CN108136928B - 多储存器系统和用于运行多储存器系统的方法 - Google Patents

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Abstract

说明一种用于运行用于车辆的储存器系统(100)的方法(300)。所述储存器系统(100)具有第一储存器模块(101)和第二储存器模块(102)，用于提供电能给配电网(106)或用于从配电网接收电能。在此，配电网(106)与车辆的电机(105)耦合。第一储存器模块(101)通过直流变换器(103)与配电网(106)耦合。所述方法(300)包括确定(301)配电网(106)的网络电压(116)与第一储存器模块(101)的第一储存器电压(111)之间的电压差的数值是否等于或小于电压阈值。此外，所述方法(300)包括：当确定所述数值等于或小于所述电压阈值时，实施(302)一个或多个措施，以便提高所述电压差的数值。

Description

多储存器系统和用于运行多储存器系统的方法
技术领域
本发明涉及一种用于运行用于电驱动式车辆的多储存器系统的方法和一种相应的控制单元。此外，本发明涉及一种用于电驱动式车辆的多储存器系统。
背景技术
具有电驱动装置的车辆典型地包括一个或多个电储存器模块，所述电储存器模块用于储存用于运行电驱动装置的电能。在此，为了驱动车辆从所述一个或多个电储存器模块中取出电能。此外，在车辆的减速阶段中典型地回收电能，用于对所述一个或多个电储存器模块充电。
车辆的储存器模块一方面应该被充分地充电，以便能够实现可靠的行驶。另一方面，至少一个所述储存器模块应该在回收阶段中具有足够空闲的容量，以便接收回收的电能并且以便这样能够实现尽可能高效的行驶。因此，要持续地监控并且必要时要适配电驱动式车辆的储存器模块的荷电状态。
发明内容
本文件致力于如下技术任务，即，提供尽可能高效并且可靠的具有多个电储存器模块的电储存器系统以及提供对这样的多储存器系统的尽可能高效且可靠的开环控制或闭环控制。
该任务通过按照本发明的运行用于车辆的储存器系统的方法和按照本发明的用于车辆的储存器系统来解决。
按照一方面，说明一种用于运行用于车辆(尤其是用于电驱动式机动车、例如轿车、商用车、载货车、公共汽车、摩托车等)的储存器系统的方法。所述储存器系统包括第一储存器模块和第二储存器模块，用于提供电能给配电网或用于从配电网接收电能。在此，配电网与车辆的电机耦合。通过所述电机能够对车辆进行驱动或加速。另一方面，所述电机在车辆的减速阶段中可以作为发电机运行，以便回收电能。因此，在配电网中可以由所述电机要求电功率(用于驱动所述电机)。另一方面，可以通过所述电机在配电网中提供电功率(在回收阶段中)。
第一储存器模块通过直流变换器(在该文件中也称为DC/DC变换器)与配电网耦合。另一方面，第二储存器模块可以直接(在不使用直流变换器的情况下)与配电网耦合。通过适当地对直流变换器进行开环控制或闭环控制，能够实现将配电网的放电功率(在驱动阶段中)或充电功率(在减速阶段中)分配到第一储存器模块和第二储存器模块上。在此，在该文件中说明的方法也能够在没有使用专用于第二储存器模块的直流变换器的情况下实现充电或放电功率的稳定分配。
第一储存器模块和第二储存器模块可以包括功率储存器和能量储存器。在此，功率储存器相对于能量储存器具有更高的最大可能的充电功率和/或放电功率。用于功率储存器的一个示例是电容器(尤其是所谓的超级电容器)。备选或补充地，可以使用按功率设计的锂离子储存单元作为功率储存器。能量储存器相对于功率储存器具有更高的能量密度和更高的储存容量。用于能量储存器的一个示例是基于锂离子的储存器单元或具有多个这样的储存单元的储存器模块。因此，在储存器系统中可以使用不同类型的储存器模块，以便满足不同的要求。尤其是，通过使用功率储存器能够满足在车辆的加速和/或减速特性方面的特定要求。另一方面，通过能量储存器能够满足对车辆的作用范围的要求。
优选地，第一储存器模块包括能量储存器，而第二储存器模块包括功率储存器。这样能够引起功率储存器的在配电网方面的最大可能的充电/放电功率不由于直流变换器的特性、尤其是功率界限而被限制。因此能够改善车辆的加速和/或减速特性。另一方面，第一储存器模块可以包括功率储存器，而第二储存器模块可以包括能量储存器。这在车辆的能效方面可以是有利的，因为：当直流变换器结合功率储存器一起被使用时，由于功率储存器(相比于能量储存器)的相对低的储存容量而能够减少直流变换器的累积损耗。
所述方法包括：确定配电网的网络电压与第一储存器模块的第一储存器电压之间的电压差的数值是否等于或小于电压阈值。在此，所述电压阈值可以具有固定的预定义的值。此外，所述方法包括：当确定所述数值等于或小于所述电压阈值时，实施一个或多个措施，以便提高所述电压差的数值。
