CN117693441A - 能量管理设备和用于提供蓄能器的能量估计值的方法 - Google Patents

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Abstract

给出一种用于蓄能器(106)的能量管理设备(100),其具有蓄能器(106)、蓄能器管理装置(103)和能量估计装置(104),其中,所述蓄能器管理装置(103)设置为用于检测并且提供存在于蓄能器(106)中的多个蓄能器参数,其中,所述能量估计装置(104)设置为用于接收多个蓄能器参数并且用于基于多个蓄能器参数提供能量估计值,其特征在于,所述能量估计装置(104)从被提供的多个蓄能器参数中基本上仅仅选择电流参数,其中,电流参数是影响输入到蓄能器中和/或从蓄能器(106)输出的电流的参数。

Description

能量管理设备和用于提供蓄能器的能量估计值的方法
技术领域
本发明涉及运输系统的技术领域。本发明尤其涉及一种能量管理设备、一种用于提供蓄能器能量估计值的方法以及一种运输工具。
背景技术
越来越新的电蓄能技术和进一步改进的驱动技术在同时实现降低的制造成本的情况下确保开发新的运输工具和前进运动工具、例如悬浮滑板,并且也确保越来越多的传统交通工具、例如双轮车或自动车被电气化。
电蓄能器特别是基于其再提及的更好的气候兼容性也越来越多地被安装在运输工具、例如汽车或载重汽车中,所述汽车或载重汽车例如作为纯电动汽车(electricvehicles,EV)或电池驱动的电动汽车(BEV)、作为混合动力汽车(hybrid electricvehicle,HEV)或者作为插电式混合动力汽车(plug-in hybrid electric vehicle,PHEV)在市场上被提供。
然而对于电驱动的运输工具的用户而言存在的大的不可靠性是,只能困难地预测蓄能器的荷电状态和由此续航里程和/或使用时间。
轻型车辆、例如电动自动车或电动双轮车在能量储存装置耗尽的情况中大多无问题地继续被使用或者可以被运输到用于蓄能器的充电站,而在汽车或载重汽车中的空的蓄能器是大问题。当更重的车辆半路停驶时,所述更重的车辆大多只能在高的成本花费的情况下被运输到充电站。
因此开发了下述显示装置,所述显示装置可以为运输工具用户至少显示蓄能器的荷电状态并且必要时由所述荷电状态推导出被估计的续航里程。
出版物DE 2013 002 243A1涉及一种用于输出车辆的续航里程提示的技术。一个方法方面为此包括:求得车辆的驱动能量储备量以及基于所述驱动能量储备量计算车辆的续航里程;调用交通网络信息,其中,交通网络信息包括用于表示交通网络的信息;基于被调用的交通网络信息以及围绕出发点位于被显示的交通网络内的续航里程标记来显示交通网络,所述续航里程标记突出显示车辆的续航里程;确定目标点;基于交通网络信息计算出发点和目标点之间的一个或多个驾驶路线;求得一个或多个驾驶路线的剩余驾驶距离,其中,剩余驾驶距离从出发点延伸到终点,所述终点位于相应的驾驶路线上并且驱动能量储备量在该终点用完,其中,基于交通网络信息求得终点;并且当求得位于所述驾驶路线之一中的至少一个终点时,输出提示。
出版物WO 2013/026070 A2描述了一种电池管理单元(BMU),所述电池管理单元与任意车辆(xEV)的电池组耦合,该车辆的驱动力的至少一部分与电能量源有关,其中,BMU设置为用于至少部分地基于最小单体电池温度和最小单体电池荷电状态百分比(SOC%)确定电池组的剩余能量值,所述最小单体电池荷电状态百分比由用于电池组的BMU确定。
出版物DE 10 2015118 976 A1涉及一种用于估计车辆的每次完全充电(RPC)的续航里程的方法。该方法包括下述控制,所述控制作为对影响车辆能量消耗的预定条件的探测的反应可以通过控制装置将RPC和下述特征输出到接口,所述特征表明预定条件影响RPC的程度。该方法同样被提供给电驱动的车辆,所述电驱动的车辆包含一个或多个车辆部件、用于给车辆部件供应能量的牵引电池、一个或多个传感器以及控制装置。所述一个或多个传感器监测车辆部件、牵引电池和预选择的环境条件。控制装置设计用于作为对传感器的输入的反应产生用于接口的输出,所述输出包含RPC和特征,所述特征表明所述环境条件中的每个环境条件以及部件的运行和电池对RPC的影响程度。
出版物DE 2018 116 826A1描述一种车辆,所述车辆包含:一组驱动轮;此外具有可供使用的能量的能量源;产生转矩的设备,该设备由能量源驱动,以便提供驱动转矩;传动装置,所述传动装置配置用于接收驱动转矩并且将输出转矩提供给该组驱动轮;以及控制装置。控制装置作为被编程的方法的一部分在使用在线数据、离线数据和第一逻辑块的情况下来预测沿着预定的驾驶路线的可供使用的能量的消耗并且在使用在线数据、离线数据以及第二逻辑块与第一逻辑块之间的误差修正循环程序的情况下也修正被预测的能量消耗。所述控制装置在使用被修正的能量消耗的情况下也实施关于车辆的控制措施,所述控制措施包括改变车辆的逻辑状态。
发明内容
本发明的任务提出一种用于蓄能器的高效的能量管理。
本发明由独立权利要求的特征得出。有利的进一步方案和设计方案是从属权利要求的内容。本发明的另外的特征、应用可能性和优点由下述说明以及本发明的在附图中示出的实施例的阐述得出。
根据本发明的一个方面,提供一种用于蓄能器的能量管理设备,所述能量管理设备具有蓄能器、蓄能器管理装置和能量估计装置。蓄能器管理装置或电池管理系统(BMS)设置为用于检测并且提供多个存在于蓄能器中的蓄能器参数中的一个蓄能器参数。
能量估计装置设置为用于接收多个蓄能器参数并且用于基于多个蓄能器参数提供能量估计值。
该任务借助能量管理设备通过以下方式来解决,即能量估计装置从被提供的多个蓄能器参数中基本上仅仅选择电流参数,其中,电流参数是影响输入到蓄能器中和/或从蓄能器输出的电流的参数。
能量估计值是能量状态值(State of Energy,SoE),所述能量状态值能够描述蓄能器、电池和/或蓄电池的能量含量。
通过电流参数可以非常精确地断定蓄能器的电荷量和/或荷电状态值(SoC)。
蓄能器、特别是蓄电池和/或电池的能量含量仅能非常困难地直接被测量。因此,所述能量含量通常通过借助于公式相关联的间接参量来计算。电池的电能能够基本上通过物理参量、电流I和电压U计算。
为了描述电池的荷电状态,由此必须持续地测量电流和电压。在此能够基本上使用当前测量值。然而电压是非常不精确的参量,该参量例如在负载的情况下可能被干扰。为了精确地测量必须由此在测量之前将负载与电池分开。
