯性向下滑行能量捕获来完成充电。在一种配置中，所述方法可以被配置为阻止大的随后的充电和之后的放电，在交通流量大的情况下驾驶带有再生能力的EV/HEV时或驾驶这种EV/HEV通过连绵起伏的丘陵时会遇到这种情况，此时ESS往往相当大幅度地进行循环。这种操作可能造成在一些化学方面ESS迅速老化。因此，所述方法可以包括控制电荷消耗模式和电荷维持模式以限制充电速率。
可以根据化学映射数据、硬件限制和提高ESS 5寿命和系统性能必蓄的所确定的限制来确定最大能量使用极限110A和最小能量使用极限110B。在一种配置中，最大和最小能量使用极限可以与ESS 5的寿命结束（EOL）预期能力容量极限和寿命开始（BOL）预期能量容量极限相关联。通常EOL极限和BOL极限由工作循环、环境、管理和单格电池/蓄电池化学成分和ESS硬件限制确定。根据车辆的能量使用方案，BOL极限可以比EOL极限更具限制性或更不具限制性。例如，随着ESS退化这些极限可以被拓展，以允许在EOL和在BOL具有相同量的可用于混合动力操作系统的可消耗能量。然后，一旦ESS的EOL接近时，这些极限可以被严格限制，以允许ESS的最大使用直到可以其可被替换或维修。所述方法还可以包括提供保护性最大能量使用极限118A和保护性最小能量使用极限118B，其相当于防止损坏ESS 5的缓冲。保护性最大能量使用极限和保护性最小能量使用极限可以根据单格电池的化学和单格电池操作的状态被置于适当的能量水平。在一个可行配置中，对于电荷消耗混合动力，最大118A可以在95%容量左右，而最小118B可以在10%容量左右。最大118A和最小118B可以根据ESS的状态以及ESS正在充电还是放电而变化。可行的是，最大118A的范围可以从大约20%容量至大约100%容量。类似地，最小118B的范围可以从大约10%容量至大约80%容量。然而，保护性最大和最小限制可以被标定为适合所使用的能量存储系统的类型，或者实现特定目的，诸如最大燃料经济性、单格电池长寿命等。
所述方法还可以包括基于ESS的能量能力确定车辆1的里程。可以基于能量能力计算里程，并且可以基于当前条件下推进车辆所使用的能量将该里程转换成距离单位。车辆1的控制器14被配置为向驾驶员显示以距离单位表示的里程。车辆的控制器14还被配置为在车辆的里程下降到预定阈值之下时警告驾驶员。
在一种配置中，所述方法还包括从以能量单位表示的ESS 5的容量确定容量目标能量使用窗口。所述方法还可以包括基于容量目标能量使用窗口确定ESS 5的使用时间参数。使用时间参数可以与能量存储系统的使用时间相关地进行适应以补偿旧的或再制造的ESS的限制。例如，ESS 5内的模块可以指示由于更换或其他因素造成的不断变化的减小的容量和能力，并且使用时间参数可以包括最大和最小极限的调整，以及目标能量使用窗口的调整以允许ESS 5作为整体被最佳地使用从而延长寿命。
容量目标能量使用窗口可以包括最大容量极限和最小容量极限。可以根据化学参数映射数据以及对提高ESS 5寿命或提高系统性能来说必需的所确定的其他限制来确定最大和最小容量能量使用极限。在一种配置中，最大和最小能量使用极限可以与寿命结束（EOL）和寿命开始（BOL）值相关联。
所述方法还可以包括基于多个单格电池/模块5a-5h的每一个的能量能力或容量在多个单格电池/模块5a-5h之间分配所有的被命令的充电和放电功率。在一个可能配置中，具有最高能量能力的模块被分配为最先放电，具有最低能量能力水平的模块被分配为最先再充电。替换地，所述方法可以包括对具有最高充电水平的至少两个模块放电，以及对具有最低充电水平的至少两个模块再充电。另外，所述方法可以包括根据ESS的能量能力和能量容量在放电和再充电的顺序方面的其它的优先。
车辆1可以包括控制器14。当在本文中被计算时，以能量单位表示的ESS5的能量能力和能量容量可以被实时地报告给控制器14。实时报告允许用户在车辆操作期间任何时刻准确知晓ESS 5中剩余多少能量。控制器14可以集成在车辆1的混合动力系统控制器16和其他系统中，并且向车辆的其他系统通信能量能力、能量容量和目标能量使用窗口，这允许这些系统以最大性能、效率、长寿命或其他可优化的参数操作该车辆。
在另一方面，讨论了报告ESS 5的品质的一件产品。所述一件产品包括多个可相互通信的计算机可用介质。在所述计算机可用介质的至少一个中，包括包含在其内的用于获取ESS5的开路电压的计算机可读程序代码。至少一个计算机可用介质包括包含在其中的计算机可读程序代码装置以用于根据开路电压提供ESS 5的库仑能力和库仑容量。至少一个计算机可用介质包括包含在其中的计算机可读程序代码装置以用于基于库仑容量、库仑能力或它们的各种组合中的至少一个确定ESS 5的能量能力和能量容量中的至少一个。所述一件产品还可以包括其他计算机可读介质，包括被配置执行在此公开的方法的其他步骤的计算机可读程序代码。