因此，通过按照所说明的方法来运行直流变换器能够确保：网络电压与第一储存器电压之间的电压差的数值不落到所述电压阈值之下。这样能够实现使用单纯的升压器(升压斩波器)或单纯的降压器(降压斩波器)作为直流变换器(或双向的直流变换器)并且因此能够成本高效地实现用于车辆的多储存器系统。尤其是，在使用升压器时能够确保网络电压总是(以至少所述电压阈值)高于第一储存器电压。另一方面，在使用降压器时能够确保网络电压总是(以至少所述电压阈值)低于第一储存器电压。这样能够保证：第一储存器模块以可靠且稳定的方式总是能够提供放电功率或接收充电功率。
所述一个或多个措施可以包括：基于在配电网中所要求或所提供的电功率，适配第一储存器模块的当前载荷的、尤其是当前放电功率或充电功率的和第二储存器模块的当前载荷的、尤其是当前放电功率或充电功率的分配。换句话说，可以适配的是：多少份额的电功率通过第一储存器模块或通过第二储存器模块产生或接收。这样能够适配第一或第二储存器模块的荷电状态并且因此能够适配第一储存器电压或第二储存器电压(第二储存器电压典型地等于网络电压)。备选或补充地，所述一个或多个措施可以包括：在第一储存器模块与第二储存器模块之间转载电能。备选或补充地，所述一个或多个措施可以包括：限制所述两个储存器模块中的(仅)一个储存器模块的当前的放电功率或充电功率(其中，不限制相应另一个储存器模块的当前的放电功率或充电功率)。
所述方法可以包括：确定在配电网中要求或提供电功率。此外，所述方法可以包括：这样控制直流变换器，使得较大份额的电功率通过功率储存器来提供或接收。这样能够改善车辆的加速和/或减速特性(因为功率储存器典型地具有较高的充电或放电功率)。
所述方法可以包括：确定功率储存器的累积的历史的和/或先前的载荷已经达到或超过载荷阈值。在此，所述载荷阈值可以这样选择，使得在达到载荷阈值时还不需要降低最大可能的放电功率(即还不需要降额(Derating))，以便避免损害功率储存器。另一方面，所述载荷阈值可以表示在功率储存器的载荷继续不变时可能需要降额。
可以进一步确定(在上述情况下)在配电网中提供电功率(例如在车辆的减速阶段或回收阶段中)。然后可以这样控制直流变换器，使得功率储存器的当前充电功率为了接收在配电网中提供的电功率而相对于功率储存器的最大可能的充电功率降低。这样能够在回收阶段中减少功率储存器的载荷，以便保证功率储存器在后续的放电阶段中不受限制地运行并且因此保证车辆的不受限制的加速行为。储存器系统的这种运行策略尤其是可以在车辆的运动模式被激活时使用。
所述方法可以包括：从多个行驶模式中确定一个行驶模式，车辆当前在所述一个行驶模式中运行。在此，所述多个行驶模式可以包括运动模式和消耗导向的模式。在此，车辆在运动模式中典型地应该具有相对于消耗导向的模式提高的加速能力。另一方面，车辆在消耗导向的模式中应该典型地具有相对于运动模式提高的电能效率。
直流变换器可以根据所述一个行驶模式来控制。这样能够以高效的方式实现不同行驶模式的上述目标。
尤其是，可以在运动模式中在车辆的整个行驶速度范围上预定功率储存器的设定荷电状态，所述设定荷电状态比功率储存器的在消耗导向的模式中的设定荷电状态更高。然后可以这样开环控制或闭环控制直流变换器，使得功率储存器具有所述设定荷电状态。通过提高的设定荷电状态能够保证：在运动模式中能够可靠实现长的和/或频繁的加速阶段。
另一方面，所述方法可以包括：尤其是当车辆处于消耗导向的模式中时，对配电网中的电功率要求或电功率提供作出反应地地确定在第一储存器模块与第二储存器模块之间的功率分配，第一储存器模块、第二储存器模块和直流变换器的总功率损耗通过所述功率分配而减少(必要时最小化)。在此，所述功率分配可以从预定义的查找(Look-up)表中取出(根据在配电网中要求的或提供的电功率)。然后可以根据所确定的功率分配来对所述直流变换器进行开环控制或闭环控制。这样能够提高储存器系统的能效。
如以上陈述的那样，第一储存器模块可以包括能量储存器，而第二储存器模块可以包括功率储存器。所述方法可以包括：确定在配电网中要求或提供提高的电功率。尤其是可以探测功率暂态。这样的功率提高典型地要求改变直流变换器的运行，以便变换(wandeln)提高的功率。然而，突然的功率提高可能导致直流变换器和第一能量储存器的载荷增加(Belastung)并且因此可能导致寿命减少。因此，所述方法可以包括：限制能通过直流变换器变换的功率的上升。在此，对所述上升的限制可以这样实现，使得在配电网中的所述提高的电功率的未被变换的剩余份额不超过功率储存器的最大放电或充电功率。这样能够以可靠的方式提高直流变换器的和/或第一能量储存器的寿命。