然而能量估计值是令人关注的,因为当给出对于车辆典型的例如以kWh/100km表示的消耗值时,可以说明运输工具,例如机动车或卡车的续航里程。如果可以考虑驾驶路程的地形和对应于相应地形的消耗值,例如要到达的驾驶目的地是否经过山区和/或平原,则预测还能被提高精度。
有利地,所述电流参数是选自下组蓄能器参数的至少一个蓄能器参数,该组蓄能器参数包括电流均衡度值、蓄能器的电阻、蓄能器上的当前电压、蓄能器上的当前电流、蓄能器温度、蓄能器的老化以及特别是当蓄能器设计为蓄能器组或蓄能器组件时蓄能器的各个单体电池的内部单体电池电压差。
当注意一些边界条件时,借助于电流均衡度值能够以高的精度确定电池的电荷量。因为电荷自身仅能以非常小的程度以漏电流的形式消失。特别是在运输工具的短的停车时间的情况中,漏电流会是无足轻重的。因此在获知荷电状态和电荷的流入或流出的情况下能够非常精确地结算出,该蓄能器中存在多少电荷。
因为电荷基本上仅能以电流的形式消失,所以会有利的是,关于能量考虑将电流参数用于求得能量估计值。
物理学上,电流均衡度(Strombilanz)能够通过求得通过虚拟地围绕蓄能器的面的电流的散度来描述,该散度由div()和/或∮x表示。
这能够预测以电池驱动的电动车辆的续航里程,其中,续航里程借助算法由电池的可供使用的电荷量(State of Energy,SoE)和以kWh/100km为单位的比消耗量来计算。
通过确定电荷量和/或电流会可能的是,在考虑放电的电池的较低的电压的情况下修正电池的可供使用的能量。在电压方面的考虑中,由于由负载决定的电压干扰而可能发生结果的失真。同样注意温度对电池的电阻的影响。在一个实例中,能够将历史耗电量数据与环境条件、例如外部温度和电池冷却结合,以便计算电池温度和该电池的内电阻。
通过考虑所述电流参数也会可能的是,在现存的能量消耗模型基于电流参数被转换和/或以电流参数表示之后,使用这个模型来提供能量估计值。
根据本发明的一个另外的方面,能量管理设备具有续航里程估计装置(rangeestimator),其中,续航里程估计装置设置为用于将能量估计值转换成估计续航里程。
估计续航里程能够借助于能量消耗模型和/或能量续航里程曲线求得。
根据本发明的一个另外的方面,续航里程估计装置使用能量续航里程曲线用于将能量估计值转换成续航里程,所述能量续航里程曲线以电流参数表示。
通过能量续航里程曲线和/或能量模型以电流参数表示,所述能量续航里程曲线/能量模型能够对于电流被用于考虑确定续航里程。电流值的使用能够基本上避免由于由负载决定的电压干扰以及由该电压干扰引起的测量误差导致的不精确性,因此可以预期非常精确的续航里程数据。
根据本发明的又一个方面,能量续航里程曲线具有第一曲线区段和第二曲线区段。第一曲线区段在此这样与第二曲线区段相匹配,以使得能量续航里程曲线形成连续的曲线。
换句话说,通过所述预定可以求得例如以kWh为单位的被存储的能量的估计值,该估计值是稳定的并且趋近于一个非常精确的估计值,该非常精确的估计值基本上位于蓄能器的即将空的或几乎空的能量范围中。因此对在来自蓄能器的能量基本上被耗尽之前的范围的具体考虑会是有用的,因为这是临界范围,所述临界范围可能地决定,以剩余能量是否还可以到达充电站。当余量范围未以高的精度示出时,这可能导致由蓄能器驱动的运输工具半路停驶。
消耗值的尽可能稳定的预测同样也会有助于稳定的剩余续航里程显示。所述预测能够与不稳定的事件、例如在负载下的电压干扰基本上无关。因此,一旦到达第二曲线区段,就能实现非常精确的续航里程确定。即使发生不稳定的事件,这也能够被补偿并且在输出值方面基本不被注意。因此能够考虑放电的电池的较低的电压。特别是基于负载的电压干扰会对电流参数具有仅仅小的影响。
此外能够在第二曲线区段中使曲线的斜率保持恒定,以实现剩余续航里程的尽可能连续的走向。曲线的位置的改变能够被阻止,其方式是,要注意的是,该位置使曲线连续。物理缺陷、例如在无能量供应的情况下的能量升高能够被考虑和/或修正。所述缺陷能够归因于能困难预测的在负载下的电压干扰,并且所述缺陷能够被修正。
根据本发明的一个另外的方面,从能量续航里程曲线的第一曲线区段到第二曲线区段的过渡与选自下组过渡标准中的至少一个过渡标准,该组包括运行时间、蓄能器的荷电状态、距目的地的最小距离和触发器事件。
电流参数会至少部分地不立即在起动之后被准备好,而在直接在起动之后驾驶一段时才被求得。一个参量、例如荷电状态也可以被先前的驾驶影响。可影响剩余续航里程的参量、例如驾驶员特征不能被存储并且因此不能立即在驾驶周期开始时被提供。特别是当更换驾驶员时,所述可影响剩余续航里程的参量必须在驾驶期间才被求得。
也会有益的是,被提供的能量估计值的精度涉及到下述时间范围,在该时间范围中、例如当蓄能器是几乎空的和/或已达到所述蓄能器的原始电荷量的三分之一时,精确的预测是更加重要的。
也会可能的是,借助于触发器装置、例如开关来提高精度并且使用能量管理设备。
也能存在显示器,在所述显示器上可以读出,以多大的精度求得当前能量估计值。
在一个实例中,第二曲线区段能够包括剩余续航里程的范围,该范围为总续航里程的0%至40%。在一个另外的实例中该范围能够包括0%至20%,并且在又一个另外的实例中该范围能够包括0%至60%。为了表示该范围是剩余续航里程,可以在百分比之前加负号。然而剩余续航里程的表示也可以以绝对值进行。
在一个实例中,能量估计值经受过滤,以便基本出现曲线的稳定的走向。
例如借助于卡尔曼滤波器的过滤可以由多个测量值产生有代表性的值,由此可以产生连续的能量续航里程曲线,所述连续的能量续航里程曲线可以提供稳定的值。特别是能够确保,曲线的斜率与下降的能量估计值相关地保持恒定。
在一个实例中,蓄能器管理装置的被选择的蓄能器参数通过至少测量当前电流、当前电压、蓄能器的温度和/或蓄能器的内电阻求得。
根据本发明的一个另外的方面,续航里程估计装置设置为用于预测蓄能器的温度和/或蓄能器的内电阻。
所述外部参数可以通过探测器和/或传感器借助于续航里程估计装置和/或借助于蓄能器管理装置被检测和被提供并且在选择中被考虑。借助于来自导航系统的地图信息和/或路线信息也能够关于所述参数产生预测。以所述方式能够非常精确地求得对于电流相关的参数。
存在于蓄能器中的能量的能量值能够以kWh为单位给出。当以kWh为单位的能量续航里程曲线关于以km为单位的剩余续航里程给出,即以kWh/km为单位给出时,则可以通过确定存在的能量求得剩余续航里程。当通过基于电流参数求得能量估计值可以给出稳定的能量估计值时,则也可以产生对剩余续航里程的稳定的并且可靠的预测。
