CN105437992B - 带能量存储系统的车辆推进系统及控制其操作的优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明题为“带能量存储系统的车辆推进系统及控制其操作的优化方法”。本文公开了一种用于控制从车辆推进系统的能量存储系统向DC总线供应功率的控制系统。该控制系统包括控制器，对其进行编程以监测能量存储系统的多个能量存储单元的实时运行参数，获取多个能量存储单元的降级模型，并在车辆推进系统的实时运行过程中，基于所述降级模型优化多个能量存储单元的使用。

Description

带能量存储系统的车辆推进系统及控制其操作的优化方法

技术领域

本发明的实施例通常涉及用于混合动力汽车和电动汽车的电驱动系统，并且更具体地，涉及用于具有一个或多个能量存储装置以及一个或多个机电装置的混合动力汽车和电动汽车的车辆推进系统，以及所述车辆推进系统的控制操作的优化方法。

背景技术

纯电动汽车使用存储的电能来驱动电机，能推动车辆并且还可操作辅助驱动装置。纯电动汽车可使用一个或多个存储电源。例如，第一存储电源可用于提供更持久的电能，而第二存储电源可用于提供更高功率的电能，用于，例如加速，第一和第二电源中的一个或全部能够通过再生制动进行充电。

混合动力汽车可组合内燃机与由能量存储装置，如动力电池，驱动的电机来推动车辆。这种组合可通过使内燃机和电机分别在相应的提升效率范围内运行，以提升整体燃油效率。例如，电机开始加速时可能比较高效，而内燃机在恒定发动机运转的持续时间内，例如在高速公路驾驶中可能比较高效。具有提高初始加速度的电机允许混合动力汽车中的内燃机更小，更省油。

虽然已经开发了用于纯电动汽车和混合动力电动汽车的推进系统配置，以包括多个能量存储源来增加能量或功率密度，以及多个功率电源来获得所期望的推进输出，但是将这些能量存储源和电源集成到推进系统中增加了整体尺寸、重量以及该系统的成本。例如，为了确保能在车辆的期望寿命内维持性能的最低水平，电池往往尺寸过大，以减少功率和循环应力。此外，实施过度的热量管理控制措施，以帮助减少对电池的热应力。这两种方法都增加了车辆的整体尺寸，提高了制造成本，并增加了能量存储系统的运行成本。

传统的用于混合动力汽车和电动汽车的能量存储单元的设计和实施，对系统中的能量存储单元或电池的降级速率几乎没有控制。已知电池寿命的预测是离线执行使用基于物理学的模型来预测各种单独的降级机制。这些实验模型可考虑到固体电解质中间相(SEI)抗性增长和容量衰减，SEI增长的化学反应路径，由于高速充电/放电而发生的粒子断裂，或单个电池工作周期的电化学状态。然而，迄今为止，已知的模型并不预测将实际容量衰减与实验数据相关联所需的启动后裂纹扩展，并缺少预测任意电池工作周期的能力。

此外，电池的离线寿命测试技术通常是以加速方式执行，其中将多次循环压缩到比电池正常运行期间所经历的更短时间周期内。因此，使用加速老化测试开发的经验模型可能不能准确地说明电池在实时、实际应用中的时间相关响应和循环相关响应之间的相互作用。

除了能量存储单元的运行，混合动力和电力系统的系统效率也受驱动系统的DC链路电压的影响。一种用于确定DC链路电压的已知技术，使用综合模型计算DC链路电压，对于特定的车辆推进系统配置减少了电机和逆变器的损耗。使用这种综合模型耗费时间，并且导致硬件开发昂贵。而且，这种方法依赖于模型的准确度，且对于不同系统组件和运行模式难免不够鲁棒。另一种用于确定DC链路电压的技术，使用电机系统效率图搜索最小损耗的电压电平。由于这种技术依赖于直接查表，所以所有输入噪声都会出现在输出电压命令上。此外，查表是静态的且没有将系统动态特性考虑在内。因此，由于电压命令的延迟，突然负载变化可引起电机转矩的无法令人满意的响应性能。综合模型同样未能作出令人满意的响应，通常使电压命令增加预定裕量以适应任何不确定的变化。然而，这种预定裕量经常产生无法令人满意的响应；因为过大的裕量会牺牲系统的效率，而过小的裕量将不能满足所需的动态响应。

如上所述，用于配置混合动力或电动推进系统以使用多个能量存储源以及一个或多个功率电源运行的已知技术依赖于实验确定的模型和不考虑实时、实际系统动态性与运行条件的静态数据。因此，这些已知技术的使用降低了推进系统单个组件的运行效率和燃油经济性，除此之外，还降低了系统的整体效率。

因此，人们希望提供一种电动和/或混合动力推进系统，该系统提高了系统的整体效率并优化了能量存储单元的运行和寿命，同时允许推进系统能够以较低的成本进行制造。

发明内容

根据本发明的一个方面，公开了一种用于控制车辆推进系统的能量存储系统向DC总线供应功率的控制系统。该控制系统包括控制器，对其进行编程以监测能量存储系统的多个能量存储单元的实时运行参数，获取用于多个能量存储单元的降级模型，并在车辆推进系统的实时运行过程中，基于所述降级模型优化多个能量存储单元的使用。

根据本发明的另一个方面，一种用于向车辆推进系统的DC总线供应功率的方法包括，在第一时间内监测能量存储系统的多个能量存储单元的运行参数，和在第二时间内获取用于所述多个能量存储单元的降级模型，以及基于第一用户输入和预定车辆工作周期中的至少一个来确定车辆推进系统的第一未来功率需求。该方法还包括基于所述第一未来功率需求、在第一时间被监测的实时运行参数，以及降级模型来限定位于多个能量存储单元之间的第一功率分配，降级模型基于第二用户输入和预定车辆工作周期中的至少一个来确定车辆推进系统的第二未来功率需求，并基于第二未来功率需求、在第二时间被监测的实时运行参数以及降级模型来限定多个能量存储单元之间的第二功率分配，其中所述第二功率分配不同于第一功率分配。

根据本发明又一个实施例，车辆推进系统包括耦合到DC总线的第一双向转换器和包括第一能量存储单元和第二能量存储单元的能量存储系统，其中第一能量存储单元耦合到第一双向转换器组件。车辆推进系统还包括经编程以确定车辆推进系统的未来功率需求的控制器，基于所述第一和第二能量存储单元的实时运行参数及第一和第二能量存储单元的降级模型确定能量存储系统的多个功率分配，并且控制所述第一双向转换器基于所述多个功率分配的相应功率分配从第一能量存储装置向DC总线传送功率。多个功率分配在车辆推进系统的实时运行过程中，基于未来功率需求和降级模型优化第一和第二能量存储单元的使用。

各种其它特征和优点将从以下详细描述和附图中变得显而易见。

技术方案1：一种用于控制从能量存储系统向车辆推进系统的DC总线供应功率的控制系统，所述控制系统包括控制器，所述控制器编程为：监测所述能量存储系统的多个能量存储单元的实时运行参数；获得所述多个能量存储单元的降级模型；以及在所述车辆推进系统的实时运行期间，基于所述降级模型优化所述多个能量存储单元的使用。