换句话说，通过约束控制直流变换器的功率命令的上升，能够实现改善能量储存器的和直流变换器的寿命。在此，应该保证配电网的电功率不大于功率储存器的最大功率。这样，直流变换器和能量储存器的功率提升被降低并且因此寿命被延长。该函数(Funktion)也可以被用于适配车辆的电驱动装置的动态响应特性。
按照另一方面，说明一种用于车辆的储存器系统。所述储存器系统包括第一储存器模块和第二储存器模块，以用于提供电能给配电网或用于从配电网接收电能，所述配电网与车辆的电机耦合。此外，所述储存器系统包括将第一储存器模块与配电网耦合的直流变换器。在此，所述直流变换器设置用于在第一储存器模块的第一储存器电压与配电网的网络电压之间变换电能。所述直流变换器优选是升压器或降压器。此外，所述储存器系统包括控制单元，所述控制单元设置用于实施在该文件中所说明的用于运行直流变换器的方法。
按照另一方面说明一种车辆(尤其是道路机动车，例如轿车、载货车或摩托车)，所述车辆包括在该文件中所说明的储存器系统。
按照另一方面说明一种软件(SW)程序。所述SW程序可以设置用于在处理器上(例如在车辆的一个或多个控制器上)被执行并且设置用于由此实施在该文件中所说明的方法。
按照另一方面说明一种存储介质。所述存储介质可以包括SW程序，所述SW程序设置用于在处理器上被执行并且设置用于由此实施在该文件中所说明的方法。
要注意，在该文件中所说明的方法、装置和系统不仅可以单独地、而且也可以结合其它在该文件中所说明的方法、装置和系统使用。此外，在该文件中所说明的方法、装置和系统的任何方面都可以以多样化的方式相互组合。尤其是，权利要求的特征可以以多样化的方式相互组合。
附图说明
此外借助实施例进一步说明本发明。在此：
图1示出示例性的用于驱动电驱动式车辆的系统的框图；
图2示出储存器系统的示例性的电压范围；以及
图3示出示例性的用于运行多储存器系统的方法的流程图。
具体实施方式
如开头陈述的那样，本文件致力于在电驱动式车辆中可靠并且高效地提供电能。就此而言，图1示出电驱动式车辆的储存器系统100的框图。系统100包括第一储存器模块101和第二储存器模块102，这两者与电气的配电网106连接。在此，第一储存器模块101间接地通过直流变换器103(也称为DC/DC变换器)与配电网106连接。
在配电网106上连接有逆变器104，所述逆变器设置用于从配电网106的直流电流生成用于运行车辆的电驱动装置105的交变电流(尤其是三相电流)。逆变器104反过来设置用于将借助电驱动装置105生成的交变电流变换成直流电流，利用所述直流电流能够对第一和/或第二储存器模块101、102充电。
第一储存器模块101根据荷电状态具有第一储存器电压111并且第二储存器模块102根据荷电状态具有第二储存器电压112。在此，在图1所示的系统100中的第二储存器电压112等于在配电网106中的网络电压116。直流变换器103设置用于将具有第一储存器电压111的电能变换成具有网络电压116的电能(以及反过来将具有网络电压的电能变换成具有第一储存器电压的电能)。在此，出于成本原因典型有利的是，直流变换器103要么仅实现为升压变换器(即升压斩波器)、要么仅实现为降压变换器(即降压斩波器)。换句话说，直流变换器103可以是这样的，即：该直流变换器在每个变换方向要么仅能够升压、要么仅能够降压。这能够实现使用成本高效的直流变换器103。以下(非限制地)假设直流变换器103是升压变换器，该升压变换器在一个方向上(仅)能够将具有相对低的第一储存器电压111的电能变换成具有相对高的网络电压116的电能并且该升压变换器在相反的方向上(仅)能够将具有相对高的网络电压116的电能变换成具有相对低的第一储存器电压111的电能。
储存器模块101、102的储存器电压111、112典型地取决于内阻地与储存器模块101、102的荷电状态和/或与在放电或充电过程中的载荷有关。在此，用于不同储存器模块101、102的可能的储存器电压111、112的电压范围210、220可以是不同的。这示例性地在图2中示出。第一储存器模块101可以具有来自第一电压范围210的第一储存器电压111，所述第一电压范围具有最小第一储存器电压212(在最小的荷电状态或者说State of Charge(SOC)下)和最大第一储存器电压211(在最大的荷电状态下)。第二储存器模块102可以具有来自第二电压范围220的第二储存器电压112，所述第二电压范围具有最小第二储存器电压222(在最小的荷电状态下)和最大第二储存器电压221(在最大的荷电状态下)。在图2所示的示例中，最大第二储存器电压221高于最大第一储存器电压211。典型的储存器电压处于300V、500V、800V或更高的范围内。