根据本发明的又一个方面,能量管理设备具有显示装置,其中,显示装置设置为用于显示估计续航里程。
显示装置可以是导航系统和/或车载电脑。然而也可以是单个显示器,所述单个显示器显示数字续航里程预测值和/或估计续航里程。
根据本发明的一个另外的方面描述了一种用于提供蓄能器的能量估计值的方法,其具有:检测存在于蓄能器中的多个蓄能器参数。所述方法还具有:提供检测到的存在于蓄能器中的多个蓄能器参数;以及例如在能量管理设备的一个另外的模块中接收所述多个蓄能器参数。所述方法也可以具有:处理所述多个蓄能器参数,以及基于多个蓄能器参数提供能量估计值。
该任务通过以下方式来解决,所述方法设置:从所述多个蓄能器参数中基本上仅仅选择电流参数,其中,电流参数是影响输入到蓄能器中和/或从蓄能器输出的电流的参数。
根据本发明的又一个方面,提供程序单元,所述程序单元在其由处理器执行时执行用于提供蓄能器的能量估计值的方法。
根据本发明的又一个另外的方面,提供计算机可读的存储介质,程序存储在所述存储介质中,所述程序在其由处理器执行时执行用于提供蓄能器的能量估计值的方法。
能够使用Floppy Disc(软盘)、硬盘、USB(Universal Serial Bus,通用串行总线)存储装置、RAM(Random Access Memory,随机存储器)、ROM(Read Only Memory,只读存储器)或EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory,可擦除可编程只读存储器)作为计算机可读的存储介质。也可以使用ASIC(application-specific integrated circuit,专用集成电路)或FPGA(field-programmable gate array,现场可编程门阵列)以及SSD(Solid-State-Drive,固态硬盘)技术或基于闪存的存储介质作为所述存储介质。同样可以使用Web-Server(网络服务器)或Cloud(云)作为所述存储介质。通信网络、例如Internet也可以视为计算机可读的存储介质,所述通信网络能够允许下载程序代码。所述计算机可读的存储介质可以使用基于无线电的网络技术和/或有线网络技术。
车载系统和/或VCU(vehicle control unit,整车控制器)的处理器也可以被使用用于执行所述方法。
根据本发明的又一个方面,提供运输工具,所述运输工具具有根据本发明的能量管理设备。
运输工具可以机动车和/或卡车、E-Bike(电动自行车)、E-Scooter(电动滑板车)和/或列车。
另外的优点、特征和细节由下述说明得出,在所述说明(必要时参考附图)中详细地描述至少一个实施例。所描述的和/或绘图示出的特征可以必要时也与权利要求无关地单独地或者以任意有意义的组合构成本发明的主题,并且可以尤其附加地也是一个或多个单独的申请的主题。相同的、类似的和/或功能相同的部分设有相同的附图标记。
附图说明
附图中:
图1示出根据本发明的一个示例性的实施例的用于蓄能器的能量管理设备。
图2以能量续航里程图示出能量续航里程曲线,以更好的理解本发明。
图2a示出根据本发明的一个示例性的实施例的电压荷电状态图。
图2b以能量续航里程图示出根据本发明的一个示例性的实施例的两个能量续航里程曲线。
图3示出根据本发明的一个示例性的实施例的用于提供蓄能器的能量估计值的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的一个示例性的实施例的用于蓄能器106的能量管理设备100。除了蓄能器106以外,能量管理设备100也具有蓄能器管理装置103或电池管理系统103(BMS)、能量估计装置104和输出装置108b,所述输出装置通过接口108a与能量估计装置104连接。
蓄能器管理装置103借助相应的传感器检测存在于蓄能器106中的多个蓄能器参数。能量估计装置104接收多个蓄能器参数的至少一部分并且由这些参数求得能量估计值。所述能量估计装置通过接口108a提供所述能量估计值以进一步处理。
能量估计装置104选择被提供给其的蓄能器参数的仅仅一部分用于求得能量估计值。所述能量估计装置从被提供的多个蓄能器参数中基本上仅仅选择电流参数。电流参数能够与蓄能器的电荷量相关。通过电荷量也能够推断出被存储的能量。
电流参数是影响输入到蓄能器中和/或从蓄能器106输出的电流的参数。
在能量管理设备100中可以在多个地点实施能量估计。蓄能器管理装置103能够求得能量估计值。所述蓄能器管理装置在此使用电池模型。替换地和/或附加地,能量估计装置104也能够进行所述能量估计。所述能量估计装置使用车辆模型用于能量估计。
能量管理设备可以在模块壳体101中被提供作为模块化的构件并且由处理器102监测和控制。
能量估计装置104可以通过参数接口105与蓄能器管理装置103连接。能量估计装置104可以通过外部的能量估计值装置105a与显示装置108b连接,所述显示装置设置为用于求得和/或显示续航里程预测值。
显示装置108b与用于能量估计值的接口108a一起构成续航里程估计装置108。所述续航里程估计装置用于预测要采用的剩余续航里程并且将能量估计值转换成估计续航里程,例如其方式也是,所述续航里程估计装置考虑未来的消耗。
在一个实例中,续航里程预测值或剩余续航里程的求得也可以至少部分地在能量估计装置104中实施,即能量估计装置104和续航里程估计装置108可以相互支持。
图2以能量续航里程图200示出能量续航里程曲线202以更好的理解本发明。
在该图中在横坐标204上标出-80km至0km的范围中的剩余续航里程。在纵坐标205上标出0kWh至20kWh的范围中的能量值。
蓄能器管理装置103配备有多个传感器,以求得蓄能器的多个参数。能量估计装置104能够通过相应的开关和/或至传感器的连接装置来选择,多个被提供的参数中的哪个参数由所述能量估计装置使用。在此,所述能量估计装置基本上仅仅选择电流参数用于求得能量估计值并且基本上阻止非电流参数。以所述方式和方法能够通过电荷量考虑来实施能量估计。
通过使用与电荷量相关的电流参数能够利用下述原理,即在电池、例如锂离子电池的情况中电荷量、特别是以电荷量占总电荷量的百分比表示的SoC(State of Charge)基本上不会丢失。