技术方案2：如技术方案1所述的控制系统，其中所述控制器被编程为：基于用户输入和预定车辆工作周期中的至少一个确定车辆推进系统的未来功率需求；并且在车辆推进系统的实时运行期间，基于所述未来功率需求和降级模型优化所述多个能量存储单元的使用。

技术方案3：如技术方案2所述的控制系统，其中经编程以优化所述多个能量存储单元使用的控制器，编程为：限定所述多个能量存储单元之间的功率分流，所述功率分流包括车辆推进系统在多个能量存储单元之间的未来功率需求分配；并且实时迭代调整功率分流以使车辆推进系统的性能和多个能量存储单元的运行寿命中的至少一个最大化。

技术方案4：如技术方案3所述的控制系统，其中经编程以优化所述多个能量存储单元使用的控制器，被编程为运行功率分流算法，其限定了多个能量存储单元的每个能量存储单元的功率分流系数。

技术方案5：如技术方案3所述的控制系统，其中所述控制器还被编程为选择性地运行双向DC-DC转换器，以使所述多个能量存储单元的第一能量存储单元根据调整的功率分流向DC总线供应功率，所述双向DC-DC转换器在第一能量存储单元和所述DC总线之间耦合。

技术方案6：如技术方案3所述的控制系统，其中所述控制器还被编程为：监测所述多个能量存储单元的实时充电状态(SOC)；监测所述多个能量存储单元的实时健康状态(SOH)；并且确定多个能量存储单元的实时最大功率可用。

技术方案7：如技术方案6所述的控制系统，其中所述控制器还被编程为：确定按照功率分流运行是否违反至少一个系统约束；并且如果按照功率分流运行会违反至少一个系统约束，则修改所述功率分流；以及如果按照功率分流运行不会违反至少一个系统约束，则预测由运行于功率分流处导致的多个能量存储单元的SOC变化和SOH变化。

技术方案8：如技术方案7所述的控制系统，其中所述控制器还被编程为运行多目标优化算法，其基于预测的SOC变化和预测的SOH变化生成多个能量存储单元的调整功率分流。

技术方案9：一种用于向车辆推进系统的DC总线供应功率的方法，该方法包括：在第一时间和在第二时间监测能量存储系统的多个能量存储单元的运行参数；获取多个能量存储单元的降级模型；基于第一用户输入和预定车辆工作周期中的至少一个来确定车辆推进系统的第一未来功率需求；基于第一未来功率需求、在第一时间被监测的实时运行参数和降级模型来限定多个能量存储单元之间的第一功率分配；基于第二用户输入和预定车辆工作周期中的至少一个来确定车辆推进系统的第二未来功率需求；以及基于第二未来功率需求、在第二时间被监测的实时运行参数和降级模型来限定多个能量存储单元之间的第二功率分配，其中所述第二功率分配不同于第一功率分配。

技术方案10：如技术方案9所述的方法还包括：在第一时间确定所述多个能量存储单元的实时充电状态(SOC)和实时健康状态(SOC)；以及基于多个能量存储单元的实时SOC、多个能量存储单元的实时SOH以及多个能量存储单元的降级模型限定第一功率分配。

技术方案11：如技术方案9所述的方法还包括：确定由第一功率分配导致的多个能量存储单元的SOC变化和SOH变化；以及将SOC变化和SOH变化输入到系统约束函数中；并且如果SOC变化和SOH变化违反系统约束函数则修改所述第一功率分配。

技术方案12：如技术方案9所述的方法还包括，使用多目标优化算法限定第一功率分配和第二功率分配；其中，多目标优化算法限定了用于第一功率分配的多个能量存储单元的第一组功率分流系数；且其中多目标优化算法限定了用于第二功率分配的多个能量存储单元的第二组功率分流系数。

技术方案13：如技术方案9所述的方法还包括控制至少一个双向DC-DC电压转换器组件，以使所述多个能量存储单元按照第一和第二功率分配向DC总线供应功率。

技术方案14：如技术方案9所述的方法还包括：访问数据库，其上存储有车辆推进系统的预定工作周期；并从预定工作周期确定所述第一未来功率需求和第二未来功率需求中的至少一个。

技术方案15：如技术方案9所述的方法还包括从用户输入确定所述第一未来功率需求和第二未来功率需求中的至少一个。

技术方案16：如技术方案9所述的方法还包括：确定按照第一功率分配运行所述车辆推进系统是否违反系统约束函数；以及如果违反系统约束函数，则修改能量存储系统的第一功率分配；以及如果不违反系统约束函数，控制至少一个耦合到所述能量存储系统的双向DC-DC电压转换器组件以使所述多个能量存储单元按照第一功率分配向DC总线供应功率。

技术方案17：一种车辆推进系统包括：耦合到DC总线的第一双向转换器；包括第一能量存储单元和第二能量存储单元的能量存储系统，其中第一能量存储单元耦合到第一双向转换器组件；和控制器，该控制器编程成：-确定车辆推进系统的未来功率需求；-基于所述第一和第二能量存储单元的实时运行参数以及第一和第二能量存储单元的降级模型来限定能量存储系统的多个功率分配；以及-控制所述第一双向转换器基于所述多个功率分配的相应功率分配从所述第一能量储存装置向所述DC总线传输功率；并且其中所述多个功率分配在车辆推进系统的实时运行期间基于所述未来功率需求和降级模型优化第一和第二能量存储单元的使用。

技术方案18：如技术方案17所述的车辆推进系统，其中多个功率分配的功率分配将功率需求的第一部分分配到第一能量存储单元，并且将功率需求的第二部分分配到第二能量存储单元。

技术方案19：如技术方案17所述的车辆推进系统，其中所述实时运行参数包括第一和第二能量存储单元的实时充电状态(SOC)、实时健康状态(SOH)以及最大可用功率。

技术方案20：如技术方案17所述的车辆推进系统，其中所述控制器被进一步编程以使用多目标优化算法限定多个功率分配，所述多目标优化算法限定第一和第二能量存储单元的功率分流系数。

技术方案21：如技术方案20所述的车辆推进系统，其中所述控制器被进一步编程为：检测多个功率分配的功率分配，以确定按照所述功率分配运行车辆推进系统是否违反系统约束；并且如果按照所述功率分配运行该车辆推进系统违反系统约束，修改功率分配；并且如果按照所述功率分配运行该车辆推进系统不违反系统约束，采用多目标优化算法优化功率分配。

附图说明

附图示出了目前预期用于实现本发明的实施例。

在附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的车辆推进系统的示意图。

图2是根据本发明的另一个实施例的车辆推进系统的示意图。

图3是根据本发明的再一个实施例的车辆推进系统的示意图。

图4是根据本发明的一个实施例的用于生成能量存储系统设计配置的仿真模型的示意图。

图5示出了根据本发明的一个实施例，用于在多个能量存储单元之间，分流车辆推进系统的总功率需求的动态控制技术。

图6示出了根据本发明的一个实施例，用于调节车辆推进系统DC总线电压的动态控制技术。

图7是使用图6所示动态控制技术的示例性电压调度图。

具体实施方式

图1是根据本发明的一个实施例的推进系统10的示意图。具体细节如下文详述，推进系统10可设置为纯电动(EV)推进系统结构，其分流位于一个或多个机电装置之间的功率输出，或者作为包括一个内燃机以及一个或多个机电装置的混合(HEV)推进系统。在EV或HEV实施例中，机电装置设置在公共DC总线上，或多通道DC-DC转换器的独立通道的输出端口上，简化了电气DC总线和电缆结构，并节省了成本，同时仍允许多个机电装置在大小和运行上的灵活性，并提高了机电装置和整体推进系统的运行效率。