在系统100运行期间，各储存器模块101、102可以具有不同的荷电状态。尤其是可以按照需要使用第一储存器模块101和/或第二储存器模块102，以便放出能量或以便接收能量。例如，第一储存器模块101和第二储存器模块102可以在能量密度、最大可能的充电功率、最大可能的放电功率和/或储存容量方面具有不同的特性。例如，第一储存器模块101可以包括具有相对高的最大充电/放电功率、但具有相对小的能量密度的储存器(例如所谓的超级电容器)。则第一储存器模块101可以优选被用于加速阶段和/或回收阶段。第一储存器模块101在该情况下可以被称为功率储存器。另一方面，第二储存器模块102可以包括具有相对高的能量密度、但具有相对低的最大充电/放电功率的储存器(例如Li离子电池)。则第二储存器模块102可以优选被用于提供基本功率。第二储存器模块102在该情况下可以被称为能量储存器。
用于各储存器模块101、102的电能的取出或接收可以根据各储存器模块101、102的特性来实现，从而各储存器模块101、102可以具有不同的荷电状态并且因此也可以具有不同的储存器电压111、121。这可能导致网络电压116(该网络电压等于第二储存器电压102)小于或等于第一储存器电压111的情形。由此的结果是，不再有能量能够从第一能量储存器111被取出或不再有能量能够被输送至第一能量储存器。系统100的控制单元120可以设置用于及早识别这样的情形并且已经事先引入对应措施，以便确保第一储存器电压111在任何时刻小于网络电压116。这尤其是可以通过将电能从第一储存器模块101转载至第二储存器模块102来实现。备选或补充地，可以在回收阶段中优选将电能储存在第二能量模块102中。这样，第二储存器电压112能够相对于第一储存器电压111被提高。
图3示出示例性的用于运行用于车辆的储存器系统100的方法300的流程图。储存器系统100具有第一储存器模块101和第二储存器模块102，用于提供电能给配电网106或用于从配电网接收电能。在此，配电网106与车辆的电机105耦合。第一储存器模块101通过直流变换器103与配电网106耦合。第二储存器模块102优选直接与配电网106耦合。通过所述方法300能够确保：即使使用仅一个直流变换器103，也能够以稳定的方式对通过储存器模块101、102的功率提供或功率接收进行开环控制或闭环控制。此外，所述方法300能够实现使用单纯的升压器或单纯的降压器作为直流变换器103。因此，总体上通过所述方法300能够实现用于车辆电驱动装置的成本高效且稳定的多储存器系统。
所述方法300包括：确定301配电网106的网络电压116与第一储存器模块101的第一储存器电压111之间的电压差的数值是否等于或小于电压阈值。尤其是，在使用升压器作为直流变换器103时可以确定网络电压116是否以所述电压阈值大于第一储存器电压111。另一方面，在使用降压器作为直流变换器103时可以确定网络电压116是否以所述电压阈值小于第一储存器电压111。
此外，所述方法300包括：当确定所述数值等于或小于所述电压阈值时，实施302一个或多个措施，以便提高所述电压差的数值。尤其是可以实施一个或多个如下的措施，通过所述措施提高网络电压116和/或降低第一储存器电压111(在使用升压器时)，或通过所述措施降低网络电压116和/或提高第一储存器电压111(在使用升压器时)。
因此，说明一种具有多个储存器模块101、102的能量储存器系统100。每个储存器模块101、102具有一个或多个不同的特性，所述特性能够被特定地利用。例如，第一储存器模块101可以首要适合用于功率供给，而第二储存器模块102可以储存相对多的能量。在应用于电动车中时，第一储存器模块101则提供相对较好的功率提供，所述功率提供能够被用于车辆加速。而第二储存器模块102能够提供相对较高的能量密度，从而能够最大化车辆的电作用范围。在此也可设想，多个储存器模块101、102可以为多个逆变器/EM驱动装置104、105提供能量或能够从其接收能量。
因此，可以为不同的应用提供不同的储存器模块101、102。例如，一些储存器模块、如超级电容器按照相对高的功率提供被设计，从而这些储存器模块能够在没有损害的情况下被以相对高的电流充电和放电。然而，在这样的储存器模块中能量含量(Energieinhalt)典型地相对低。在车辆的电作用范围方面的要求可以通过附加的储存器模块来满足，所述附加的储存器模块能够储存较大量的电能。这样，通过多储存器系统100不仅能够提供相对高的有效功率
Figure GDA0002794974830000101
而且能够提供相对大的作用范围。
