CN104704703A

CN104704703A - 具有耦合存储设备的机动车用能量管理系统

Info

Publication number: CN104704703A
Application number: CN201380049568.6A
Authority: CN
Inventors: M·辛德勒
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2013-09-24
Publication date: 2015-06-10
Anticipated expiration: 2033-09-24
Also published as: CN104704703B; DE102012217184A1; US20150191100A1; WO2014044862A2; WO2014044862A3; EP2898586A2; EP2898586B1; US9914367B2

Abstract

本发明涉及一种机动车，其具有控制器、功率电子单元和蓄能设备，该蓄能设备包括第一电蓄能器和与该第一电蓄能器并联的或者能够并联的第二电蓄能器，使得：两个蓄能器在分别不同的荷电状态的情况下具有一个共同的基础电压；基础电压能够基本上由功率电子单元调节；以及，在控制器上可执行的预测性能量管理系统依据所述蓄能设备的预测的充电平衡而确定所述基础电压的额定指标。

Description

具有耦合存储设备的机动车用能量管理系统

技术领域

本发明涉及一种机动车，其具有至少一个控制器、一个功率电子单元和一个蓄能设备，该蓄能设备包括第一电蓄能器和与该第一电蓄能器并联的或者能够并联的第二电蓄能器。

背景技术

基于现代机动车中的一些耗电器，近来在车辆开发中，供电保障面临着新的要求。对此有人提出了较为复杂的车载电网构建，以便能够满足车辆中的能量需要。例如在文献DE 10 2009 008 177 A1中对此进行了探讨。

另外，较为复杂的车载电网构建(特别是具有部分电气化传动系的混合动力车的车载电网构建)要求昂贵的能量管理系统，以便目标明确地调节车辆中的能量流动。例如由文献US 2005/0228553 A1披露了这一点，在该文献中介绍了一种部分预见性的用于混合动力车的能量管理系统。

发明内容

本发明的目的是，介绍一种改进的机动车，其具有控制器、功率电子单元和蓄能设备，该蓄能设备包括第一电蓄能器和与该第一电蓄能器并联的或者能够并联的第二电蓄能器。

上述目的通过如权利要求1所述的机动车得以实现。本发明的有益的实施方式和发展设计可由从属权利要求得出。

根据本发明，两个蓄能器在分别不同的荷电状态下具有一个共同的耦合电压(Koppelspannung)，基础电压能够基本上由功率电子单元调节，以及，在所述至少一个控制器上可执行的预测性能量管理系统依据蓄能设备的预测的充电平衡而确定所述基础电压的额定指标。

这意味着：通过该车辆的能量管理系统，可以对偏离耦合电压的基础电压进行调节。通过功率电子单元，诸如通过直流调节器或发电机或隐含地通过在构成蓄能设备的蓄能器上的、由于放电电流(为耗电器供电)所造成的负的超电势，来实施真正的电压调整。通过能量管理系统以下述方式预先规定基础电压，即，在车辆的即将出现的使用状况中发挥出构成蓄能设备的各蓄能器的特殊优点。

根据本发明的一个优选的实施方式，这一点通过如下方式实现：所述预测性能量管理系统在车辆即将出现下述使用状况时提高基础电压，该使用状况导致一个预测的负充电平衡。

在现有的和在即将出现的负充电平衡中提高基础电压。由此，该基础电压本身在下述使用状况中由于预测的负充电平衡而得以提高，该使用状况在实时时间点体现为蓄能设备的经过均衡补偿的充电平衡。通过这种方式，蓄能器的循环(Zyklisierung)有利于使其中一个蓄能器较少循环以及使另一个蓄能器增多循环，并且是可预测地推移的。在使用特别循环稳定的蓄能器时，这一点具备优势。优选地，该循环稳定的蓄能器是在耦合电压给定的情况下具有较低相对荷电状态的蓄能器，因而这个蓄能器在提高的循环负荷作用下运行。