根据各种实施例，推进系统10配置为并入到各种类型的车辆中，包括但不限于汽车、公共汽车、卡车、拖拉机、商业和工业车辆(如采矿和建筑设备)、海洋船舶、飞机和越野车(包括物料输送车辆或个人运载车辆)，能够在地表和地下运行(如在采矿作业中)，或其它类型的电气设备作为非限制性的例子，例如，吊车、升降机或起重机。

推进系统10包括能量存储系统12，其具有第一能量存储单元14和第二能量存储单元16。每个能量存储单元14、16具有正端子18、20和负端子22、24。第一能量存储单元14的正端子18连接到第一双向DC-DC转换器26上，且第二能量存储单元16的正端子20连接到第二双向DC-DC转换器28上。第一和第二能量存储单元14、16均具有单独的或集成的能量存储管理系统(未示出)，其可以在相应能量存储单元是电池的实施例中设置为电池管理系统(BMS)。根据另一个实施例，双向DC-DC转换器26、28是双向DC-DC电压转换器或双向降压(buck)/升压电压转换器。

传感器系统30设置在推进系统10内，以监测并计算出第一和第二能量存储单元14、16的充电状态(SOC)。根据一个实施例，传感器系统30包括电压传感器和/或电流传感器，其配置为在传感器系统运行过程中的不同时间内测量第一和第二能量存储单元14、16的电压和/或电流。

根据各种实施例，第一和第二能量存储单元14、16都包括一个或多个能量存储装置，例如电池、飞轮、燃料电池、超级电容器或超级电容器、燃料电池和/或电池的组合。在一个实施例中，第一能量存储单元14是高比功率能量存储装置，且第二能量存储单元16是高比能量存储装置。例如，第一能量存储单元14可以是具有多个彼此连接的电容单元的超级电容器，其中电容器单元均可具有大于约500法拉的电容。可替代地，第一能量存储单元14可以是高功率电池或一个或多个超级电容器与电池的组合，高功率电池的比功率约为350W/kg或更大。在这种实施例中，第二能量存储单元16与第一能量存储单元14相比具有相对较低的比功率。如本文中所用，低比功率描述了一种能量存储装置，其证明能实现大约为200W/kg或更低的功率系数。根据各种实施例，第二能量存储单元16可以是，例如，高比能量电池或高能量密度电池。本文所用的术语能量电池描述了一种高比能量电池，其证明能实现大约为100W-hr/kg或更大的比能量(例如，锂离子，钠-金属卤化物，镍氯化钠，钠硫，锂空气，或锌空气电池)。

在一个实施例中，第二能量存储单元16与第一能量存储单元14相比具有相对高的电阻率和阻抗。在另一实施例中，第二能量存储单元16相对较低的比功率可能是由于包括能量存储系统的单个电池单元的失衡。在一个实施例中，第二能量存储单元16是低成本的锂离子电池。可替代地，第二能量存储单元16可以是金属钠卤化物电池，钠硫电池，镍金属氢化物电池，锌空气电池，铅酸电池，等等。

推进系统10还包括第一双向DC-DC转换器26和第二双向DC-DC转换器28，两者通过DC总线36的正DC链路32和负DC链路34耦合。电压传感器38跨接到DC总线36上以监测DC总线电压。在另一个实施例中，传感器38嵌入到DC-DC转换器之一中。

根据一个实施例，可以设计第一和第二能量存储单元14、16中的任一个或全部的尺寸，使得相应的双向DC-DC转换器26、28可以省略，从而使推进系统10，相对于每个能量存储系统均包括相应的DC-DC电压转换器的系统，包括较少的部件且具有更轻的重量。在这种实施例中，可以设置接触器(未示出)，以选择性地将相应的能量存储单元耦合到DC总线。

第一双向DC-DC转换器26和第二双向DC-DC转换器28，在使用时，都设置为通过降压或升压DC电压，将一个DC电压转换为另一个DC电压。根据一个实施例，每个双向DC-DC转换器26、28都包括耦合到一对电子开关并连接到一对二极管的电感器。每个开关耦合到相应的二极管，并且每个开关/二极管对形成相应半相模块。开关可以是，例如，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，碳化硅(SiC)MOSFET，氮化镓(GaN)装置，双极结型晶体管(BJT)和金属氧化物半导体控制晶闸管(MCT)。

第一和第二能量存储单元14、16通过DC总线36耦合到第一负载40和可选的第二负载42(以虚线示出)上。在一个实施例中，第一和第二负载40、42是电驱动器。第一负载40包括第一DC-AC电压逆变器44和第一电机或第一机电装置46。第二负载42包括第二DC-AC电压逆变器48和第二电机或第二机电装置50。在一个实施例中，每个逆变器44、48都包括配对以形成三相的六个半相模块，每一相都在DC总线36的正链路32和负链路34之间耦合。

每个机电装置46、50包括多个耦合到相应DC-AC电压逆变器44、48的绕组。在一个实施例中，机电装置46是牵引电机，而机电装置50是交流发电机或牵引电机。在另一个实施例中，机电装置46、50是交流电机。传感器组件，在图1中通常表示为附图标记52和54，包括各种电流和/或电压传感器以监测相应机电装置46、50的扭矩和速度。

虽然推进系统10在本文中描述为包括三相逆变器44、48和三相机电装置46、50，可以预期的是在可替代实施例中，推进系统10可使用任意数目的相数。

推进系统10还包括耦合到第一和第二机电装置46、50的变速器56。变速器56根据各种实施例构造成齿轮组件、带组件或它们的组合。根据一个实施例，变速器56配置为电动变速器(EVT)，其通过内部行星齿轮和离合器(未示出)的结构耦合到机电装置46、50的输出。在运行中，可以在大范围的双向速度、扭矩和功率命令内运行机电装置46、50，以在推进系统10运行在电荷耗尽(CD)或电荷维持(CS)的模式时，减少功耗并维持整体系统的高效率。

变速器56的输出通过齿轮组件60耦合到一个或多个驱动轮58或车辆的车轴，其可包括差速器。根据变速器56的离合器结构，第一或第二机电装置46、50可通过变速器56耦合到齿轮组件60，或直接耦合到齿轮组件60，使得第一或第二机电装置46、50的输出绕过变速器56。

根据一个实施例，推进系统10配置为纯电动汽车(EV)推进系统。另外，推进系统10配置为混合动力汽车(HEV)推进系统，并且还包括耦合到变速器56的内燃机(ICE)62(以虚线示出)。根据各种实施例，作为非限制性的例子，内燃机62可以是内燃汽油发动机，内燃柴油发动机，以天然气为燃料的内燃机，外燃机，或燃气涡轮发动机。