多储存器系统100的控制单元120可以采用多个函数，以便开环控制或闭环控制储存器模块101、102的放电或充电。控制单元120例如可以是储存器模块101、102的、直流变换器103的和/或电机105的控制器的一部分。为此目的，控制单元120可以尤其是使用直流变换器103，以便开环控制或闭环控制从第一储存器模块101中的电能取出或通过第一储存器模块101的电能接收。这间接地影响通过第二储存器模块102的电能取出/接收。通过操控直流变换器103，控制单元120因此能够调节通过所述两个储存器模块101、102的电能取出/接收。
在第一函数的范畴内，多储存器系统100的当前功率界限可以通过控制单元120来确定。作为输入，该第一函数可以使用储存器模块101、102的最大充电和/或放电功率、一个或多个所述直流变换器103的损耗功率和/或从车辆驾驶员所要求的转矩中(尤其是从油门踏板位置中)确定的所需要的储存器系统功率(必要时包括次消耗器)。直流变换器103的损耗功率在此通常涉及所要求的状态(即涉及所需要的储存器系统功率)或当不能达到所要求的状态时涉及由系统100最大可达到的状态。
在此，储存器模块101、102的最大可能的放电/充电功率可以在时间上变化。尤其是，储存器模块101、102的历史载荷可以影响该储存器模块101、102的当前最大可能的放电/充电功率。备选或补充地，车辆的行驶模式(例如运动模式或消耗导向的行驶模式)可以影响储存器模块101、102的当前最大可能的放电/充电功率。备选或补充地，储存器模块101、102的储存器电压111、112可以相对于网络电压116影响储存器模块101、102的当前最大可能的放电/充电功率。
第一函数可以提供整个能量储存器系统100的从储存器模块101、102和/或直流变换器103的先前载荷(Beanspruchung)得出的最大可能的放电和/或充电功率作为输出。此外，可以提供各个储存器模块101、102的最大可能的放电和充电功率。在此，用于不同储存器模块101、102的所述当前最大可能的放电和充电功率可以彼此显著不同(例如基于各储存器模块101、102的特性和/或基于各储存器模块101、102的历史载荷)。
在第二函数的范畴内，控制单元120可以确定用于各个储存器模块101、102的功率范围。作为输入可以考虑多储存器系统100的最大可能的充电/放电功率(从第一函数得出)、直流变换器103的损耗和/或各个储存器模块101、102的功率界限。在此，各个储存器模块101、102的所确定的功率范围可以与储存器电压111、112、与网络电压116和/或与车辆的当前行驶模式有关。
可以由第二函数提供直流变换器103的当前最大可能的充电/放电功率作为输出。该值确定各个储存器模块101、102的最大的功率提供/接收，所述最大的功率提供/接收可以通过对直流变换器103的闭环控制来调节。
直流变换器103的由第二函数确定的当前最大可能的充电/放电功率可以被控制单元120用于对直流变换器103进行开环控制或闭环控制。备选地，在第三函数的范畴内可以通过直流变换器103来调节能量模块101、102的偏离的功率提供/接收，其中，能量模块101、102的偏离的功率提供/接收与运行策略有关。因此，在第三函数的范畴能量含量够实现到各个储存器模块101、102上的负荷(Last)分配。
第三函数可以例如使用PID调节器，以便确定用于直流变换器103的功率控制信号。基于在至少一个所述储存器模块101、102中的当前能量含量与期望能量含量之间的比较，可以确定用于直流变换器103的控制信号。为此目的，各储存器模块101、102可以给控制单元120提供储存器数据121、122，所述储存器数据例如表示当前的荷电状态或当前的储存器电压111、112。
例如，直流变换器103可以根据第一能量模块101的期望荷电状态来操控。第一能量模块101例如可以包括功率储存器。在此考虑第一能量储存器101的最大(并且必要时最小)可能的充电/放电功率。
第一能量储存器101的期望荷电状态或期望充电/放电功率可以与一个或多个运行策略有关：
·对第一能量储存器101中的功率的需求可以与车速有关。车速越高，则驾驶员要求加速的可能性越小。因此，典型地在车速相对高时存在对第一储存器模块101中(即在功率储存器中)的能量储备的降低的需求或对其没有需求。此外，在车速相对高时可回收能量典型地相对高。因此可以有意义的是，在车速相对高时将第一能量储存器101保持在相对低的荷电状态上，以便准备好回收能量。在该情况下，用于操控直流变换器103的调节器可以使用相对低的期望荷电状态作为设定参量。
·另一方面，在速度相对小时车辆驾驶员要求强烈加速的可能性典型地是高的。在该情况下，所述调节器可以设置相对高的荷电状态作为用于功率储存器的设定参量。