另外，所述预测性能量管理系统在停车状态即将出现时提高基础电压。

因此，蓄能设备的循环的量附加地向着循环稳定的蓄能器方向移动。

此外有益的是：所述预测性能量管理系统在车辆即将出现下述使用状况时降低基础电压，该使用状况导致一个预测的正充电平衡。

当车辆即将出现的使用状况显示为正充电平衡时，可以降低蓄能设备的基础电压。借此，特别是在具有本领域技术人员已知的制动能量回收功能(BER)的车辆中维持再生电势。这样，通过一个基于在施加再生电压时较低的荷电状态和较高的超电势而提高的充电电流，便提高了制动能量回收时的效率。

预测性能量管理系统通过选择和/或组合如下所述的数据源在即将经历的时段上确定蓄能设备的充电平衡：导航数据、交通信息数据、与路径相关的天气数据、车辆用户类型的识别数据、车辆-车辆-通信数据、路程频度识别数据、功率电子单元的状态数据和两个电蓄能器的状态数据如荷电状态或温度。

作为软件在一个或者多个车辆控制器上可执行的能量管理系统具有车辆传感器的、车辆执行器以及车辆通信接口的多个信息输入端。借助实时的信息情况，能量管理系统在车辆的即将经历的一定使用时间上确定对蓄能设备的充电平衡的诊断预报。能量管理系统也可以包括自学习算法。在由蓄能设备的电化学特性所表征的、确定的限度之内预先规定基础电压指标。在此，基础电压指标在第一近似中与所确定的充电平衡成反比。

作为可供车辆使用的传感器，特别可以考虑配置给相应蓄能器的电池传感器，这些电池传感器与时间相关地记录相应存储器的电压、电流和温度。

所述蓄能设备例如可以实现为：第一蓄能器设计成铅酸电池，以及第二电蓄能器设计成锂离子电池。

有益的是，这两个蓄能器的特征在于部分重叠的静止电压特征曲线，其中，在高电流比率的情况下铅酸电池在所有相对荷电状态上如同锂离子电池那样具有一种实质上较小的放电内阻，并且锂离子电池在所有相对荷电状态上如同铅酸电池那样具有一种实质上较小的充电内阻。

本发明乃是基于下列考虑：

出发点是传统的车辆车载电网，其具有一个单独的铅酸电池作为用于基础车载电网的蓄能器，其中，车辆必要时配备有微型-混合-性能，如制动能量回收功能和/或自动的发动机-停止-起动-自动化系统(MSA)。

传统车载电网的运行策略可以在于：使铅酸电池(BSB)的使用寿命最大化。在对于本领域技术人员已知的BSB-技术中，特别是应该在BSB持久性完全充电的情况下来达到这一点，也就是说在采用完全充电策略的情况下。然而为了实现利用BSB也可回收由动能所转化之电能的可能性，选择使BSB有针对性地部分放电运行，该运行会对BSB的使用寿命产生有害影响。这种情况可能在不利的运行状态中害处尤为明显，如若BSB的荷电状态附加地还通过频繁的停止阶段、通过MSA和通过在车辆停放阶段和惯性运动(Nachlauf，滑行)阶段中的过度放电而下降的话。

现代的双电池设计方案具有不同化学技术的蓄电池，例如具有铅酸电池(BSB)与锂离子电池(LiB)的组合。

在蓄能器电压中性(spannungsneutral)并联的情况下，也就是说在直接通电(galvanisch)连接的情况下，便产生一个对于各蓄能器来说共同的电压，该电压称为耦合电压。

对于具有这种蓄能设备的车辆提出了一种巧妙的能量管理系统，该能量管理系统使得BSB和LiB各自的特殊优点特别是在蓄能设备的组合中、也就是说在存在相应另一蓄能器的情况中预见性地发挥作用。

附图说明

下文将参照图1至3对本发明的优选实施例加以说明。由此可得知本发明的其他细节、优选的实施方式和发展设计。附图中示意性地示出：

图1为两个蓄能器与相对荷电状态相关联的静止电压；

图2为两个蓄能器在耦合存储系统中的静止电压水平；

图3为两个蓄能器的充电内阻特征曲线；和

图4为两个蓄能器的放电内阻特征曲线。

具体实施方式

根据一种实施例，机动车的车载电网除了功率电子单元如发电机或直流调节器以及内燃机用的起动器之外还包括至少一个控制器和耗电器。在车载电网中至少两个并联的或者可以并联的电能蓄能器既可用作电源也可用作能耗。它们可以具有直接的通电连接，也就是说，各蓄能器能够持久地并联运行，或者在两个蓄能器之间可以有一个转换单元，以便将它们并联。在此，在蓄电器之间可以使用电压耦合元件，如直流调节器、断路开关、继电器等。在此，该实施方式主要是针对并联结构设计的两个蓄能器。

