DE102017201061A1 - Method for operating a hybrid energy storage system - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines optimierten Systemverhaltens eines hybriden Energiespeichersystems (1) mit zumindest einem ersten Energiespeicher (2) und einem zweiten Energiespeicher (3) durch bestimmen einer optimalen Adjungierten (λ*), und ein zugehöriges Verfahren zur Steuerung eines hybriden Energiespeichersystems (1), welches zumindest den ersten Energiespeicher (2) und den zweiten Energiespeicher (3) umfasst. Dabei wird basierend auf einer dem Energiespeichersystems (1) zugehörigen Hamilton-Funktion (H) durch Lösung eines Optimierungsproblems die optimale Adjungierte (λ*) berechnet. Diese wird zur Steuerung des hybriden Energiespeichersystems (1) bereitgestellt, wodurch in diesem auf ein Lösen des Optimierungsproblems verzichtet werden kann.The present invention relates to a method for determining an optimized system behavior of a hybrid energy storage system (1) having at least a first energy store (2) and a second energy store (3) by determining an optimal adjuster (λ *), and an associated method for controlling a hybrid Energy storage system (1) comprising at least the first energy storage (2) and the second energy storage (3). In this case, based on a Hamilton function (H) associated with the energy storage system (1), the optimal adjoint (λ *) is calculated by solving an optimization problem. This is provided for controlling the hybrid energy storage system (1), whereby it can be dispensed with solving the optimization problem in this.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines hybriden Energiespeichersystems.The present invention relates to a method for operating a hybrid energy storage system.
Technische Systeme, deren Energiebedarf durch elektrische Energiespeicher gespeist wird, stellen unterschiedliche Leistungsanforderungen und Energieanforderungen an die Energiespeicher. Energiespeicher können bspw. Primärbatterien, Sekundärbatterien, Brennstoffzellen oder Doppelschichtkondensatoren sein.Technical systems, whose energy requirements are supplied by electrical energy storage devices, place different power requirements and energy requirements on the energy storage devices. Energy storage can be, for example, primary batteries, secondary batteries, fuel cells or double-layer capacitors.
In Brennstoffzellenfahrzeugen wird zum Betrieb der Brennstoffzelle in einem effizienten Arbeitsbereich und zum Ermöglichen von Rekuperation sowie dem Ermöglichen höherer Leistungsfähigkeit oftmals ein weiterer elektrischer Speicher verwendet. So sind beispielsweise passive Verschaltungen von Batterien unterschiedlicher Energie- und Leistungscharakteristik zur Steigerung der Leistungsfähigkeit bekannt. Ferner sind Systeme bekannt, in welchen zwei elektrische Speicher über einen DC/DC-Wandler miteinander gekoppelt sind und somit unterschiedliche Spannungslagen sowie einen unabhängigeren Betrieb ermöglichen.In fuel cell vehicles, another electrical storage is often used to operate the fuel cell in an efficient workspace and to facilitate recuperation as well as to enable higher efficiency. For example, passive interconnections of batteries of different energy and power characteristics are known for increasing the performance. Furthermore, systems are known in which two electrical memories are coupled together via a DC / DC converter and thus enable different voltage levels and a more independent operation.
Hier werden diese Systeme, wenn sie bspw. Brennstoffzelle und Batterie oder Batterie und Doppelschichtkondensator miteinander koppeln, hybride Energiespeichersysteme genannt. Für den Sonderfall, dass das System zwei Sekundärbatterien miteinander koppelt wird das System auch hybrides Batteriespeichersystem genannt.Here, these systems, when they couple, for example, fuel cell and battery or battery and double-layer capacitor together, called hybrid energy storage systems. For the special case that the system couples two secondary batteries together, the system is also called a hybrid battery storage system.
Aktuelle Systeme mit einem hybridem Energiespeichersystem verwenden zumeist eine einfache Steuerung, deren Echtzeitimplementierung mit geringem Aufwand ermöglicht werden kann. Jedoch führt diese Steuerung zu suboptimalen Ergebnissen hinsichtlich möglicher Ziele über die Betriebszeit, wie bspw. hinsichtlich einer Energieeffizenz.Current systems with a hybrid energy storage system usually use a simple control whose real-time implementation can be made with little effort. However, this control leads to suboptimal results in terms of possible goals over the operating time, such as in terms of energy efficiency.