由此能够使用所述知识,以便借助于所述电流参数这样调整被建模的能量续航里程曲线202,以使得产生稳定的走向。在一个实例中,稳定的走向的特征在于,曲线走向在预定的时间范围中保持基本不变。
图2的能量续航里程曲线202不是基于电流参数被开发。该能量续航里程曲线在驾驶周期开始时、在高的能量值下具有能量的升高并且由此具有不连续的走向,因为由于电荷量下降实际仅仅会进行连续的下降。
所述电流参数的使用以及能量会连续下降的知识可以确保,所述曲线与借助于非电流参数被建模的能量不同地基本上始终是连续的。
为了在未预知荷电状态的情况下从电流参数得出SoC,除了用于能量估计且例如考虑在高的负载下的电压干扰的Lookup-Table(查找表)以外,还可以由单体电池电压求得另外的Lookup-Table,在所述另外的Lookup-Table中必须考虑,尽管相同的SoC,电压会与其他影响因素相关地被改变。所述Lookup-Table能够被存储在数据库107中。在数据库107中由此能够存储给出作为负载函数的电压的Lookup-Table和/或给出作为其他影响因素函数的电压相关性的Lookup-Table。
在一个另外的实例中,其中,例如从存储器207由先前的驾驶周期或根据限定的充电存在蓄能器的荷电状态的已知的初始值,荷电状态的值可以一步一步地通过电荷均衡度(Ladungsbilanzierung)来求得,其方式是,考虑电流参数。
当然后通过电流参数确定电荷量时,则所述电荷量可以被变换、转换和/或换算为能量。由此获得的能量值可以是稳定的并且非常可靠的并且由此可以例如使用能量续航里程曲线202,以便实施续航里程估计。
因为续航里程预测在低的荷电状态和/或小的剩余续航里程的范围中是重要的,所以精确的续航里程确定在较晚的时间点才会发动。
因此,能量续航里程曲线202示出两个曲线区段202a,202b。在还存在足够的能量储备的第一范围202a中,精确的续航里程的计算不会如同在第二范围202b中那样重要。模型在能量续航里程图中在第一范围202a中总归具有不连续性和基本不切实际的特性。在此可以取消剩余续航里程的精确的计算,而在其他范围中需要所述精确的续航里程计算,因为这涉及决定是否可以到达目的地。
第二范围202b通过形成多个曲线202b’,202b”,202b”’来表征。续航里程预测计算在那里对于不同的场景实施,以便例如为驾驶员预定不同的行为方式。
曲线202b”通过外推示出在以目前的关系继续进行驾驶的条件、例如相同的驾驶行为下的估计续航里程。
最大续航里程曲线202b’示出用于以减慢10km/h的速度继续驾驶的情况的估计续航里程,以及最小续航里程曲线202b”’示出用于以增加10km/h的速度继续驾驶的情况的估计续航里程。
换句话说,在图200中示出,如果y轴205上的能量沿着驾驶的走向减小并且所述能量的被取平均值的斜率的外推通过预测曲线202b’,202b”,202b”’示出,零kWh点相交于纵坐标上的值y=0kWh处不比零公里点相交于横坐标值x=0km处早,则续航里程是足够的。图200的视图也可以作为续航里程预测的结果被显示在输出装置108b或显示装置108b上,其中,电流参数的使用确保,所述走向是稳定的并且避免了如图2中的在高的能量和长的续航里程的情况中的不连续点。
然而所述稳定的走向在图2中未示出。
为了可以避免如同在图2中那样在高的能量值和远的剩余续航里程的范围中的不连续点,精确的能量计算在较晚时才会被发动并且在开始时仅仅借助Lookup-Table通过仅仅小的修正而工作。
借助于电流参数更精确的计算的发动能够通过过渡标准被触发,例如通过运行时间、通过蓄能器106的荷电状态,通过距目的地的最小距离被触发;和/或通过触发器事件被触发。
这例如会需要直到稳定地提供下述参数的更长的时段,所述参数允许尽可能精确地将电荷量换算为能量并且基本上与电流无关。电流自身是测量值,所述测量值以规律的间隔被测量,并且由此直接与被测量的电流相关的参数也持续地被测量和提供。
不直接由电流测量获得的参数例如能够由驾驶员特征和/或路程特征被求得。所述参数可以例如以下述方式求得,即未来预期的电流由驾驶员特征和/或路程特征求得,由此则也可以预测在未来预期的负载下未来被调设的电池-单体电池温度和蓄能电池106的欧姆电阻。换句话说,也将非电流参数转换成电流特征参量,以便可以尽可能精确地预测电池的预期的负载和对于负载消耗起决定性的参数。
直到提供参数的更长的时段可以例如这样得出:直到更精确工作的续航里程估计在能量管理设备100中借助于电流参数被发动,才须保存10km和20km之间的路程。更长的时间例如会过去直至求得驾驶员特征。
通过能量管理设备100可以将能量续航里程图200的不同的被提供的模型变换成电流参数空间并且借助于所述电流参数来确保稳定的并且可靠的续航里程预测和/或提供非常精确的估计续航里程202b’,202b”,202b”’。
为了可以在SoE图200与SoC图(在图2中未示出)之间转换,可以使用在走向上变得更陡的变换曲线,所述变换曲线考虑,单位电荷在满的电池和高的电压下与在低的电压下相比相应于更大的能量。
然而变换曲线由此在不同的温度和放电电流下具有不同的形式,从而得出与温度和/或放电电流相关的变换曲线组。然而借助于变换曲线也可以借助于电流参数利用能量续航里程曲线202并且为了稳定的结果而使用所述能量续航里程曲线,因为能量与被输出的功率的相关性求得被取消。
例如可以使用由驾驶员特征和/或路程特征求得的参数,以便预测在未来预期的负载下未来调设的电池-单体电池温度以及蓄能电池106的未来调设的欧姆电阻。
在一个另外的实例中,替代未来值使用多个被提供的蓄能器参数的当前电流测量值和/或当前内电阻测量值,以便计算修正值,所述修正值实现在SoE图200与SoC图之间的变换并且不依赖于变换曲线。
在续航里程计算中可以减少对能量估计的电流影响和温度影响,因为续航里程计算利用来自不久之前的被取平均值的耗电量并且由此在续航里程计算和能量估计中通过使用电流参数基本上实施相同的或至少类似的修正。
特别是在低的能量值和/或小的剩余续航里程值的范围中,即当蓄能器是几乎空的时,才需要借助于电流参数修正SoE图200,以便得出剩余续航里程的稳定的值并且补偿电池的低的电压。
换句话说可以设置,基于电流参数不仅确定能量而且确定未来的耗电量。由此能够基本上仅仅借助电流参数实施能量估计和续航里程估计。
为了确定可发动基于电流参数的续航里程测量的范围,再次参考图2。能量续航里程曲线202的第一曲线区段202a在横坐标204上从大约-80km的剩余续航里程值延伸至-42km的剩余续航里程值并且在纵坐标205上从17.5kWh的能量值延伸至大约10kWh的能量值。