推进系统10还包括控制器64，控制器64通过控制线66可操作地耦合到第一和第二双向DC-DC转换器26、28。通过对第一双向DC-DC转换器26的开关的适当控制，控制器64可配置为将第一能量存储单元14的电压提高为更高的电压，并将该较高电压提供给DC总线36。同样地，控制器64配置为控制第二双向DC-DC电压转换器28的开关，以将能量储存单元16的电压提高为更高的电压，并在电动运行模式中将该较高电压提供给DC总线36。控制器64还配置控制第一和第二双向DC-DC转换器26、28的开关，以将DC总线36的电压降压，并在充电或再生运行模式中将该降压电压提供给相应的第一或第二能量存储单元14、16。在一个实施例中，控制线66包括真实或虚拟的通信数据链路，其可将电压命令传送到相应的双向DC-DC转换器26、28。

控制器64还通过控制线68耦合到第一DC-AC电压逆变器44和第二DC-AC电压逆变器48。在电动模式中，控制器64配置为控制第一和第二DC-AC电压逆变器44、48的半相模块，以将DC总线36的DC电压或电流转换成交流电压或电流，提供给机电装置46、50。当在电动模式下加速时，推进系统10将机电装置46、50中的一个或全部的旋转速度从零或从其实时或当前速度，提高到更高的速度。在再生模式中，控制器64配置为控制第一和第二DC-AC电压逆变器44、48，以将从相应机电装置46、50接收到的交流电压或电流转换为DC电压或电流，以提供给DC总线36。

在运行期间控制器64还通过控制线70接收来自电压传感器38的反馈，通过控制线72接收来自能量存储单元传感器系统30的反馈。本领域技术人员将认识到，附加的电压和/或电流传感器，可设置在整个推进系统10中，以允许控制器64监测其他运行条件。此外，本领域技术人员将认识到，控制器64可接收来自推进系统10内其它部件的反馈和/或将控制命令传输到推进系统10内其它部件，例如，内燃机62。

虽然推进系统10的能量存储系统12在本文描述为包括两个能量存储单元，但是可以设想，替换的实施例可以包括耦合到单个DC-DC电压转化器组件的单个能量存储单元，或直接耦合到DC总线36或通过第一和第二双向DC-DC转换器26、28中的一个或另外一个DC-DC转换器耦合到DC总线36的三个或多个能量存储单元。另外，可选实施例可包括耦合到DC总线36的单个机电装置/DC-AC电压逆变器对或通过相应的DC-AC电压逆变器耦合到DC总线36的三个或多个机电装置。

根据一个实施例，推进系统10包括配置为存储与推进系统10相关的信息的数据库74。这种信息可以包括，例如，用于能量存储单元14、16的降级模型，用于机电装置46、50的预定电压调度图，以及车辆沿已知路线或根据车辆的加速/减速趋势或预定工作周期的历史或已知的加速和减速期。可以提供可选的车辆位置传感器76(以虚线示出)以根据位置标识符例如英里标记、时间或全球定位系统(GPS)位置信息确定车辆沿路线的位置，作为例子，车辆位置信息与存储在数据库74中的加速和减速信息相关。每个数据库74中的加速和减速信息还可以包含关于加速或减速信息的持续时间的信息。

现在参考图2，根据可替代实施例示出了推进系统78。类似于推进系统10，推进系统78包括耦合到相应的第一和第二DC-AC电压逆变器44、48的第一和第二机电装置46、50。推进系统10和推进系统78共同的其它元件在本文中适当地使用相同的附图标记。

如图2所示，第一DC-AC电压逆变器44通过具有正DC链路82和负DC链路84的第一DC总线80耦合到第一能量存储单元14。同样地，第二DC-AC电压逆变器48通过第二DC总线90的正DC链路86和负DC链路88耦合到第二能量存储单元16。任选地，第一和第二双向DC-DC转换器26、28(以虚线示出)可在能量存储单元14、16与DC-AC电压逆变器44、48之间进行耦合，并经由控制器64运行，以在电动模式中选择性地提高相应能量存储单元12、16的电压，供应到相应第一或第二DC总线80、90的总线电压，且在再生或再充电模式中降低第一或第二DC总线80、90的电压，供应到相应能量存储单元12、16的电压。

在实施例中，从推进系统78中省略其中任一或全部DC-DC转换器26、28，简化了整体系统架构，并减小了推进系统78的重量和体积。然而，从系统拓扑中省略这些组件，由于缺少了对第一和第二DC总线80、90电压的控制，可导致效率变低且控制和优化的灵活性降低。

由于推进系统78配置有两条独立的DC总线80、90，每条总线80、90的DC链路电压可以独立地选择和控制。此外，独立的DC链路电压使选择能量存储单元14、16和机电装置46、50并确定其尺寸以获得最大系统效率，可提供更大的灵活性。

图3是根据本发明的另一实施例的推进系统92的示意图。推进系统10、78和92共同的元件和部件适当地使用相同的附图标记。推进系统92与推进系统10、78的不同之处在于，第一和第二集成电力电子组件94、96替换了推进系统10和78(图1和2)的DC-DC电压转换器组件和DC-AC逆变器。图3的每个集成电力电子组件94、96包括在共同硬件封装中结合的DC-DC电压转换器和DC-AC逆变器。这种实施例使电力电子元件热管理更高效、设计更紧凑。然而，由于电压转换器和逆变器的电子元件封装在同一壳体内，推进系统92的维修费用可能比推进系统10、78更高，当一个组件出现故障时，可能需要更换整个封装组件。

图1、2、3的能量存储系统12的设计配置使用图4示意性示出的能量存储系统仿真模块98确定。如下详细所述，仿真模块98离线运行并使用能量存储单元模型、运行数据和经济数据的集合来限定的能量存储系统的配置，使其能够让推进系统具有运行所需的性能特征，并且也最小化了能量存储系统中的单个能量存储单元的成本和大小。

仿真模块98接收输入运行使用数据100，其包括单独能量存储单元的宽范围的可能使用的模式的数据，单独能量存储单元可以包括在能量存储系统12内。这种运行使用数据100可包括，例如，选择预设或标准的工作或驱动周期，如城市驱动周期和高速驱动周期，其包括关于功率需求如何在示例性驱动周期内变化的细节。仿真模块98还接收经济情景数据102，其包括说明各种类型能量存储单元的初始资本成本和车辆运行成本的变化参数，车辆运行成本包括，例如，结合不同类型的能量存储单元的车辆的运行成本和/或不同类型的能量存储单元的再充电成本。

在能量存储系统的仿真模块98内设有基于物理的模型104，例如，电化学模型，用于各种类型的能量存储单元，其可以包括在能量存储系统12内。仿真模块98还包括各种类型的能量存储单元的降级模型106。

仿真模块98中应用了优化算法108，将各种类型的能量存储单元的基于物理的模型104和降级模型106，运行使用数据100和推进系统的经济情景数据102考虑在内，以确定用于能量存储系统12的优化配置。