So sind beispielsweise Systeme bekannt, in denen zwei Speicher mit einem DC/DC-Wandler verbunden sind und ein einfacher Stromregler zur Lastaufteilung verwendet wird. Auch sind hybride Batteriesteuersysteme zur Anwendung in Plug-In Hybridfahrzeugen bekannt, welche mit einer regelbasierten Steuerung oder einem Filter gesteuert werden.For example, systems are known in which two memories are connected to a DC / DC converter and a simple current controller is used for load sharing. Also, hybrid battery control systems for use in plug-in hybrid vehicles are known, which are controlled with a rule-based controller or a filter.
Für Hybrid-Fahrzeuge wurden bereits Ansätze vorgestellt, welche unter Verwendung von Optimierungsverfahren darauf abzielen einen Treibstoffverbrauch in einem Fahrzeug während der Fahrt zu minimieren. Diese basieren auf dem Mimimumprinzip von Pontryagin und werden in der Verwendung im Fahrzeug heute häufig durch Vereinfachung und Annahmen zur sogenannten Equivalent Consumption Minimization Strategy (ECMS) hergeleitet.For hybrid vehicles, approaches have already been presented which, using optimization methods, aim to minimize fuel consumption in a vehicle while driving. These are based on the mimimum principle of pontryagin and are often derived today in use in the vehicle by simplification and assumptions to the so-called Equivalent Consumption Minimization Strategy (ECMS).
Ferner ist ein Ansatz bekannt, welcher auch auf Grundlage des Minimumprinzips von Pontryagin zu einer Steuerung eines hybriden Energiespeichersystems eines Fahrzeuges, bestehend aus Brennstoffzelle und Doppelschichtkondensatorbank, führt. Die Strategie minimiert den Wasserstoffverbrauch und ein Doppelschichtkondensator-Ladezustand wird in einem definierten Bereich gehalten.Furthermore, an approach is known which also leads on the basis of the minimum principle of Pontryagin to a control of a hybrid energy storage system of a vehicle consisting of fuel cell and double-layer capacitor bank. The strategy minimizes hydrogen consumption and a double layer capacitor state of charge is maintained within a defined range.
In der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen eines optimierten Systemverhaltens eines hybriden Energiespeichersystems mit zumindest einem ersten Energiespeicher und einem zweiten Energiespeicher durch Bestimmen einer optimalen Adjungierten umfasst ein Ausführen einer ersten Iterationsschleife in mehreren Durchläufen, wobei aufeinanderfolgenden Durchläufen jeweils eine mögliche Adjungierte zugehörig ist, wobei bei jedem Durchlauf der ersten Iterationsschleife eine zweite Iterationsschleife ausgeführt wird. Die zweite Iterationsschleife umfasst ein Bestimmen jeweils einer optimalen Steuergröße für aufeinanderfolgende Zeitpunkte eines vorgegebenen Zeitraums, wobei die optimale Steuergröße eine Größe ist, durch welche eine von dem zweiten Energiespeicher aufgenommene oder abgegebene Energie beschrieben wird, und basierend auf einem Minimum einer Hamilton-Funktion ermittelt wird, wobei die Hamilton-Funktion dem Energiespeichersystem zugehörig ist und abhängig von einem modellierten Systemparameter, der möglichen Adjungierten und einem Speicherzustand des zweiten Energiespeichers ist, wobei der modellierte Systemparameter ein zu optimierender Parameter des hybriden Energiespeichersystems ist, und gemäß einem vorgegebenen Leistungsprofil ermittelt wird, welches von dem Energiespeichersystem in dem vorgegebenen Zeitraum durchlaufen wird, und ein Errechnen eines finalen Speicherzustandes des zweiten Energiespeichers, den der zweite Energiespeicher nach dem vorgegeben Zeitraum aufweist, wenn die von dem zweiten Energiespeicher aufgenommene oder abgegebene Energie in dem vorgegeben Zeitraum gemäß der jeweils optimalen Steuergröße gesteuert wurde. Das Verfahren umfasst ferner ein Detektieren, ob der mittels der zweiten Iterationsschleifen errechnete finale Speicherzustand des zweiten Energiespeichers innerhalb eines vorgegebenen Intervalls liegt und ein Bereitstellen einer optimalen Adjungierten, welche der möglichen Adjungierten des Durchlaufs der ersten Iterationsschleife entspricht, für welchen detektiert wurde, dass der finale Speicherzustand innerhalb des vorgegebenen Intervalls liegt.The method according to the invention for determining an optimized system behavior of a hybrid energy storage system having