此外还考虑包括两个并联的蓄能器的系统，该系统本身也称为耦合存储系统。

另外，两个蓄能器之一设置有电池传感器，优选两个蓄能器均设置有电池传感器，其中，所述传感器接入数据通信系统诸如车辆的数据总线系统。传感器与时间相关地测定蓄能器的电压、电流和温度。因此，通过电池传感器或通过车辆的控制器能够以相应蓄能器的由两个蓄能器的相应充电电流和放电电流构成的电流的时间积分的形式来确定在蓄能设备运行期间相应蓄能器的荷电状态和蓄能设备的荷电状态。这一点对于预测耦合存储系统的充电平衡是很重要的。所述预测由可以在车辆控制器上运行的能量管理系统(EM)实施。该能量管理系统称为预测性能量管理系统。

两个蓄能器中的每一个均具有一个与蓄能器的相应的相对荷电状态关联的静止电压特征曲线U_r，参见图1。其示出的是第一蓄能器的静止电压特征曲线(1)和第二蓄能器的静止电压特征曲线(2)。两个蓄能器的情况如下：基本上在相对荷电状态的整个区域上两个蓄能器的静止电压特征曲线至少部分地重合。这一点可以从包括由第一蓄能器覆盖的第一电压区域(3)和由第二蓄能器覆盖的第二电压区域(4)的图2中看出。这意味着：蓄能器分别有这样一个荷电状态范围，相应静止电压特征曲线的一个电压区域配置于该荷电状态范围，该电压区域为两个蓄能器所共有。另外这意味着：一个蓄能器有这样一个荷电状态范围，相应静止电压特征曲线的一个电压区域配置于该荷电状态范围，另一个蓄能器不覆盖该电压区域；以及，一个蓄能器有这样一个荷电状态范围，相应静止电压特征曲线的一个电压区域配置于该荷电状态范围，另一个蓄能器同样覆盖该电压区域(图2中加阴影的面积)。

两蓄能器分别具有一个与荷电状态相关的充电内阻特征曲线和一个与荷电状态相关的放电内阻特征曲线。内阻用R_i表示。第一蓄能器的充电内阻特征曲线(图3中的5)基本上在从0％荷电状态(SoC)(state-of-charge)至100％Soc的整个相对荷电状态范围中向着较高阻抗的方向位于第二蓄能器的充电内阻特征曲线(图3中的6)上方。在电流比率高的情况下，放电内阻特征曲线表现为逆转，就是说，第一蓄能器的放电内阻特征曲线(图4中的7)基本上在整个相对荷电状态范围中位于第二蓄能器的放电内阻特征曲线(图4中的8)下方。特别是100至200A以上的电流称为高电流比率。

所描述的内阻特征曲线相对位置可以在相对荷电状态范围的边缘区域内、也就是说在和大约在0％以及在和大约在100％的荷电状态(state-of-charge，SoC)的情况下具有反常性，该反常性在这些边缘区域内显示出与所描述的主要延伸走向不同的延伸走向。本发明的优点和效果保持不受这些反常性的影响，因而所述反常性不限制本发明。例如，作为例子可以提及在作为第一蓄能器的铅酸电池的情况中放电内阻特征曲线相对荷电状态0％的剧烈上升，该上升特别是在电流比率低的情况下可能相对荷电状态0％向着较高阻抗的方向超过作为第二蓄能器的锂离子电池的放电内阻特征曲线。然而铅酸电池的放电内阻特征曲线基本上向着较高阻抗的方向在锂离子电池的放电内阻特征曲线的放电内阻特征曲线下方延伸。