·因此，功率储存器的由所述调节器设置的荷电状态(或所设置的设定能量)可以基于车辆中的动能来计算。备选或补充地，所设置的荷电状态可以基于在驱动系统中提供的能量(必要时减去在储存器模块101、102与电机105之间的链中的效率损失并且必要时在考虑电驱动系统的有效功率的情况下)来确定。在此，例如可以考虑倾斜角传感器的数据。这样能够计算可回收能量，所述可回收能量作为用于确定具有多个最大功率的矩阵的基础起作用，所述最大功率由多个可能的强度不同的制动过程得出。然后，制动踏板位置作为在用于所要求的制动功率的矩阵中的值配置(Wertzuordnung)起作用。
·功率储存器的期望充电功率可以与行驶模式有关。在运动模式中，车辆驾驶员典型地想要有动力地驾驶。因此，即使在车速高时，要求加速的可能性也是高的。在该情况下，期望荷电状态可以被设置得比在其它行驶模式(例如消耗导向的行驶模式)中更高。
·在消耗导向的行驶模式中(例如在所谓的经济模式(ECO模式)中)典型地最小化驱动系统的功率损耗。在该情况下可以这样确定第一能量模块101的期望荷电状态，使得用于整个多储存器系统100的功率接收或功率输出的效率(包括直流变换器103的损耗在内)被降低、必要时被最小化。
在第四函数的范畴内，控制单元120可以监控储存器电压111、112和网络电压116。如以上陈述的那样，直流变换器103可以包括双向的DC/DC变换器，该DC/DC变换器在一个方向上仅以“升压(Boost)”形式工作并且在另一个方向上仅以“降压(Buck)”形式工作。在这样的DC/DC变换器中，仅当直流变换器103的高压侧(Highside)电压高于直流变换器的低压侧(Lowside)电压时才能够进行能量转移。第四函数可以监控这些电压并且当高压侧电压和低压侧电压接近时作出反应。例如，当网络电压116与第一储存器电压111之间的电压差落到预定义的电压阈值之下时，可以引入对应措施。
可能的对应措施是：
a)(例如在第三函数的范畴内)调节第一能量模块101的最大可能的放电功率，以便对第二能量模块102减负荷并且以便将第二储存器电压112(并且因此将网络电压116)相对于第一储存器电压101提高。
b)(在第一函数的范畴内)限制第二储存器模块102的当前最大可能的放电功率。由此典型地也降低最大可能的系统功率。这样能够对第二储存器模块102减负荷并且能够(相对于第一储存器电压111)提高第二储存器电压112。
c)实现从第一储存器模块101到第二储存器模块102的转载。这样，第一储存器电压111被降低，而第二储存器电压112被提高。
当确定电压差落到第一阈值之下时，可以全部地或部分地激活上述措施a)、b)和/或c)。可以在如下情况下解除所述措施a)、b)和/或c)，即：当确定所述电压差再次上升超过第二阈值(该第二阈值大于第一阈值)时，和/或当确定所述电压差已经在最小时间间隔内处于第一阈值之上时，和/或当所述两个储存器模块101、102处于稳定的能量状态下时，即当所述能量状态(或SOC)被这样调节，使得在直流变换器103的输出端上的电压106大于在直流变换器103的输入端上的储存器电压111(在使用升压斩波电路作为直流变换器103时；在使用降压斩波电路时电压位置交换)时。
如已经陈述的那样，多储存器系统100的运行可以与行驶模式有关。尤其是，在运动模式被激活时实现第一能量储存器101与第二能量储存器102之间的转载，以便确保在系统100的功率储存器中存在足够的功率储备(用于加速阶段)。另一方面，可以在消耗导向的行驶模式中(尽量、例如在上述措施c)的范畴之外)禁止转载。
备选或补充地，能量模块101、102的当前最大可能的充电功率可以与行驶模式有关。储存器模块101、102的强烈的历史载荷可能导致限制在当前时刻最大可能的放电功率。换句话说，可能出现储存器模块101、102的“降额”。为了避免系统100的功率储存器的这样的“降额”，可以预防性地在运动模式中降低功率储存器的当前最大可能的充电功率(例如根据功率储存器的载荷状态、尤其是与功率储存器的载荷状态成比例)。必要时可以完全放弃回收，即全部能量可以被用于车轮制动并且在所述储存器模块101、102的任何之一中都不发生通过回收的充电。这样能够避免功率储存器在需要时不具有足够的放电功率。因此，能够确保可靠地实现运动模式。
储存器模块101、102可以具有管理单元，所述管理单元设置用于确定并且提供具有多个关于储存器模块101、102的状态的状态值的储存器数据121、122。示例性的状态值是当前的储存器电压111、121、当前的电流、功率预测、当前的荷电状态或SOC、充电或放电电流的作为载荷指示器的电流积分等。这些储存器数据121、122可以被提供给控制单元120。
控制单元120利用储存器数据121、122并且接着开环控制或闭环控制在包括(至少)两个相互耦合的HV(高压)储存器模块101、102的系统100中的负荷分布。为了减少成本，可以使用双向的升压斩波电路直流变换器103。控制单元120则可以设置用于确保在每个时刻确保至直流变换器103的输入电压111小于直流变换器103的输出电压116。