为了描述和阐明本发明的目的，注意到，在此参照作为参数或另一变量的函数的变量并不意在表示该变量仅是所列出的参数或变量的函数。而是，在此参照的作为的所列出的参数的函数的变量意在是开放式的，从而变量可以是单个参数或多个参数的函数。
还注意到，本文中的“至少一个”部件、元件等的表述不应该用于产生这样的推论：数词“一”或“一个”的替换使用应该被限制为单个部件、元件等。
注意到，本文中的以特定方式“被编程”、“被配置”或“被编程”以体现特定性质、或以特定的方式起作用的表述都是结构性的表述，而不是对预期用途的表述。更具体地，本文中所提及的部件“被编程”或“被配置”的方式表示部件的现有物理状态，因此，上述所提及的内容应被看做是对部件的结构特征的明确表述。
注意到，当在此使用时，类似于“优选地”、“普通地”和“通常地”的术语不用于限制所要求保护的本发明的范围或者暗示特定特征是对所要求保护的本发明的结构或功能而言关键的、不可缺少的或者甚至是重要的。而是，这些术语仅意在显示本公开的实施例的特定方面，或者强调在本公开的特定实施例中可以使用或可以不使用的替换的或附加的特征。
已经参照本发明的特定实施例详细描述了本公开的主题，但是注意到，在此公开的各种细节不应该被认为是暗示这些细节与作为在此描述的各种实施例的基本不可缺少的部件的元件相关联，即使是在特定的元件出现在说明书附图的每一个中的情况下。而是，所附权利要求应该被认为本公开的广度和在此描述的各种发明的相应范围的唯一表示。此外，明显地是，在不脱离所附权利要求限定的本发明的范围的情况下可以进行各种修改和改变。更具体地，尽管本公开的一些方面被显示为优选的或特别有利，但是可以理解，本公开没有必要限制于这些方面。
注意到，所附一个或多个权利要求使用术语“其中”作为过渡语。为了界定本发明的目的，注意到，在权利要求中引入此术语作为开放式过渡语，其用于引入一系列结构特征的陈述，并且应该以与更常用的开放式前导术语“包括”类似的方式被解释。

Claims (10)

1.一种报告能量存储系统的品质的方法，所述方法包括：
获得能量存储系统的开路电压；
基于开路电压提供能量存储系统的库仑能力和库仑容量；以及
基于库仑容量、库仑能力或它们的各种组合中的至少一个确定能量存储系统的能量能力和能量容量中的至少一个。
2.如权利要求1所述的方法，其中，确定能量存储系统的开路电压包括：
确定能量存储系统的当前充电状态；
计算能量存储系统的平均充电状态；以及
基于平均充电状态和当前充电状态确定能量存储系统的开路电压。
3.如权利要求2所述的方法，还包括：根据能量能力确定目标能量使用窗口。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述目标能量使用窗口包括最大和最小能量使用极限，从而最大和最小能量使用极限之间的区域包括合理能量使用带。
5.如权利要求1所述的方法，还包括：确定能量能力和能量容量两者。
6.如权利要求1所述的方法，其中，确定能量存储系统的能量能力还包括：
确定能量存储系统的电流-电阻补偿后电压；
基于开路电压、库仑能力和电流-电阻补偿后电压计算能量存储系统的能量能力。
7.如权利要求6所述的方法，其中，确定电流-电阻补偿后电压包括：
确定能量存储系统的电压偏移；以及
基于开路电压与电压偏移之和计算电流-电阻补偿后电压。
8.一种估计从能量存储系统接收其至少一部分原动力的车辆的里程的方法，所述方法包括：
获取能量存储系统的开路电压；
基于开路电压提供能量存储系统的库仑能力和库仑容量； 
基于库仑容量、库仑能力或它们的各种组合中的至少一个确定能量存储系统的能量能力和能量容量中的至少一个；以及
基于能量能力确定车辆的有效驾驶里程。
9.一种控制从能量存储系统接收其至少一部分原动力的车辆的操作的设备，所述设备包括控制系统，所述控制系统包括内存设备和控制器，其中，所述控制器被编程为：
获取能量存储系统的开路电压；
基于开路电压提供能量存储系统的库仑能力和库仑容量；以及
基于库仑容量、库仑能力或它们的各种组合中的至少一个确定能量存储系统的能量能力和能量容量中的至少一个。
10.一种包括权利要求9所述的设备的车辆。
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