三个第二曲线区段202b可以具有以下特性。
能量续航里程曲线202的最大续航里程曲线202b’在横坐标204上从大约-40km的续航里程值延伸至0km的续航里程值并且在纵坐标205上从10kWh的能量值延伸至2kWh的能量值。也就是说,在目的地处还存在充裕的能量。
能量续航里程曲线202的续航里程预测曲线202b”在横坐标204上从大约-40km的续航里程值延伸至0km的续航里程值并且在纵坐标205上从10kWh的能量值延伸至1kWh的能量值。也就是说,在目的地还存在一点能量。
能量续航里程曲线-202最小续航里程曲线202b”’在横坐标204上从大约-40km的续航里程值延伸至0km续航里程值并且在纵坐标205上从10kWh的能量值延伸至0kWh的续航里程值。由此可以恰好到达目的地。
在不限制通用性的情况下可以将电蓄能器106、特别是电池和/或蓄电池考虑作为蓄能器106。电蓄能器106可以例如被使用作为在BEV(Battery Electrical Vehicle)中的驱动电池、HV(High Voltage)电池或牵引电池并且将电能存储为电荷量。被存储的电能可以以安培小时(Ah)或库伦(C)被测量。在一个实例中,牵引电池106可以设计为锂离子电池。
如果考虑牵引电池106的放电特性,则可以确定,在短的时段内观察,在BEV的使用中存在的份额、特别是在驱动中存在的份额主要为牵引电池放电做贡献。自放电可以在该短时内观察基本上被忽略。所述自放电在月的时段内发生并且因此基本上不影响驾驶周期、即BEV的续航里程确定。
由此影响BEV的续航里程的最大份额因此是蓄能器106的可供使用的能量,所述可供使用的能量又与电池电压相关。电池电压又基本上由当前从电池106输出的当前电流和电池的内电阻确定。
能量输出由电池管理系统(BMS)103或蓄能器管理装置103监测。所述电池管理系统例如关闭电池的能量输出,以例如保护电池以免深度放电。BMS103可以是总平台方案的一部分。
对于BEV103的用户应该尽可能将关于电池106的充电和放电的技术细节保持隐藏。使BEV的驾驶员主要关注,所述电池BEV的电荷量和/或能量储备是多少并且什么时候必须计划停车以进行充电。在此显示装置108b主要为该驾驶员服务,所述显示装置例如通过图示200为该驾驶员显示剩余电荷量的续航里程。如果为该驾驶员呈现仅仅一个荷电状态显示,则驾驶员由此在驾驶期间必须分析,哪些其他的影响因素还会影响他的车辆续航里程。驾驶员特别是必须知道,哪些电流参数对于精确显示是重要的。
续航里程估计装置108负责汇集所有续航里程的相关的信息并且显示续航里程值202b’,202b”,202b”’。续航里程估计装置108此外也从蓄能器管理装置103获得所述续航里程的值和参数。期望的是,续航里程估计装置108提供尽可能稳定的显示值,因为不稳定的并且特别是突然改变的值可能导致续航里程被驾驶员错误地估计。
续航里程的稳定显示可以例如通过以下方式实现,使用从由蓄能器管理装置103提供的多个参数和/或测量值对与电流相关的参数的选择。在此要注意的是,所述参数自身是尽可能稳定的并且经受波动。波动可以例如通过以下方式出现,即电池106的输出电流在驾驶周期期间由于强的加速和/或能量回收而强烈波动。一旦使用电流参数,就可以通过电流均衡度和/或电荷均衡度来检测所述波动。
然而如果使用电压用于能量确定,则所述电流波动会导致电池负荷并且电压被干扰。换句话说,从多个被提供的参数正确选择适合的参数可以实现好的、稳定的、连续的并且可靠的预测模型。因为当前从电池106输出的电流在求得SoE值中是重要因素,所以波动的电流值导致波动的SoE值。在考虑电流并且求得SoC时可以基本上排除所述波动。
剩余续航里程的稳定显示可以导致运输工具的驾驶员的高度信任,所述剩余续航里程在值的显示中不经常改变所述剩余续航里程的值,并且所述剩余续航里程在剩余续航里程显示为图的情况中所述剩余续航里程的位置和/或斜率保持基本不变。
连续的并且基本上不突然改变的续航里程显示同样可以导致用户的信任。
因此,图1中所示的BMS103或蓄能器管理装置103设计为,其提供对存在于电池106中的能量的稳定估计,其方式是,所述蓄能器管理装置主要调用电流参数,所述电流参数能够好地通过电流均衡度和/或电荷均衡度被好地检测并且例如不被电池106的负荷干扰或影响。
不仅仅依赖电流参数的能量续航里程曲线202设置为用于续航里程估计的复杂的模型,以便可以实施例如对于在高负载下被干扰的电压的补偿。尽管所述复杂的机制,但是该机制不能成功确保完全稳定的走向。特别是在驾驶周期的开始的范围中和/或在高的能量含量下,能量续航里程曲线202示出不连续的并且非物理的走向,尽管能量输出,该走向导致能量升高。
电池-单体电池温度也会在驾驶周期开始时由在停车阶段或洗车期间的条件主导。因此,在功率输出期间稳定化的温度对于估计针对电池-单体电池温度在驾驶周期开始时的可用能量是更重要的并且由此是优先的。有帮助地或替换地,因此在驾驶周期开始时不考虑在先前驾驶中被存储的电荷量,而是也考虑在这个时间点、即也在功率输出期间存在的在电池中的温度关系。环境温度弱地影响在功率输出期间存在的在电池中的所述温度关系,而电流强度强烈地影响所述温度关系。
在满的电荷量中BEV的精确的续航里程还是次等重要的,而当SoE值接近-20km至0km的范围时续航里程会是重要的,因为在几乎空的电池的这个范围中续航里程会是决定性的,尤其疑问是,以电池106的剩余能量含量是否还能到达目的地和/或远的充电站。因此精确的计算尤其在这个范围内是期望的。直到达到几乎空的电池的范围,然而可以存在来自新的驾驶周期的值和/或基于该值的预测。
图2a示出根据本发明的一个示例性的实施例的电压荷电状态图300。
电压荷电状态图300在横坐标301上示出0%(相应于物理学上完全放电的电池)至100%(相应于物理学上完全充电的电池)的SOC值。在纵坐标302上提供350V至450V的电压值。
在电压荷电状态图300中示出两个电池电压SOC曲线304,305、即有效电压曲线304和当前电压曲线305。
当前电压曲线305相应于在每个时间点实际待测量的电压,其中,已经有利地替代通常的开路电压、即在电流为零的情况下的电压标出在输出典型的在驾驶期间预期的电流或被预测的电流时存在的电压。如果将目前存在的电荷量与在目前SoC下的当前电压相乘,然而从电池可输出的能量被估计过高,因为在较低的荷电状态下较低的电压也被施加给电池。