所得到的仿真模块98的输出110是能量存储系统12的设计，其包括能量存储系统12内的能量存储单元类型的选择，例如，功率电池和/或能量电池，以及这些能量存储单元的优化尺寸的选择，其可以包括每个能量存储单元的功率以千瓦限定以及每个能量存储单元的能量以千瓦时限定。作为一个非限制性实施例，仿真模块98的输出110可限定能量存储系统12包括10千瓦、20千瓦-时的功率电池和10千瓦、50千瓦-时的能量电池。

由仿真模块98设计输出的能量存储系统可适用于大多数，如果不是全部，推进系统的运行使用和经济情景。例如，特定的设计可以声明85％的客户实现10年寿命，而另一种设计选择可为95％的客户实现九年寿命。

除了通过离线使用仿真模块98提供能量存储系统12的优化设计配置外，本发明的实施例还通过图5所示的动态功率分流控制技术112的运行提供了能量存储系统12的在线优化，在此期间，控制器64根据控制策略有选择地从能量存储单元14、16中汲取能量，控制策略设计为在能量存储单元14、16中优化功率分流，同时最大化提高推进系统10的整体运行效率。功率分流控制技术112实时运行，且在能量存储单元14、16之间，影响推进系统10的总功率需求的分流，同时考虑到能量存储单元的宽范围可使用模式，能量存储单元的降级模型，可能的未来需求意识，以及电力调度算法。动态控制技术112参照图1所示推进系统10在下文中进行说明，应当理解的是，技术112可以容易地扩展到具有可选择配置的推进系统，例如，推进系统78(图2)和推进系统92(图3)。

动态功率分流控制技术112在步骤114处开始，访问能量存储单元14、16的初始功率分流，其定义了推进系统10的总功率需求如何在给定的运行期间内在能量存储单元14、16之间进行划分。在车辆启动时，初始功率分流可定义为推进系统10的预设工作周期或驱动周期确定的默认值。在运行中，初始功率分流可定义为施加到能量存储单元14，16的最近的功率分流。

在步骤116中，监测第一和第二能量存储单元14、16的运行参数。在一个实施例中，运行参数包括能量存储单元14、16充电状态(SOC)的实时值和能量存储单元14、16健康状态(SOH)的实时值。这些实时SOC和SOH值116可以由从能量存储单元传感器系统30接收的信息来确定。SOC指示存储在能量存储单元14、16中的电能的量或水平，且可由控制器64使用传感器系统30提供给控制器64的电压和/或电流测量来确定。能量存储单元14、16的SOH是指能量存储单元14、16在放电(例如，向负载供能)或充电过程中满足额定性能的能力。该SOH可以由多种参数确定。例如，当能量存储单元14、16包括一个或多个电池时，该SOH可以是基于作为电流的函数的电池端电压，电池内电阻的估计值，电池温度，在SOC给定值处的电池电压，和/或电池寿命或自然寿命内的电池电阻趋势。

在步骤118中，功率分流控制技术112接收反映推进系统10实时功率需求随时间变化的所需车辆性能数据。这种时间可变化的所需车辆性能数据可以由用户输入，例如加速或减速信息而确定，或者由从车辆预设路线或工作周期而获得的信息来确定，例如，从存储在数据库74中的信息。

在步骤120中，确定功率分流对运行能量存储单元14、16的影响。具体而言，随时间变化的所需性能数据，初始功率分流，以及实时SOC和实时SOH数据在步骤120中输入到能量存储单元14、16的降级模型。基于实时SOC和SOH值116以及初始功率分流114，降级模型120用于确定每个能量存储单元14、16的健康状态改变值ΔSOH，以及每个能量存储单元14、16的充电状态的改变值ΔSOC。在步骤120中，降级模型还用于确定第一和第二能量存储单元14、16最大可用功率，其在第一和第二能量存储单元14、16整个使用寿命中逐渐降低。

在步骤122中，功率分流控制技术112确定根据初始功率分流运行能量存储系统12是否违反任何系统性能约束函数。这些系统性能约束函数可以包括这种函数，其定义推进系统的某些阈值，例如热极限值，最大功率，最大电流，和/或最大电压。

如果在初始功率分流处运行确实违反了系统性能约束函数124，功率分流控制技术112修改步骤126中第一和第二能量存储单元14、16之间的功率分流，然后返回到步骤120中以确定降级模型的修改后的功率分流的影响。例如，如果初始功率分流将总功率需求的30％分配给第一能量存储单元14，剩余总功率需求的70％分配给第二能量存储单元16，功率分流可以在步骤126处进行修改，以分配总功率需求的40％给第一能量存储单元14，剩下的60％分配给第二能量存储单元16。

如果，在另一方面，在初始功率分流处运行不违反系统系能约束函数128，功率分流控制技术112或者前进到步骤129以确定功率分流是否有效，或者直接前进到步骤130以运行功率分流算法，如下文所述。

在当前功率分流不是由运行功率分流算法而确定的情况下，例如推进系统启动期间，其中当前功率分流由默认值确定，功率分流控制技术112直接从步骤122前进到步骤130以运行功率分流算法，该算法识别能量存储单元14、16的优化功率分流或功率分配。在本文描述的示例性实施例中，功率分流算法是能识别功率分流系数最优向量的多目标优化算法，该最优向量提供能量存储单元14、16的损耗与推进系统10的性能最大化之间的最优权衡，如下文中详细所述。在可替代实施例中，功率分流算法可以是基于过滤器的简化算法，基于规则或基于逻辑的算法，或者基于一个或多个查表的算法。

根据本发明的各种实施例，多目标优化算法与非线性模型相互作用，非线性模型定义能量存储系统12，例如，推进系统功率电子器件的效率以及推进系统10动力系的整体效率的模型。多目标优化算法操纵非线性模型的输入，例如时间可变化的性能要求，装置电流和电压，开关频率，功率因数等，以实现所期望的模型和系统输出，包括期望的运行效率、燃油经济性以及能量存储单元14、16在健康状态(SOH)受到推进系统10的运行限制的状态下的最大功率输出和最小变化。

根据各种实施例，多目标优化算法结合了不同的优化方法。作为一个非限制性的例子，可以使用结合了优化技术的演化算法来模拟自然演变的过程。这种演化算法对非光滑、非线性和多模态的传递函数关系是鲁棒的。可替代地，可以应用适于光滑和单峰的传递函数关系的梯度下降的优化技术。如另一个示例性实施例，优化算法可以简化为基于高低通滤波器，基于规则/逻辑，或者基于查表以降低计算需求并简化实时实现。

在运行中，多目标优化算法探测能量存储系统12的各种非线性模型，以确定满足能量存储系统12运行限制的输入-输出向量元组的Pareto最优集。每个输入-输出元组对应于功率分流比率的输入向量，指标输出向量，例如能量存储系统12的能量存储单元14、16健康状态(SOH)的变化，能量存储系统12的能量存储单元14、16充电状态(SOC)的变化，以及能量存储系统12的能量存储单元14、16的可用储备峰值性能。Pareto输入输出元组位于Pareto或解决方案的有效边界，并在没有进一步决策信息时是互利共赢的折衷解决方案。