另外，对阻抗特征曲线的考察还涉及这样一个温度范围，该温度范围在应用于汽车制造的情况中被视为用于蓄能器的典型的温度范围，也就是说-20℃至约+60℃。

可以举例如下：对于作为无一般性限制的蓄能器的耦合存储系统的预测性能量管理系统，湿式工艺技术(Nasstechnologie)或者AGM工艺技术的铅酸电池(BSB)作为静止电压水平在10.5伏至约13.0伏的第一蓄能器以及锂离子电池(LiB)作为第二蓄能器。LiB例如由四个静止电压水平为10.4伏至14.0伏的电化学氧化还原系统的电池磷酸锂铁(LiFePO₄)/石墨、由四个静止电压水平为12.6伏至16.4伏的电化学氧化还原系统的电池锂-镍-锰-钴(Li-N_xM_yC_z)/石墨或者由六个静止电压水平为12.0伏至15.6伏的电化学氧化还原系统的电池锂-镍-锰-钴(Li-N_xM_yC_z)/锂-钛酸盐(Li_xTi_yO_z)组成。第二蓄能器也可以设计成超级电容器。

另外，并不限定于所示/所述的变型方案之一，对于耦合存储系统的预测性能量管理系统也可考虑具有磷酸锂铁/石墨系统的LiB的构造设计。在此提出了具有示例性的LiB的额定容量为5至20Ah以及BSB的额定容量为70至90Ah的系统。

在所述耦合存储系统中，在所有的运行时间点由于直接的通电连接而存在相同的电势，该电势称为耦合电压。这个电压可以与能量管理系统预先规定的额定电压不同。额定电压指标称为基础电压。

BSB在约0％至100％的荷电状态范围内具有一个约10.5伏至13.0伏的静止电压范围。LiB在约0％至80％的荷电状态范围内具有一个约10.4伏至13.2伏的静止电压范围，其中约25％至80％的整个荷电状态范围近乎在13.2伏的静止电压水平中。在13.0伏的静止电压中LiB的荷电状态大约在15％。

另外，BSB在约75％至100％的荷电状态范围内具有一个约12.6伏至13.0伏的静止电压范围。耦合存储系统的最大充电电压在无一般性限制的情况下为14.80伏。LiB在约0％至80％的荷电状态范围内具有一个约10.4伏至13.2伏的静止电压范围，其中约25％至80％的整个荷电状态范围近乎在13.2伏的静止电压水平中。在BSB的情况中，在从静止电压水平以上400至500mV起的超电势的情况下显著地出现电池充电，在LiB的情况中大约从静止电压水平以上的30至50mV的超电势起。

耦合存储系统相应地以在耦合电压约为13.0伏(就是说在BSB的荷电状态约为95至100％时和在LiB的荷电状态约为15％时)的运行状态中构成系统的存储特性为基础，依据经过调节的基础电压U_B近似地以及在常温例如室温下显示出下列状态：

·14.8伏≥U_B≥13.4伏：对LiB强力充电(充电电流约＞25A)，对BSB充电

·13.4伏≥U_B≥13.2伏：对锂离子电池大量充电(约5A＜充电电流＜25A)，对AGM电池轻微充电(充电电流约＜5A)

·13.2伏≥U_B≥13.0伏：几乎仅仅使LiB放电

·13.0伏≥U_B≥0伏：使两个蓄能器都放电

在此需要将基础电压与耦合电压区分开：耦合电压是两个蓄能器的由耦合存储系统共同产生的电势。而基础电压是从外部可施加的和可引导的电势。

通过功率电子单元、优选一台或者多台作为发电机工作的电动机如车辆发电机来引导基础电压，就是说预测性能量管理系统的额定电压指标。作为发电机以外的可选方案，例如直流调节器将额定电压指标转换为基础电压。

在此，由控制器给发电机的调节器(从它继续出发)输送一个额定电压指标。通过控制器的重复的额定电压指标由发电机输送基础电压。在作为控制器上的软件实行的车辆预测性能量管理系统的范围内，根据确定的、用于即将经历的、称为观察时段的时段的充电平衡实现控制器的额定电压指标。优选地，所述即将经历的时段与独特地作用在充电平衡上的车辆的使用区段(例如路段)相吻合。

为了重复地修正额定电压指标，以时间上的重复率实施对充电平衡的确定以及与此相关联的额定电压的预定指标。调节目标是在包括即将经历之时段的一个时段上的经过均衡补偿的充电平衡。因此充电平衡的均衡补偿的事实在这个意义下首先是可以回顾确认的。特别是因此将该能量管理系统称为预测性的。