为此目的，控制单元120可以实施电压监控并且在需要时干预所述两个储存器模块101、102的功率提供。
在一种示例中，第二储存器模块102可以包括功率储存器，以便能够在没有直流变换器103的功率限制的情况下接收或放出功率。第一储存器模块101则可以包括能量储存器。在该情况下，可以对电压监控作出反应地(即对过小的电压差作出反应地)降低功率储存器的功率并且更强烈地对能量储存器加载荷。备选或补充地，在存在能量储存器的功率储备时可以进行到功率储存器上的转载(这典型地在ECO模式中被严格避免)。这些措施可以尤其是在放电阶段中(即在加速时)实施。这样能够建立在第二储存器电压112与第一储存器电压111之间的电压差。
备选或补充地，由控制单元120实施的用于多储存器系统100的运行策略可以具有另外的函数或调节机制。
可以考虑两种不同的行驶模式或运行模式、尤其是运动模式和ECO模式。在ECO模式中，可以禁止各储存器模块101、102之间的转载(必要时除了用于确保电压差之外)，以便保证多储存器系统100的最大效率。另一方面，在运动模式中可以允许转载，以便保证用于加速阶段和/或回收阶段的最大系统有效功率。
按照另一函数，在放电过程中(尤其是在加速时)首先对功率储存器进行放电。在此，参考变量
Figure GDA0002794974830000161
相比于在驱动系统中的可回收能量可以是放电能量。在此，参考变量可以与激活的行驶模式有关。如果功率储存器的有效功率对于功率要求来说不够，则可以附加地对能量储存器进行放电。
然而，在此典型地要考虑各储存器电压111、112之间的电压差，并且要避免各储存器模块111、121的电压水平(Spannungslagen)的重叠。所述电压水平的临近的重叠可能导致功率储存器(即第二储存器模块102)的放电功率降低并且能量储存器(即第一储存器模块101)的放电功率提高。此外，如果所要求的系统功率小于能量储存器的功率，则可以附加地实施从能量储存器到功率储存器中的能量转移(即转载)(必要时也在ECO模式中)。
按照另一函数，可以在充电过程中(即在制动时)首先对功率储存器进行充电。因此，加速阶段的按照参考变量被闭环控制的功率输出能够在回收阶段中被回收。如果有效功率对于功率储存器的充电过程来说不够，则可以附加地对能量储存器进行充电。
然而，在此典型地要考虑各储存器电压111、112之间的电压差，并且要避免各储存器模块111、121的电压水平的重叠。所述电压水平的临近的重叠可能导致能量储存器的充电功率降低并且功率储存器的充电功率朝最大值的方向提高。此外，如果提供的系统功率(回收功率)小于功率储存器的充电功率，则除了回收功率之外可以实施从能量储存器到功率储存器中的能量转移(即转载)(必要时也在ECO模式中)。
充电过程可以在运动模式中如下地改变，即，借助用于储存器模块101、102的载荷指示器、例如基于储存器模块101、102的电流积分来检查：当前的充电功率是否限制可能的之后要产生的放电功率并且在没有回收的情况下是否还有足够的能量可用于功率提供。如果所述检查得出存在限制并且存在足够的能量，则可以有针对性地禁止或限制对两个储存器模块101、102或一个储存器模块101、102的充电。然后，不发生回收或仅发生有限的回收。另一方面，这样能够确保用于加速的功率准备。
在该文件中所说明的多储存器系统100能够在电驱动式车辆的不同运行情况下实现成本高效地、能量高效地并且可靠地给电驱动装置105供电。在此已经说明用于适配在多储存器系统100的储存器模块101、102中的电压的措施。尤其是，所述措施包括：在考虑多储存器系统100的储存器模块101、102和直流变换器103的特性(例如能量状态/SOC、最大/最小功率、在先载荷等)的情况下对多储存器系统100中的功率的分配。这样可以使用双向的直流变换器103，该直流变换器要么仅被设计为升压斩波电路、要么仅被设计为降压斩波电路。在多储存器系统100的这些物理限制内存在用于选择功率分配的自由度。所示出的函数利用该自由度，以便例如优化下列性能：可用的最大功率(例如用于加速阶段)；多储存器系统100的可用的能量/效率/作用范围和/或寿命。
本发明不限制于所示出的实施例。尤其要注意，说明书和附图应该仅阐述所提出的方法、装置和系统的原理。

Claims (11)

1.用于运行用于车辆的储存器系统(100)的方法(300)；其中，储存器系统(100)包括第一储存器模块(101)和第二储存器模块(102)，用于提供电能给配电网(106)或用于从配电网接收电能；配电网(106)与车辆的电机(105)耦合；第一储存器模块(101)通过直流变换器(103)与配电网(106)耦合；所述方法(300)包括：