多目标优化算法使用的决策函数执行特定Pareto最优功率分流策略的自动选择，最优策略设置为限制了能量存储单元14、16的功率分流的参考命令。决策函数基于自调整或纠正的启发式模型，其预测推进系统10预设数量的未来时间步骤的功率和能量需求。多目标优化算法将功率分流策略的Pareto最优集的决策函数叠加到过滤器，并确定最优功率分流策略，在未来时间步骤内优化车辆系统的性能及健康。

在步骤130运行多目标优化算法后，功率分流控制技术112开始循环运行，通过多目标优化算法测试并使功率分流输出有效。如图5所示，功率分流5控制技术112返回到步骤120，并以与上文初始功率分流类似的方式确定降级模型新的功率分流的影响。然后功率分流控制技术112前进到步骤122，并确定按照新的功率分流的运行是否违反任何系统约束函数。

如果在步骤122中，功率分流控制技术112确定新的功率分流确实违反系统约束函数124，则功率分流会在步骤126进行修改。根据一个实施例，功率分流控制技术112可以通过增量值修改功率分流，例如通过按一定的比例降低能量存储单元之一中的使用，并增加另一个能量存储单元的使用以产生所希望功率输出的剩余部分。可替代地，功率分流控制技术112可以重新运行多目标优化算法，以产生新的功率分流，这次将向非线性模型应用不同的权重。

如果新的功率分流不违反任何系统约束128，功率分流控制技术112前进到步骤129并确定当前功率分流是否已有效。在此步骤期间，由于当前功率分流而产生的健康状态的变化ΔSOH以及充电状态的变化ΔSOC得到了评估，以确定当前功率分流是否会对能量存储系统的健康状态和/或充电状态产生巨大的影响。在一个实施例中，健康状态的变化ΔSOH和充电状态的变化ΔSOC可以与各自的预设阈值进行比较。

如果健康状态的变化ΔSOH和充电状态的变化ΔSOC任意之一超过阈值，则当前功率分流还没有进行验证131。在这种情况下，功率分流控制技术112再次在步骤130中应用多目标优化算法，且功率分流控制技术112通过步骤120、122、129和130之间限定的循环继续迭代地调整功率分流的运行。

如果在迭代的预设数量结束时，功率分流控制技术112确定从多目标优化算法导出的功率分流的最近迭代不违反系统约束函数128，且功率分流已经通过验证133，功率分流控制技术112前进到如下所述的任选的步骤135(以虚线示出)。

在一个实施例中，多目标优化算法可以在单个迭代期间，在步骤130中输出多个可能的功率分流。例如，在给定迭代期间，多目标优化算法可以输出声明为85％的客户获得十年寿命的第一功率分流，以及声明为95％的客户获得九年寿命的第二功率分流。假设这些功率分流中的每个在步骤122不违反系统约束函数并在步骤129进行验证，功率分流控制技术112在步骤135采用折衷决策，确定使用这些功率分流策略中的哪个。这种决策可以是基于不同因素预设权重和/或这些因素的阈值的自动化过程，阈值是预先设定或基于用户选择而确定的。在一个替代实施例中，折衷决策可在步骤130作为多目标优化算法的一部分而并入。

在步骤135的折衷决策中，功率分流控制技术112前进到步骤134并向控制器64输出能量存储单元的功率分配。功率分配对应于功率分流的最新的迭代，并指明总功率需求是如何在能量存储单元之间进行划分的。控制器64通过对第一和第二双向DC-DC转换器26、28适当的控制命令实现功率分配。

功率分流控制技术112在推进系统10的实时运行过程中周期性重复。根据各种实施例，功率分流控制技术112使用频率来定义新的功率分流，该频率可以由时间函数，改变车辆的运行条件，能量存储系统的改变状态，或它们的组合确定。

用于混合动力或电动汽车的推进系统的优化运行还可以通过动态地调节DC总线36的电压而实现。关于图1所示推进系统10的动态调节技术在下文中进行了描述，可以设想，该技术可以进行扩展以控制备选的推进系统配置，例如，推进系统78(图2)或推进系统92(图3)的DC链路电压(多个)。在一个实施例中，动态DC总线电压调节是与上述功率分流控制技术112同时实施的。在另一个实施例中，动态DC总线电压调节可以在没有上述功率分流控制技术112时独立地实施。

现在参考图6，并在适当时继续参考图1所示元件，阐述了用于调节推进系统10的DC总线电压的动态电压控制技术136。除了控制能量存储系统12的能量存储单元14、16之间的功率分流，控制器64还动态地控制DC总线36的DC链路电压，从而使得推进系统10在运行期间可接近其最佳效率。如下文中详细描述，控制器64监测DC总线36的DC电压并计算用于运行的每个时间步骤的最佳电压命令，且通过控制线66不断将电压命令发送到第一和第二双向DC-DC转换器26、28。

在步骤138中，动态电压控制技术136可以通过从电压传感器38接收的测量值或获取之前的DC总线电压命令来确定DC总线的实时电压，DC总线电压命令由控制器64发送到第一双向DC-DC转换器26、28。这个之前的DC总线电压命令可以是在推进系统10启动时发送的初始电压命令或在之前时间步骤中推进系统10实时运行期间发送的电压命令。

在步骤140中，动态电压控制技术136获取第一和第二机电装置46、50的实时扭矩和实时速度值。使用实时扭矩、实时DC总线电压，动态电压控制技术136确定在步骤141中的对应的预定速度。

根据一个实施例，与实时扭矩和实时DC总线电压对应的预定速度是从电压调度查表确定的，查表由机电装置和DC总线电压的测量扭矩索引。在一个实施例中，电压调度查表是从电压调度图生成，例如，图7所示的电压调度图144，是最优电压的等高线图，生成为扭矩的栅格和机电装置的速度。如本领域技术人员将认识到，图7出于说明目的在单个象限内示出，即用于正扭矩和正速度的最优电压。然而，用于控制目的的等高线图将包括四个象限，即正扭矩和负扭矩以及正速度和负速度。电压调度图在用于特定机电装置的运行扭矩和运行速度范围内限定了最优DC总线电压。如图7所示，电压调度图144包括多个对应于不同DC总线电压电平的运行曲线146、148、150、152、154、156，例如用于运行一个特定机电装置的250V，350V，450V、550V，650V以及700V。给定一对电机扭矩和速度的输入，从电压调度图144产生的电压调度查表可以用来在系统损耗最小时识别车辆推进系统的最优DC电压。作为一个例子，如果实时DC总线电压是250V且实时扭矩为20Nm，在步骤141中基于电压调度图146预定速度将确定为2000rpm。

在步骤158中，机电装置的实时运行速度与步骤141中所确定的机电装置的预定速度相比。动态电压控制技术136然后确定机电装置的预定速度和实时运行速度之间的差值是否大于步骤160中的阈值。如果预定速度和实时运行速度之间的差值大于阈值162，则在步骤163产生新的电压命令。