施加额定电压的时段称为控制时段。根据能量管理系统的预测，控制时段在时间上位于观察时段前，在必要时也位于观察时段开始时。通过时间上的重复，对在此期间的调节目标的完成情况进行检查并且必要时例如在能量消耗出乎意料地高或低时对额定电压指标进行调整。能量消耗内的偏差例如可能通过行驶性能出乎意料的变化或者出乎意料地高强度使用耗电器而发生变化。

根据这个实施例，通过耦合存储系统的前瞻性的能量管理系统，与时间相关地以这样一种方式选择基础电压，其能够在尽可能所有的运行阶段中利用蓄能器BSB和LiB两种技术的优点。

在此，是以这样一种车辆为出发点，该车辆特别是具有制动能量回收(BER)功能和自动的发动机-停止-起动-功能(MSA)。

在BER中，通过由发动机的驱动轴短时地获取提高的扭矩而实现在短时间内提高功率电子单元输出端上的电压。在此，所述短时间内的获取是指牵引阶段和制动阶段，在这些阶段中，发动机在无自身驱动的情况下通过车辆的动能被连带牵引。代替在车辆制动装置内将动能转换为热量，可以将多余的动能转换为电能并存储在耦合存储系统中。耦合存储系统的电流吸收越有利，就能够越高效地实施这种转换。

在功能MSA中，内燃机在连续的行驶运行期间在车辆停止阶段中(例如在交通信号灯的红色阶段中)关机并且在下一个行驶阶段开始时自动重新起动。

基本上以充电平衡的准则为基础实现电压指标预设，也就是说要调定的基础电压，所述充电平衡根据车辆的实时行驶状态以及根据预测性能量管理系统的车辆的未来行驶状态而确定。

耦合存储系统的能量管理系统的运行策略的基础是：在充电平衡负值越大的情况下，控制器预先规定的基础电压就越高。作为范例可以列出13.3至13.6伏的电压。因此在具有负充电平衡的行驶状况中防止了：由于带有耦合存储系统的放电和随后的由于起动的高电流负载的通常的发动机-停止-阶段实施如下高程度的BSB放电，即在热起动期间在车载电网中可产生不稳定的电压水平。该情况的缘由是：在出自耦合存储系统的高电流负载中耗用电流主要出自BSB，这一点在该实施方式中是因为与LiB相比BSB的放电内阻较小之故。因此，只有在LiB的荷电状态根据本领域技术人员熟知的静止电压特征曲线位于约0至5％的最低限度以上时才能够实现通过LiB的电压支持功能。

特别是在MSA功能的发动机-停止-阶段在时间上频繁发生(累积)时，随着后继的热起动产生充电平衡为负的行驶状况。这特别是涉及到城市占很大部分的那些行驶路程。

预测的EM例如通过输入的导航数据、也就是说通过即将出现的行驶路线来识别这样的频繁发生(累积)。即将出现的行驶路线的市内部分可以相对即将出现的行驶路线的郊外部分用作一个参数α，以便为了保护蓄能器免受持久的过电压的影响(在说明的系统中示范性地为14.8伏)在根据参数α的线性关联中对一个参考电压(在所说明的系统中示范性地为13.0伏，在图2中向着增加的静止电压的方向位于加阴影的平面的上部边缘上)与一个最大允许的电压值(本身也就是最大电压)之间的基础电压进行调节。

交通信息数据例如RTTI(real time traffic information)用作所述预测性能量管理系统的另一个数据源。如果例如在一个即将出现的路线上报告有交通阻塞(与郊外或市内无关)，则预测的EM将基础电压的额定指标向上设置。例如可以根据一个参数β实现这一点，该参数指示即将出现的行驶将由于交通堵塞而以何种程度(以怎样的份额)延长。

还可以在极端的温度条件下通过预测的EM识别出负充电平衡。如果在极端的外部温度条件开始行驶，参考电压与最大电压之间的基础电压便提高一个参数γ，该参数与外部温度同参考温度值的温差相关联。极端的外部温度应该是基于由于车辆内的加热系统、通风系统和空调系统而提高的要求。另外，两个蓄能器的能量效率和功率效率在极端温度下会受到不良影响。