所述估计过高可以通过使用有效电压曲线304基本上被避免。所述有效电压曲线通过以下方式求得,即将当前电压曲线305从当前荷电状态至最小荷电状态求得积分并且然后又除以当前荷电状态。该结果相应于在电池剩余放电期间平均被施加的电压,从而通过乘以目前电荷量值可以非常容易地估计可用能量。
为了由电荷量求得剩余能量,优选地使用有效电压曲线304并且仅仅作为替换方案使用当前电压曲线305,所述当前电压曲线出于对比目的在图2a中示出。
两个曲线304,305在电池106、特别是HV电池106放电时从位于右边的100%SOC值连续地延伸到位于左边的0%SOC值。在放电时,优选地在每个时间点将以Ah(安培小时)为单位的剩余电荷量与平均在放电期间被预测的电压304相乘,而不与目前当前电压305相乘。在两个曲线304和305的走向上可以看到,有效电压曲线304比当前电压曲线305更线性地延伸,由此可以实现更稳定的预测值。
所示的有效电压曲线304适用于运行发热的电池106,因为至少在高的荷电状态中出现以下情况,电池直至达到临界状态相应地变热。在0%SOC下的已放电的荷电状态“空”或在5%SOC下的几乎放电的荷电状态可以视为临界状态。
在一个替换的实施方式中可能的是,借助能量估计装置104预测蓄能器106的温度和/或蓄能器106的内电阻。借助于被预测的温度和/或内电阻则将电池106的外电压302围绕在每个时间点预期的温度来修正并且然后确定剩余的放电301,所述外电压通过当前电压曲线305给出。电池106能够例如设计为电池组106。
为了确定电荷量,不仅在使用有效电压曲线304中而且在替换的实施方式中在使用具有温度修正的当前电压曲线305中,将相应的曲线304,305从0%值至当前荷电状态值301积分。
由图2a也可知,电压荷电状态曲线304,305的SoC值30处于运行范围303或最大使用的SOC范围303中,该范围从大约5%延伸至98%SOC。由此可以实现BMS103的关闭机制,所述关闭机制可以例如阻止蓄能器10的完全放电和/或深度放电6。在显示装置108b上可以例如借助于续航里程估计装置108将所述5%至98%的范围缩放到0%至100%,从而即使该用户仅仅使用物理电荷量的5%至98%的范围,也使用户获得已充分利用全部电池范围的印象。为了防止深度放电,BMS103在物理上达到0%放电之前已经在5%时关闭电池106。
图2b示出根据本发明的一个示例性的实施例的能量续航里程图400中的两个能量续航里程曲线402。
在图400中在横坐标404上标出在-60km至0km和从0km至60km的范围中的剩余续航里程或驾驶路程。在纵坐标205上标出在0kWh至30kWh范围中的电池能量值或能量含量。
能量续航里程曲线401示出在不考虑电流参数的情况下的能量续航里程曲线。在这个能量续航里程曲线中,在驾驶周期开始时进行温度测量,因此曲线401在开始时几乎停滞。如同能量续航里程曲线202在驾驶周期开始时升高的那样,该特性是相对不明显的。也可以看到,在超过10km的驾驶路程中虽然能量被消耗,但是同时也由于变热而使计算模型“增大”,从而使曲线太过平缓地延伸。在极端情况中,能量续航里程曲线401甚至可以类似于能量续航里程曲线202那样上升。
能量续航里程曲线402又示出两个曲线区段402a和402b’,402b”,402b”’以及402b和402b’,402b”,402b”’。在此示出第一曲线区段的两个变体402a,402c。
能量续航里程曲线402的第一曲线区段402a示出能量续航里程曲线402的第一曲线区段402a的第一变体,在所述第一变体中使用荷电模型。
能量续航里程曲线402的第一曲线区段402c示出能量续航里程曲线402的第二变体,在所述第二变体中使用能量积分。
不仅第一变体402a而且第二变体402c在考虑所述电流参数的情况下被修正。曲线403是比较曲线,所述比较曲线示出能量续航里程曲线的线性走向。
在能量续航里程曲线402a,402c的两个变体中,在横坐标404上在零公里时到达充电站处的目的地。在此出现曲线402a,402b之间的小的偏差,因为已经又被充电。然而在此也注意到的是,即使在图中可以看到微小的偏差,也形成连续的和基本无偏差的走向。
曲线402a,402b相应地连续地从最大续航里程曲线402b’、续航里程预测曲线402b”和最小续航里程曲线402b”’延伸,所述曲线相应于最大续航里程曲线202b’、续航里程预测曲线202b”和最小续航里程曲线202b”’得出关于续航里程的预测。
所有在图2中得出的结论、特别是能量管理设备100的部件的描述可以相应地适用于图2b。
然而要说明的是,充电停车在图2b中所示地驾驶大约60km时在达到完全放电之前被计划并且由此还存在另外的剩余续航里程。然而特别是在图2的实例中表明,所述预测可以基本上如此精确地得出,以使得通过调整由虚线202b’,202b”,202b”’或402b’,402b”,402b”’示出的驾驶方式可以将续航里程在紧急情况下延长至目的地。
在图2b中还将总和曲线406由粗点示出,所述总和曲线示出驾驶路程与剩余续航里程的总和。总和曲线406作为由在实例中从km-65起已经保存的驾驶路程或从-65km起始保存的驾驶路程与剩余续航里程的总和被求得。这关于以kWh为单位的当前能量含量的y值405来表示。计算结果在此被变换并且替代在y方向405上而在x方向404上被记入。计算结果替代如同通常被记入y中那样而被记入x中。
总和曲线406的几乎竖直的走向表明可以如同借助于考虑所述电流参数那样好地得出续航里程预测,该走向接近于基本上完美的预测走向的竖直线。
因为借助于总和曲线406示出的预测略微减小并且消耗曲线变得更陡,所以可以看出,在图2b中所示的实例中在到达大约0km的驾驶路程值404下的充电站之前不久更快地被驾驶。
借助于另外的电流相关性或温度相关性曲线可以将另外的修正一起考虑到曲线402a,402b中,其中,考虑预期的走向。通过预测值的这种考虑可以实现相对于曲线202和401的改善,在所述曲线中,校正仅仅由当前测量值而不由预测值进行。
由BMS103或蓄能器管理装置103求得的蓄能器参数已经预先被补偿并且通过接口105传送到能量估计装置104,所述能量估计装置进行电池106的能量值的进一步的预测,其方式是,所述能量估计装置例如基本上仅仅处理电流参数。