在步骤163中，动态电压控制技术136从电压调度查表中确定新电压命令值，电压调度查表从电压调度图144并基于机电装置的实时扭矩和实时速度值产生。按照以上所述例子，其具有2000RPM的预定速度，20Nm的扭矩，以及250V的DC总线电压，如果实时速度已经从1500RPM增加到2500RPM，则动态电压控制技术136将在步骤163中产生新电压命令，以使DC总线电压升高到更高的电压电平，如350V(对应于曲线148)。如果机电装置的实时运行点，由实时扭矩和实时速度值而确定，不落在电压调度图144运行曲线中的一个上，则电压命令值可通过线性内插或者通过选择最靠近实时运行点的工作曲线而确定。

在步骤163中产生的新电压命令在步骤164中发送到第一和第二双向DC-DC转换器26、28，从而使得在DC总线上的电压根据新电压命令升高或降低。在上述例子中，通过预定电压间隔将DC总线上的电压控制升高或降低，例如，在50V或100V阶梯中。然而，备选实施例可产生将DC总线电压以更大或更小阶梯来移位的电压命令。

如果，在另一方面，机电装置的预定速度和实时运行速度之间的差值不大于阈值166，则动态电压控制技术136在发起可选等待步骤168(以虚线示出)后，返回到步骤140。

在包括多个机电装置的推进系统实施例中，为每个机电装置生成独立的电压调度图。在一个实施例中，离线地经验导出每个机电装置的电压调度图。对于具有多个耦合到独立DC总线的机电装置的推进系统，例如图2和图3所示的实施例，以动态电压控制技术136的步骤138-168所描述的方式产生单独的电压命令，且用于在每个DC总线上独立地控制电压。另外，在机电装置耦合到公共DC总线处，例如图1中所示的实施例，以动态电压控制技术136的步骤138-168所描述的方式产生电压命令，然后融合在一起成为电压指令来控制DC总线上的电压。

在一个实施例中，每个机电装置的单独的电压命令使用表决逻辑结合，其可限定融合电压命令作为每个单独电压命令的电压的中值或模式。在另一个实施例中，融合电压命令使用加权逻辑确定，加权逻辑使用0和1之间的加权数值为每个单独的电压命令加权。选择每个机电装置的加权数值，作为变化的电压影响推进系统整体运行效率的指数。加权数可基于机电装置的一个或多个已知运行参数来确定，例如最大功率，最高效率，以及高效率范围。在这种实施例中，具有高输出功率、低效率以及窄效率范围的机电装置将赋予高指数值或加权数值。可选地，加权数可以基于所述机电装置的实时运行条件而动态地决定。在这种情况下，用于机电装置的加权数值将具体确定为特定的电压电平，并且可以随DC总线的预定电压的调整而变化。

动态DC链路电压控制技术136包括防止电压命令发送的逻辑，电压命令的发送将导致在运行期间DC总线电压产生不希望的波动，从而使得动态控制技术136对噪声具有鲁棒性。为了完成这种动态控制技术136，只有当在连续迭代之间，机电装置的实时速度变化超过预定阈值时，才执行新的电压命令。

如上所述，本发明的实施例利用离线和在线最优技术用于设计并运行电动汽车和混合动力电动汽车的车辆推进系统。离线最优技术确定用于车辆推进系统的能量存储系统的设计配置，其使得能量存储系统中的能量存储单元的尺寸最小，同时提供可实现所期望的系统约束的设计配置，例如最大功率输出和期望寿命。为进一步最大化给定能量存储系统内能量存储单元的寿命，本文中描述了一种在线优化技术，其能够在车辆推进系统的运行过程中调节能量存储单元之间的功率分流来实现推进系统的总功率需求，同时监测能量存储单元的充电和健康状态。本发明的实施例还利用了在线电压调节技术，其能基于机电装置的速度和特定于每个机电装置的预设电压调度图动态地控制DC总线的电压。如上所述，这些在线和离线技术提高了整个系统的性能和效率，同时优化了能量存储单元的寿命并降低了车辆推进系统的整体制造成本。

本领域技术人员应当理解的是，控制器64可以经由多个组件，例如一个或多个电子元件，硬件组件和/或计算机软件组件来实现。这些组件可包括一个或多个有形计算机可读存储介质，其通常存储指令，例如软件、固件和/或汇编语言用于扶行一个或多个实现方法或实施例的一个或多个部分。有形计算机可读存储介质的例子包括可记录数据存储介质和/或大容量存储装置。这种有形计算机可读存储介质可以使用，例如，一个或多个磁的、电的、光的、生物的和/或原子数据存储介质。此外，这种介质可以采取的形式是，例如，软盘，磁带，CD-ROM，DVD-ROM，硬盘驱动器和/或电子存储器。其他未列出的有形计算机可读存储介质的形式，可以采用本发明的实施例方式。

许多这种组件可以在本文描述的系统的实施方式中进行组合或分流。此外，这种组件可以包括一组和/或一系列以任意编程语言编写或实现的计算机指令，本领域技术人员可以理解。

用于公开设备的技术贡献在于，它提供了一种控制器实现的技术，用于控制从能量存储系统向车辆推进系统的DC总线的功率供给。

根据本发明的一个实施例，公开了一种用于控制从能量存储系统向车辆推进系统的DC总线的功率供给的控制系统。该控制系统包括控制器，其编程为用于监测能量存储系统的多个能量存储单元的实时运行参数，获得多个能量存储单元的降级模型，并在车辆推进系统的实时运行过程中，基于所述降级模型优化多个能量存储单元的使用。

根据本发明的另一个实施例，用于给车辆推进系统的DC总线供应功率的方法，包括在第一时间和在第二时间监测能量存储系统的多个能量存储单元的运行参数，获取多个能量存储单元的降级模型，以及基于至少一个第一用户输入和预定车辆工作周期来确定车辆推进系统的第一未来功率需求。该方法还包括基于第一未来功率需求、在第一时间被监测的实时运行参数和降级模型来确定多个能量存储单元之间的第一功率分配，基于至少一个第二用户输入和预定车辆工作周期来确定车辆推进系统的第二未来功率需求，并且基于第二未来功率需求、在第二时间被监测的实时运行参数和降级模型来限定多个能量存储单元之间的第二功率分配，其中所述第二功率分配不同于第一功率分配。

根据本发明又一个实施例，车辆推进系统包括耦合到DC总线的第一双向转换器和包括第一能量存储单元和第二能量存储单元的能量存储系统，其中第一能量存储单元耦合到第一双向转换器组件。车辆推进系统还包括经编程以确定车辆推进系统的未来功率需求的控制器，基于所述第一和第二能量存储单元的实时运行参数及笫一和第二能量存储单元的降级模型确定能量存储系统的多个功率分配，并且控制所述第一双向转换器基于所述多个功率分配的相应功率分配从第一能量存储装置向DC总线传送功率。多个功率分配在车辆推进系统的实时运行过程中，基于未来功率需求和降级模型优化第一和第二能量存储单元的使用。

尽管本发明仅通过有限数量的实施例已经进行了详细的描述，但是应当容易理解的是，本发明并不限于这些公开的实施例。相反，本发明可以进行修改，以结合任何数量的变化、变更、替换或此前未描述的等价布置，但与本发明的精神和范围相称。另外，虽然本发明的各种实施例已经进行了描述，但是应当理解的是，本发明的方面可仅包括一些所述实施例。因此，本发明不应被视为受到前述描述限制，而是仅由所附的权利要求的范围而限定。