例如耦合电压通过在负充电平衡行驶之前对基础电压的调节而从13.0伏升高到13.3伏，为的是能够对所述负充电平衡在其出现之前进行均衡补偿。这一点是有益的，因为在负充电平衡的行驶中通过BER产生的再生能量不能补偿所要求的能量消耗。

在这种情况中，提高的基础电压用于提高或保持耦合存储系统的荷电状态。由此发生的、对于通过LiB的随着荷电状态上升而上升的内阻的再生效率的微弱的反作用是微不足道的。尽管有利于再生效率的降低的荷电状态占优势，但是由于以这个情况为依据的负充电平衡的起始位置的原因，显而易见地无法通过再生的能量补偿增加的放电。

由此提高基础电压导致车载电网内的电压水平的稳定并且导致在仅仅微弱降低用于再生的电势的情况下提高功能MSA的可用性。另外，提高的荷电状态在结束行驶运行时用作用于过渡到车辆的静止状态的能量储备。这一过渡称为惯性运动并且根据车型在结束行驶运行后需要2Ah以内的数量级。

相反，持久地调定13.3伏的基础电压指标对于系统来说可能是不利的，该基础电压并不限定于负充电平衡的行驶状况，因为这一点造成LiB的缓慢的完全充电。这一情况将会产生无效率的再生电势，因为LiB的电流吸收能力在荷电状态增加时上升，而可使用的超电势则由于静止电压的上升附加地下降。

对惯性运动能量的诊断预报的需求越高，则导致用于在行驶期间提供耦合存储系统中的能量储备的、需调节的基础电压就越高。在行驶期间或者接近行驶结束时不提高基础电压的情况下，在LiB可能放空和BSB部分放电的情况下实施从耦合存储系统中用于惯性运动的能量消耗。这样便导致BSB的增多的循环，该增多的循环基于其比较短的循环寿命之故而加速地致使BSB老化和磨损。为了保障耦合存储系统的高可用性，必须保护BSB防止过量的循环。

换言之，提高基础电压保障了在LiB中准备好能量，该能量预期在以后的时间点(例如在惯性运动时)取自LiB、而不取自BSB充电。这意味着：(通过施加预先规定的基础电压)预测引起的耦合电压的提高导致在耦合存储系统本身内在出现负充电平衡时由LiB承担耦合存储系统的循环负荷。在此需注意的是：比BSB放电内阻更高的LiB放电内阻在比热起动小的放电电流的情况中与如下事实并不冲突：如果以所叙述的方式实现提高的基础电压的作用的话，首先由LiB(并且不是BSB)提取这个放电电流。

在BSB上首先导致该BSB放电的负的超电势的建立是以LiB上的负超电势的一定高度为前提，该高度超过BSB的静止电压与施加的基础电压之间的电势差。换言之，在发生铅电池大量放电之前，在已有的放电电流中这个电势差在LiB的放电内阻上可以下降。从一个在所选择的系统中大于约100A的高电流(例如热起动电流)起在LiB的放电内阻上如下程度地产生一个电压降，即耦合电压导致BSB上的负的超电势。在这种情况中与LiB相比BSB更低的放电内阻起了作用，使得热起动电流的(其他的)主要部分由BSB承担。在此，LiB以其较高的放电内阻和热起动电流的较少的电流份额支持BSB的电压。

另外，需要注意的是：由于在LiB上通过再生电压附加地施加的电势差减小以及基于前述的充电之故充电内阻提高，提高的基础电压在行驶运行中导致再生电势的效率较低。

另外，用于耦合存储系统的预测的EM的运行策略的基础是：充电平衡的正值越大，控制器预先规定的基础电压就越低。在选择的实施例中一直将电压降低到13.0伏的值。因此在具有正充电平衡的行驶状况的情况下，在该行驶状况中典型地预期有大量的再生能量，防止LiB的荷电状态向着增加的荷电状态上升到这样的程度，而使再生效率下降。基础电压的降低提高了LiB的放电电流，因此可以卸去发电机的负荷。卸去发电机负荷的结果便是降低燃油消耗和提高车辆的CO₂平衡。