at least one first energy store and a second energy store by determining an optimal adjuster comprises executing a first iteration loop in a plurality of passes, wherein successive passes each have a possible adjoint associated therewith first iteration loop a second iteration loop is executed. The second iteration loop comprises determining each an optimal control variable for successive times of a predetermined period of time, the optimal control variable being a quantity describing an energy received or delivered by the second energy store and being determined based on a minimum of a Hamiltonian function , wherein the Hamilton function is associated with the energy storage system and depending on a modeled system parameter, the possible adjoint and a memory state of the second energy store, wherein the modeled system parameter is a parameter of the hybrid energy storage system to be optimized, and is determined according to a predetermined power profile, which is traversed by the energy storage system in the predetermined time period, and calculating a final storage state of the second energy storage, the second energy store after the predetermined period of time, if the energy absorbed or emitted by the second energy store was controlled in the predetermined period according to the respective optimum control variable. The method further comprises detecting whether the final storage state of the second energy storage calculated by the second iteration loops is within a predetermined interval and providing an optimal adjoint corresponding to the possible adjoint of the first iteration loop for which the final one has been detected Memory state is within the specified interval.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung eines hybriden Energiespeichersystems, welches zumindest einen ersten Energiespeicher und einen zweiten Energiespeicher umfasst, umfasst ein Erfassen eines ersten Eingangswertes und eines zweiten Eingangswertes, wobei der erste Eingangswert einen vorberechneten Wert einer optimalen Adjungierten beschreibt und der zweite Eingangswert eine Abweichung eines Speicherzustands des zweiten Energiespeichers von einem Referenz-Speicherzustand beschreibt, ein Anpassen der optimalen Adjungierten für einen aktuellen Speicherzustand des zweiten Energiespeichers basierend auf dem ersten und dem zweiten Eingangswert, um eine angepasste Adjungierte zu ermitteln, ein Bereitstellen eines Energiezielwertes, welcher eine Energie beschreibt, welche von dem ersten Energiespeicher und dem zweiten Energiespeicher gemeinsam bereitzustellen ist, und ein Ermitteln einer optimalen Steuergröße basierend auf der angepassten Adjungierten und dem Energiezielwert, wobei die optimale Steuergröße eine Größe ist, durch welche eine von dem zweiten Energiespeicher aufgenommene oder abgegebene Energie beschrieben wird, und die optimale Steuergröße gemäß einer dem Energiespeichersystem zugehörige Hamilton-Funktion ermittelt wird, wobei die Hamilton-Funktion abhängig von einem berechneten Systemparameter, der angepassten Adjungierten und dem aktuellen Speicherzustand des zweiten Energiespeichers ist.The method according to the invention for controlling a hybrid energy storage system comprising at least a first energy store and a second energy store comprises detecting a first input value and a second input value, wherein the first input value describes a precalculated value of an optimal adjoint and the second input value describes a deviation of a memory state of the second energy store from a reference memory state describes adapting the optimal adjuncts for a current memory state of the second energy store based on the first and second input values to determine an adapted adjoint, providing an energy target value describing an energy that is from the first energy storage and the second energy storage is to be provided together, and determining an optimal control variable based on the adjusted adjoint and the energy target value i the optimal control quantity is a quantity describing an energy received or delivered by the second energy store, and the optimal control variable is determined according to a Hamilton function associated with the energy storage system, the Hamilton function being dependent on a calculated system parameter, the adjusted Adjoint and the current memory state of the second energy storage is.