Claims (20)

1.一种用于控制从能量存储系统向车辆推进系统的DC总线供应功率的控制系统，所述控制系统包括控制器，所述控制器编程为：

监测所述能量存储系统的多个能量存储单元的实时运行参数；

获得所述多个能量存储单元的降级模型；

在所述车辆推进系统的实时运行期间，基于所述降级模型优化所述多个能量存储单元的使用；

基于用户输入和预定车辆工作周期中的至少一个确定所述车辆推进系统的未来功率需求；以及

在所述车辆推进系统的实时运行期间，基于所述未来功率需求和所述降级模型优化所述多个能量存储单元的使用。

2.如权利要求1所述的控制系统，其中经编程以优化所述多个能量存储单元使用的所述控制器被编程为：

限定所述多个能量存储单元之间的功率分流，所述功率分流包括所述车辆推进系统在所述多个能量存储单元之间的所述未来功率需求分配；并且

实时迭代调整所述功率分流以使所述车辆推进系统的性能和所述多个能量存储单元的运行寿命中的至少一个最大化。

3.如权利要求2所述的控制系统，其中经编程以优化所述多个能量存储单元使用的所述控制器被编程为运行功率分流算法，其限定了所述多个能量存储单元的每个能量存储单元的功率分流系数。

4.如权利要求2所述的控制系统，其中所述控制器还被编程为选择性地运行双向DC-DC转换器，以使所述多个能量存储单元的第一能量存储单元根据调整的功率分流向DC总线供应功率，所述双向DC-DC转换器在所述第一能量存储单元和所述DC总线之间耦合。

5.如权利要求2所述的控制系统，其中所述控制器还被编程为：

监测所述多个能量存储单元的实时充电状态；

监测所述多个能量存储单元的实时健康状态；并且

确定所述多个能量存储单元的实时最大可用功率。

6.如权利要求5所述的控制系统，其中所述控制器还被编程为：

确定按照所述功率分流来运行是否将会违反至少一个系统约束；并且

如果按照所述功率分流来运行将会违反至少一个系统约束，则修改所述功率分流；以及

如果按照所述功率分流来运行将不会违反至少一个系统约束，则预测由运行于功率分流处导致的所述多个能量存储单元的充电状态变化和健康状态变化。

7.如权利要求6所述的控制系统，其中所述控制器还被编程为运行多目标优化算法，其基于预测的充电状态变化和预测的健康状态变化生成所述多个能量存储单元的调整功率分流。

8.一种用于向车辆推进系统的DC总线供应功率的方法，该方法包括：

在第一时间和在第二时间监测能量存储系统的多个能量存储单元的运行参数；

获取多个能量存储单元的降级模型；

基于第一用户输入和预定车辆工作周期中的至少一个来确定所述车辆推进系统的第一未来功率需求；

基于所述第一未来功率需求、在第一时间被监测的实时运行参数和所述降级模型来限定所述多个能量存储单元之间的第一功率分配；

基于第二用户输入和所述预定车辆工作周期中的至少一个来确定所述车辆推进系统的第二未来功率需求；以及

基于所述第二未来功率需求、在第二时间被监测的实时运行参数和所述降级模型来限定所述多个能量存储单元之间的第二功率分配，其中所述第二功率分配不同于第一功率分配。

9.如权利要求8所述的方法还包括：

在第一时间确定所述多个能量存储单元的实时充电状态和实时健康状态；以及

基于所述多个能量存储单元的所述实时充电状态、所述多个能量存储单元的所述实时健康状态以及所述多个能量存储单元的所述降级模型限定所述第一功率分配。

10.如权利要求8所述的方法还包括：

确定由所述第一功率分配导致的所述多个能量存储单元的充电状态变化和健康状态变化；以及

将充电状态变化和健康状态变化输入到系统约束函数中；并且

如果充电状态变化和健康状态变化违反所述系统约束函数则修改所述第一功率分配。

11.如权利要求8所述的方法还包括，使用多目标优化算法限定所述第一功率分配和所述第二功率分配；

其中，所述多目标优化算法限定了用于所述第一功率分配的所述多个能量存储单元的第一组功率分流系数；并且

其中所述多目标优化算法限定了用于所述第二功率分配的所述多个能量存储单元的第二组功率分流系数。

12.如权利要求8所述的方法还包括控制至少一个双向DC-DC电压转换器组件，以使所述多个能量存储单元按照所述第一和第二功率分配向DC总线供应功率。

13.如权利要求8所述的方法还包括：访问数据库，其上存储有所述车辆推进系统的预定工作周期；并且

从所述预定工作周期确定所述第一未来功率需求和所述第二未来功率需求中的至少一个。

14.如权利要求8所述的方法还包括从用户输入确定所述第一未来功率需求和第二未来功率需求中的至少一个。

15.如权利要求8所述的方法还包括：

确定按照所述第一功率分配运行所述车辆推进系统是否违反系统约束函数；以及如果违反所述系统约束函数，则修改所述能量存储系统的所述第一功率分配；以及

如果不违反所述系统约束函数，控制所述至少一个耦合到所述能量存储系统的双向DC-DC电压转换器组件以使所述多个能量存储单元按照所述第一功率分配向DC总线供应功率。

16.一种车辆推进系统包括：

耦合到DC总线的第一双向转换器；

包括第一能量存储单元和第二能量存储单元的能量存储系统，其中所述第一能量存储单元耦合到第一双向转换器组件；以及

控制器，所述控制器编程成：

确定所述车辆推进系统的未来功率需求;

基于所述第一和第二能量存储单元的实时运行参数以及所述第一和第二能量存储单元的降级模型来限定所述能量存储系统的多个功率分配；以及

控制所述第一双向转换器基于所述多个功率分配的相应功率分配从所述第一能量储存装置向所述DC总线传输功率；并且

其中所述多个功率分配在所述车辆推进系统的实时运行期间基于所述未来功率需求和所述降级模型优化所述第一和第二能量存储单元的使用。

17.如权利要求16所述的车辆推进系统，其中所述多个功率分配的功率分配将所述功率需求的第一部分分配到所述第一能量存储单元，并且将所述功率需求的第二部分分配到所述第二能量存储单元。

18.如权利要求16所述的车辆推进系统，其中所述实时运行参数包括所述第一和第二能量存储单元的实时充电状态、实时健康状态以及最大可用功率。

19.如权利要求16所述的车辆推进系统，其中所述控制器被进一步编程以使用多目标优化算法限定多个功率分配，所述多目标优化算法限定所述第一和第二能量存储单元的功率分流系数。

20.如权利要求19所述的车辆推进系统，其中所述控制器被进一步编程为：

检测多个功率分配的功率分配，以确定按照所述功率分配运行车辆推进系统是否违反系统约束；并且

如果按照所述功率分配运行该车辆推进系统违反系统约束，修改功率分配；并且如果按照所述功率分配运行该车辆推进系统不违反系统约束，采用多目标优化算法优化功率分配。

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