续航里程估计装置108设计为蓄能器管理装置103的紧随之后的控制系统并且具有续航里程估计算法和/或方法,所述算法/方法可以设计为总控制方法的子例行程序并且将可供使用的能量以基于电流的能量值的形式获取。
续航里程估计装置108也还考虑附加的耗电器的消耗值。所述消耗值可以借助外部传感器被测量,对于未来的预测然而也可以仅仅被估计。附加的耗电器提供其通常呈单位kW的能量需求。然而所述能量需求可以借助整个车辆的数据、例如当前速度或由路线计划者对速度的预测容易地以单位kWh/100km被换算并且被并入用于驾驶的能量需求。
续航里程估计装置108由此汇集可供使用的能量的基于电流的值和/或电池106的电荷量和预期的消耗值,以便求得剩余续航里程。在此续航里程估计装置108也能够基于电流计算消耗值和/或转换成基于电流参数的值,以便具有用于借助基于电流的能量值进行计算的共同的基础。由此可以实现与困难地和仅仅不稳定地确定的电压的无关性。
由续航里程估计装置108求得的续航里程预测值和/或剩余续航里程可以通过显示装置108b为运输工具的用户、特别是BEV的驾驶员显示。显示装置108b可以设计为人机接口(HMI,Human Machine Interface)、特别是屏幕。替换地或附加地,显示装置108b也可以与协调控制器(Coordination Controller)连接,在所述协调控制器中则可以实施另外的估计和/或可以收集和调用交通数据。
通过蓄能器管理装置103或BMS103读取数据库,BMS103也可以考虑蓄能器106的apriori(先验)已知的工作特性或电池106的a priori已知的工作特性,以便补偿几乎空的电池106的较小的电压。
BMS103以类似的方式也可以借助探测器和/或传感器检测外部参数并且将当前电流结合环境条件使用,以便预测蓄能器106的温度和/或蓄能器106的内电阻。因为电池106的可供使用的能量与电池电压相关,所述电池电压又会与通过电池106的电流和电池106的内电阻相关,所以电流和温度是对存在于电池106中的能量的影响因素。在此会有利的是,电池106的温度非常慢地改变。
替换地或附加地,荷电状态检测装置103或BMS103可以设置为用于实施SoE值的过滤并且例如产生关于更长的时段恒定的平均值。因为通过电池106的当前电流会在驾驶期间快速地改变,因此如果使用当前值,则会恰好到达空的电池的范围中。
然而在能量管理设备100的方案中总体上可以设置,蓄能器管理装置103具备尽可能小计算功率并且基本上仅仅作为供应商使用多个参数。
大多数的修正和/或补偿在能量估计装置104中实施,所述能量估计装置具备足够的计算功率并且可能会使用处理器102。能量估计装置104也可以读取车辆模型。
因为电池温度影响电池106的内电阻并且内电阻通过电压影响电池中可供使用的能量,所以电池106的各个单体电池的单体电池温度的预测有助于续航里程估计。
因为电池电流可以结合外部参数和/或环境条件、例如外部温度以及另外的已知的特征参量、例如电池冷却系统的特性被使用用于预测电池106的单体电池温度和电池106的内电阻。
也就是说,在本发明的一个实施例中续航里程估计装置108可以这样被调整,以使得借助于BMS103的探测器和/或传感器和另外的预测值和/或历史数据求得比消耗量并且由此计算最大概率存在的电池电流。所述计算出的预期的消耗电流则可以被使用用于估计对于剩余驾驶而预期的功率消耗和/或能量消耗。由电池106的求得的稳定的剩余能量值和被估计的未来的消耗值可以做出对预期的续航里程的稳定的预测。所述预测应该保持尽可能稳定,直至到达目的地。能导致能量消耗升高的条件、例如大的斜坡可以例如通过以下方式被考虑,即将来自交通信息系统和/或导航系统的数据一起纳入到续航里程计算中。同样可以考虑驾驶特征或驾驶员特征、例如运动的、刺激的或保守的。
图3示出根据本发明的一个示例性的实施例的用于提供蓄能器106的能量状态值的方法的流程图。
从起始状态S300出发,在状态S301中检测存在于蓄能器106中的多个蓄能器参数,例如其方式是,蓄能器管理装置103借助于传感器测量特定的标准参数、例如放电电流和/或充电电流和/或单体电池电压;此外提供检测到的或存在于蓄能器106中的多个蓄能器参数。
在状态S302中,操作步骤S302设置基本上仅仅电流参数的选择,其中,电流参数是影响输入到蓄能器中和/或从蓄能器106输出的电流的参数。换句话说,电流参数在选择中是优先的和/或被过滤出。
在状态S303中接收多个蓄能器参数、特别是选择电流参数。所述选择和接收可以例如在能量估计装置104中进行。
在状态S304中基于多个蓄能器参数、特别是基于电流参数求得并且提供能量估计值,以便将能量估计值例如传送给续航里程估计装置108。
在状态S305中结束所述方法。
即使本发明在细节上通过优选的实施例具体地说明和阐述,本发明也不局限于公开的实例并且在不脱离本发明的保护范围的情况下可以由本领域技术人员由此推导出另外的变体。因此明确的是,存在多个变体可能性。同样明确的是,示例性地所提及的实施方式实际仅仅是下述实例,所述实例不以任何一种方式理解为例如对本发明的保护范围、应用可能性或配置的限制。确切地说,前述的说明书和附图说明对于本领域技术人员而言能够具体地实现示例性的实施方式,其中,本领域技术人员在获知公开的本发明构思的情况下可以在不脱离保护范围的情况下例如关于在示例性的实施方式中所提及的各个元件的功能或布置进行各种各样的改变,所述保护范围通过权利要求及其法律对应表述、例如在说明书中的具体阐述来定义。
附图标记列表
100 能量管理设备
101 模块壳体
102 处理器
103 蓄能器管理装置(BMS)
104 能量估计装置
105 用于提供蓄能器参数的接口
106 蓄能器
107 数据库
108 续航里程估计装置
108a 用于能量估计值的接口
108b 显示装置
200 能量续航里程图
202 能量续航里程曲线
202a 能量续航里程曲线的第一曲线区段
202b’ 最大续航里程曲线
202b” 续航里程预测曲线
202b”’ 最小续航里程曲线
204 横坐标
205 纵坐标
300 电压荷电状态图
301 横坐标
302 纵坐标
303 运行范围
304 有效电压曲线
305 当前电压曲线
400 能量续航里程图
401 在未考虑电流参数的情况下的能量续航里程曲线
402 在考虑电流参数的情况下的能量续航里程曲线
402a,402c 能量续航里程曲线的第一曲线区段
402b’ 最大续航里程曲线
402b” 续航里程预测曲线
402b”’ 最小续航里程曲线