特别是在时间上频繁发生(累积)另外比较长的推进阶段的情况下产生具有正充电平衡的行驶状况。这种情况首先涉及的是长时间的高速公路行驶。在此，具有随后热起动的发动机-停止-阶段是不可能的，而适合于再生的、较长的无需控制节气门的行驶阶段(例如在一个车队中的行驶)是可能的。

因为升高的温度激活充电反应，所以随着LiB的温度的升高可以使基础电压进一步下降。

下降的基础电压导致卸去功率电子单元的负荷。另外，耦合存储系统对即将出现的再生阶段做好准备，在这些再生阶段中可以有效地利用LiB的充电接受能力。这一点的基础是高的超电势，该超电势与基础电压相比造成再生阶段中的电压升高。

对于所示出的实施方式来说共同之处是：耦合存储系统借助测得的预测结果的运行处于本文的前面部分。另外，说明了一些不同的实例，这些实例列出对这样一个对于耦合存储系统的运行重要的预测结果的确定并且非明确地与作为次级铅酸电池的第一蓄能器的构造设计和作为次级锂离子电池的第二蓄能器的构造设计或者与具有MSA和BER的车辆相关联。

借助一个电池传感器或者多个电池传感器(本身也就是电池传感器机构)可以测定一个存储器/多个存储器的温度。温度对于可实现的充电功率和可实现的放电功率(本身也就是功率状态)具有本质性的影响，所述放电功率可以通过预先规定的综合特性曲线存储起来。以存储器的所确定的、实时的有效功率为基础，通过EM确定额定电压指标，也就是说，确定必要的基础电压，以便实现充电平衡的所期望的即将出现的变化。对功率状态的确定除了如温度、电流和电压的实时的参量之外，还可以附加地涉及在较长的时段上测得的和计算出的数据如内阻和/或可利用老化系数加权评估的循环次数。由此可以实现对有效功率的以及因此对必要的基础电压的一种更加准确的预测。

通过导航数据提供有路程线路规划。该路程线路规划在有益的发展设计中可以与实时的交通信息数据，例如通过RTTI和/或车对车通信(Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation)连接。另外，可以在最简单的意义上通过外部温度测量和/或在线通信利用天气数据，因为例如强降水会明显地影响到所预期的交通状况。这样，对沿着路程线路规划的、在其预期的状况(Profil)方面不同的区域加以确定。例如这是市内典型的Stop&Go(停车与起步)交通、在接近市区范围的松快的城市交通、在驶离城市时的长途交通以及最后重新在具有交通静寂区域内终止的城市交通中的细分。可以为每个区域指定一个基础电压额定指标，例如为市内典型的Stop&Go交通指定13.6伏，为松快的城市交通指定13.2伏以及为城市间指定13.0伏。

也可以简单方式反应实施相应的区域识别(Sektorerkennung)(也称为路程状况识别)，例如当不知道任何导航路径时。在这种情况下，可以利用通过对最新的运行时间内的车速取平均值的路程识别。为了保障稳定的调节特性，对此，数分钟范围内的消抖时间是相宜的。为了更快速的识别情况的变化，可以附加地包含一个变化梯度。例如90km/h的平均速度表明是额定电压指标相应下降的长途交通。如果平均速度迅速均匀地降低到50km/h并被保持了消抖时间，EM就可以推迟取平均值并直接将区域识别转换到“居民点(Ort)”上，因为估计已经驶入了一个居民点。为了避免误识别，例如由于刚刚被超车的缓慢的道路使用者，将消抖时间设定在30秒范围内的数值上。

另外，可以通过EM的其他的反应算法对区域识别进行调整。对此的一个实例是预期的松快的城市交通，然而该松快的城市交通由于未经由交通信息获知堵塞之故而发展成严重的Stop&Go-交通。在这种情况下，路程状况依评估逻辑被重新评估为具有相应提高的额定电压指标的Stop&Go-交通。