-确定(301)配电网(106)的网络电压(116)与第一储存器模块(101)的第一储存器电压(111)之间的电压差的数值是否等于或小于电压阈值；并且
-当确定所述数值等于或小于所述电压阈值时，实施(302)一个或多个措施，以便提高所述电压差的数值；
其中，所述一个或多个措施包括下列中的一个或多个：
-基于在配电网(106)中所要求或所提供的电功率，适配第一储存器模块(101)的当前载荷的和第二储存器模块(102)的当前载荷的分配；和/或
-在第一储存器模块(101)与第二储存器模块(102)之间转载电能；和/或
-限制所述第一储存器模块(101)和所述第二储存器模块(102)之一的当前的放电功率或充电功率。
2.按照权利要求1所述的方法(300)，其中
-第一储存器模块(101)和第二储存器模块(102)包括功率储存器和能量储存器；
-功率储存器相对于能量储存器具有更高的最大可能的充电功率和/或放电功率；并且
-能量储存器相对于功率储存器具有更高的能量密度和更高的储存容量。
3.按照权利要求2所述的方法(300)，其中，第一储存器模块(101)包括能量储存器，而第二储存器模块(102)包括功率储存器。
4.按照权利要求2所述的方法(300)，其中，所述方法(300)包括：
-确定在配电网(106)中要求或提供电功率；并且
-控制直流变换器(103)，使得较大份额的电功率通过功率储存器来提供或接收。
5.按照权利要求2所述的方法(300)，其中，所述方法(300)包括：
-确定功率储存器的累积的先前的载荷已经达到或超过载荷阈值；
-确定在配电网(106)中提供电功率；并且
-控制直流变换器(103)，使得功率储存器的当前充电功率为了接收在配电网(106)中提供的电功率而相对于功率储存器的最大可能的充电功率降低。
6.按照权利要求1所述的方法(300)，其中
-所述方法(300)包括：从多个行驶模式中确定一个行驶模式，车辆当前在所述一个行驶模式中运行；
-所述多个行驶模式包括运动模式和/或消耗导向的模式；并且
-所述方法(300)包括：根据所述一个行驶模式来控制直流变换器(103)。
7.按照权利要求6所述的方法(300)，其中
-第一储存器模块(101)和第二储存器模块(102)包括功率储存器和能量储存器；
-功率储存器相对于能量储存器具有更高的最大可能的充电功率和/或放电功率；并且
-能量储存器相对于功率储存器具有更高的能量密度和更高的储存容量；
-在运动模式中，车辆应该具有相对于消耗导向的模式提高的加速能力；
-在运动模式中在车辆的整个行驶速度范围上，功率储存器的设定荷电状态比在消耗导向的模式中更高；并且
-所述方法(300)包括控制直流变换器(103)，使得功率储存器具有所述设定荷电状态。
8.按照权利要求6所述的方法(300)，其中
-在消耗导向的模式中，车辆应该具有相对于运动模式提高的电能效率；并且
-所述方法(300)包括：对在配电网(106)中的电功率要求或电功率提供作出反应地确定在第一储存器模块(101)与第二储存器模块(102)之间的功率分配，第一储存器模块(101)、第二储存器模块(102)和直流变换器(103)的总功率损耗通过所述功率分配而减少；并且
-所述方法(300)包括：根据所确定的功率分配来控制直流变换器(103)。
9.按照权利要求2所述的方法(300)，该方法进一步包括：
-确定在配电网(106)中要求或提供提高的电功率；并且
-限制能通过直流变换器(103)变换的功率的上升，使得所述提高的电功率的未被变换的剩余份额不超过功率储存器的最大放电或充电功率。
10.按照权利要求1至9中任一项所述的方法(300)，其中，所述一个或多个措施包括：
-基于在配电网(106)中所要求或所提供的电功率，适配第一储存器模块(101)的当前放电功率或充电功率的和第二储存器模块(102)的当前放电功率或充电功率的分配。
11.用于车辆的储存器系统(100)；其中，所述储存器系统(100)包括：
-第一储存器模块(101)和第二储存器模块(102)，以用于提供电能给配电网(106)或用于从配电网接收电能，所述配电网与车辆的电机(105)耦合；
-直流变换器(103)，所述直流变换器将第一储存器模块(101)与配电网(106)耦合；其中，直流变换器(103)设置用于在第一储存器模块(101)的第一储存器电压(111)与配电网(106)的网络电压(116)之间变换电能；其中，直流变换器(103)要么包括升压器、要么包括降压器；并且
-控制单元(120)，所述控制单元设置用于实施按照权利要求1至10之一所述的方法。
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