403 比较曲线
404 横坐标
405 纵坐标
406 总和曲线
S300…S305 方法步骤。

Claims (10)

1.一种用于蓄能器(106)的能量管理设备(100),其具有:
-蓄能器(106);
-蓄能器管理装置(103);
-能量估计装置(104);
其中,所述蓄能器管理装置(103)设置为用于检测并且提供存在于所述蓄能器(106)中的多个蓄能器参数;
其中,所述能量估计装置(104)设置为用于接收所述多个蓄能器参数并且用于基于所述多个蓄能器参数提供能量估计值;
其特征在于,
所述能量估计装置(104)从被提供的多个蓄能器参数中基本上仅仅选择电流参数;
其中,电流参数是影响输入到所述蓄能器中和/或从所述蓄能器(106)输出的电流的参数。
2.根据权利要求1所述的能量管理设备(100),其中,所述电流参数是选自下组蓄能器参数的至少一个蓄能器参数,该组蓄能器参数包括:
-电流均衡度值;
-所述蓄能器(106)的电阻;
-所述蓄能器(106)上的当前电压;
-所述蓄能器(106)上的当前电流;
-蓄能器温度;
-所述蓄能器(106)的老化;和
-所述蓄能器(106)的各个单体电池的内部单体电池电压差。
3.根据权利要求1或2所述的能量管理设备(100),其还具有:
-续航里程估计装置(108);
其中,所述续航里程估计装置(108)设置为用于将所述能量估计值转换成估计续航里程(202b’,202b”,202b”’)。
4.根据权利要求3所述的能量管理设备(100),其中,所述续航里程估计装置(108)使用能量-续航里程曲线(202)用于将所述能量估计值转换成所述续航里程,所述能量-续航里程曲线以电流参数表示。
5.根据权利要求4所述的能量管理设备(100),其中,所述能量-续航里程曲线(202)具有第一曲线区段(202a)和第二曲线区段(202b);
其中,所述能量-续航里程曲线(202)的第二曲线区段(202b)与所述能量-续航里程曲线(202)的第一曲线区段(202a)相比以更高的精度被求得,所述第二曲线区段位于存在于所述蓄能器(106)中的低的能量的范围中,所述第一曲线区段位于存在于所述蓄能器(106)中的高的能量的范围中;和
其中,所述第一曲线区段(202a)与所述第二曲线区段(202b)相匹配,以使得所述能量-续航里程曲线(202)形成连续的曲线(202)。
6.根据权利要求5所述的能量管理设备(100),其中,从所述能量-续航里程曲线(202)的第一曲线区段(202a)到第二曲线区段(202b)的过渡与选自下组过渡标准的至少一个过渡标准相关,该组过渡标准包括:
运行时间;
所述蓄能器(106)的荷电状态;
距目的地的最小距离;和
触发器事件。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的能量管理设备(100),其中,所述能量估计装置(104)设置为用于预测所述蓄能器(106)的温度和/或所述蓄能器(106)的内电阻。
8.根据权利要求3至6中任一项所述的能量管理设备(100),其还具有:
-显示装置(108b);
其中,所述显示装置(108b)设置为用于显示所述估计续航里程。
9.一种用于提供蓄能器的能量估计值的方法,其具有:
检测存在于所述蓄能器(106)中的多个蓄能器参数;
提供检测到的存在于所述蓄能器(106)中的多个蓄能器参数;
接收所述多个蓄能器参数;
基于所述多个蓄能器参数提供能量估计值;
其特征在于,
所述能量估计值的提供具有:
基本上仅仅选择电流参数;
其中,电流参数是影响被入到所述蓄能器中和/或从所述蓄能器(106)输出的电流的参数。
10.一种运输工具,其具有根据权利要求1至8中任一项所述的能量管理设备(100)。
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US8405355B2 (en) * 2010-09-23 2013-03-26 GM Global Technology Operations LLC Energy storage system energy capacity and capability monitor
US9360527B2 (en) 2011-08-12 2016-06-07 Johnson Controls Technology Llc System and method for energy prediction in battery packs
KR101956384B1 (ko) 2012-05-21 2019-03-08 현대자동차주식회사 전기자동차의 주행가능거리 산출 방법
GB2505663B (en) * 2012-09-06 2015-04-08 Jaguar Land Rover Ltd Residual range indicator
DE102013002243A1 (de) 2013-02-08 2014-08-14 e.solutions GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Reichweitenbestimmung für ein Fahrzeug
GB201311515D0 (en) * 2013-06-27 2013-08-14 Jaguar Land Rover Ltd EV range prediction
US9776643B2 (en) 2014-11-10 2017-10-03 Ford Global Technologies, Llc Electric range impact factor display and algorithms
US10464547B2 (en) 2017-07-13 2019-11-05 GM Global Technology Operations LLC Vehicle with model-based route energy prediction, correction, and optimization
US11150305B2 (en) * 2019-09-04 2021-10-19 Karma Automotive Llc Method of estimating residual energy for a battery

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