另一个影响区域评估的因素是车辆驾驶员的行为。对此，区别例如可以在MSA-功能的使用当中或者制动行为当中，例如，短促、强力的制动过程对比于预见性的“缓慢滑行到停止”。在区域计算时使用在充电平衡中随之产生的不同。对此的基础是EM的自学习算法，这些算法学会重要的驾驶员行为方式。由于算法对识别出的驾驶员进行评估，提供不同驾驶员状况特征的现代车辆可以实现一种更好的学习功能，可通过关键词或者菜单以驾驶员认证方式选择出驾驶员状况特征。

同样，也对功率电子单元的或者发电机的数据进行检测。另外，是以发电机为出发点。如果其状态仅仅允许某一限制的有效功率，那么例如可以向蓄能器中输入不多的再生能量。已经在荷电状态控制由于下降的荷电状态采取在提高额定电压指标的意义上的相应措施之前可以通过提高基础电压对发电机加以考虑。

同样可以由蓄能器的和功率电子单元的已知的电流计算出车载电网能量需求(Energiebordnetzbedarf)的大小。该车载电网能量需求根据车辆内所使用的耗电器而发生变化，其中，特别是电加热具有很高的能量需要。在路程评估中以指定对于MSA-停止-阶段必要的能量的形式连同考虑预期的车载电网电流。

依据目的地和/或驾驶员而定，同样可以使用学习功能，这些功能在需要的能量的意义上学习典型的停车时间和停车使用行为。因此可以为某一行驶距离的最后区域确定直到行驶结束应准备好的荷电状态，该荷电状态是必需的，以便能够从第二蓄能器供应停车状态或者静止状态的车辆内的能量需要。特别高强度的停车使用(例如收听收音机)或者例如在机场较长时间的停车状态或车辆的多天停放提高了用于停车状态的能量需要(例如经过较长时间起作用的静态电流)。可以通过算法学会其识别方法。在此有益的是与驾驶员状况特征和/或导航目的地相结合。

总之，预测性能量管理系统与耦合存储系统相结合能够利用构成耦合存储系统的蓄能器的特殊优点。它可以应用在额定电压水平为14伏至48伏的耦合存储系统上。

对于构成耦合存储系统的各蓄能器的特殊优点的目标明确的和预见性的利用实现了车载电网的高稳定性和可用性，同时通过提高再生效率、及早卸去发电机负荷和强化利用多个MSA-停止-阶段而降低整车的燃油消耗和CO₂排放。

另外，预测性能量管理系统具有延长BSB使用寿命的效果。另外，目标精确地利用耦合存储系统也使得针对要选择的蓄能器容量而言经济地设计系统成为可能。

Claims

1.机动车，其具有控制器、功率电子单元和蓄能设备，该蓄能设备包括第一电蓄能器和与该第一电蓄能器并联的或者能够并联的第二电蓄能器，

其特征在于：

-两个蓄能器在分别不同的荷电状态下具有一个共同的耦合电压，

-基础电压能够基本上由所述功率电子单元调节，以及

-在所述控制器上可执行的预测性能量管理系统依据蓄能设备的预测的充电平衡而确定所述基础电压的额定指标。

2.如权利要求1所述的机动车，其特征在于：

-所述预测性能量管理系统在预测的充电平衡为负的行驶状况即将出现时提高所述基础电压。

3.如权利要求1或2所述的机动车，其特征在于：

-所述预测性能量管理系统在预测的充电平衡为正的行驶状况即将出现时降低所述基础电压。

4.如前述权利要求之任一项所述的机动车，其特征在于：

-所述预测性能量管理系统在停车状态即将出现时提高所述基础电压。

5.如前述权利要求之任一项所述的车辆，其特征在于：

-所述预测性能量管理系统通过选择下列数据源在即将经历的时段上预测所述蓄能设备的充电平衡：导航数据、交通数据、车辆用户类型的识别数据、车辆-车辆-通信数据、路程频度识别数据、功率电子单元的状态数据和两个电蓄能器的状态数据如荷电状态或温度。

6.如前述权利要求之任一项所述的车辆，其特征在于：

-第一电蓄能器配置有第一电池传感器，以及

-第二电蓄能器配置有第二电池传感器。

7.如前述权利要求之任一项所述的车辆，其特征在于：

-第一电蓄能器为铅酸电池，以及

-第二电蓄能器为锂离子电池或超级电容器。