Es wird somit durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen eines optimierten Systemverhaltens eines hybriden Energiespeichersystems ein für ein bestimmtes Energiespeichersystem optimierter Wert einer Adjungierten ermittelt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung eines hybriden Energiespeichersystems wird dieser Wert zur Steuerung dieses bestimmten Energiespeichersystems angewendet. Auch wenn jedes dieser Verfahren für sich vorteilhaft ist, wird ein optimale Steuerung erst durch ein zusammenwirken dieser Verfahren erreicht. Durch Kombination der erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Optimalsteuerung geschaffen. Eine mathematische Bezeichnung für eine Adjungierte ist Lagrange-Multiplikator. Ein Speicherzustand ist ein Zustand des Speichers und beschreibt somit eine Eigenschaft des jeweiligen Energiespeichers, welche insbesondere einen Einfluss auf den zu optimierenden Systemparameter hat, so dieser sich ändert.Thus, by the method according to the invention for determining an optimized system behavior of a hybrid energy storage system, a value of an adjoint optimized for a specific energy storage system is determined. The inventive method for controlling a hybrid energy storage system, this value is used to control this particular energy storage system. Although each of these methods is advantageous in itself, optimal control is achieved only by cooperating with these methods. By combining the method according to the invention, optimal control is provided. A mathematical term for an adjoint is Lagrange multiplier. A memory state is a state of the memory and thus describes a property of the respective energy store, which in particular has an influence on the system parameter to be optimized if it changes.
Die Optimalsteuerung dient der energieoptimalen Leistungsverteilung in einem hybriden Energiespeichersystem, insbesondere einem hybriden Batteriesteuersystem. Daneben ist zudem die Funktionalität gegeben, dass die Steuerung auf einen sich immer weiter entleerenden Hochenergiespeicherteil reagiert, welcher durch einen der Energiespeicher gebildet wird, und in dem Hochleistungsspeicherteil Leistungsfähigkeit vorhalten kann.The optimal control serves the energy-optimal power distribution in a hybrid energy storage system, in particular a hybrid battery control system. In addition, the functionality is also given that the controller responds to a constantly emptying high energy storage part, which is formed by one of the energy storage, and can hold in the high-performance storage part performance.
Auch wenn die erfindungsgemäße echtzeitfähige Optimalsteuerung für Batteriesysteme besonders vorteilhaft ist, kann diese auf jede Art von hybriden Energiespeichersystemen angewendet werden. So ist es nicht zwingend notwendig, dass einer oder beide der Energiespeicher elektrische oder elektrochemische Energiespeicher sind. Ein Energiespeicher kann ebenfalls ein mechanischer Energiespeicher, beispielsweise ein Schwungrad sein. Ein weiterer denkbarer Energiespeicher als Teil eines hybriden Energiespeichersystems ist eine Brennstoffzelle.Even if the real-time capable optimal control according to the invention is particularly advantageous for battery systems, it can be applied to any type of hybrid energy storage systems. So it is not absolutely necessary that one or both of the energy storage are electrical or electrochemical energy storage. An energy store may likewise be a mechanical energy store, for example a flywheel. Another conceivable energy storage as part of a hybrid energy storage system is a fuel cell.
Der Betrieb eines hybriden Energiespeichersystems erfordert eine hinterlegte Steuerung. Die erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht eine energieeffiziente Steuerung ohne dabei auf einfachen Filter- oder Regelansätzen zu beruhen. Das erfindungsgemäße Ermitteln eines Steuerwertes, also eines Regelparameters, ermöglicht zudem einen breiten Leistungserhalt des hybriden Energiespeichersystems im Betrieb.The operation of a hybrid energy storage system requires a stored control. The method according to the invention enables energy-efficient control without being based on simple filter or control approaches. The determination according to the invention of a control value, that is to say of a control parameter, also enables a broad power maintenance of the hybrid energy storage system during operation.
Die erfindungsgemäßen Verfahren ermöglichen dabei eine Optimierung des Energiespeichersystems nach beliebigen Systemparametern. So kann der Systemparameter beispielsweise einen Systemverlust beschreiben, also ein Energieverlust, und das Energiespeichersystem kann besonders energieeffizient betrieben werden. In einem anderen Beispiel kann der Systemparameter eine Systemalterung beschreiben und das Energiespeichersystem kann besonders langlebig betrieben werden.The inventive method allow optimization of the energy storage system according to any system parameters. For example, the system parameter can describe a system loss, ie an energy loss, and the energy storage system can be operated particularly energy-efficiently become. In another example, the system parameter may describe system aging, and the energy storage system may be operated for a particularly long service life.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung eines hybriden Energiespeichersystems ist insbesondere vorteilhaft, da dieses bei geringer Rechenleistung in Echtzeit ausgeführt werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen eines optimierten Systemverhaltens eines hybriden Energiespeichersystems ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da dieses auch ohne ein physikalisches Vorhandensein eines entsprechenden Energiespeichersystems ausgeführt werden kann.The inventive method for controlling a hybrid energy storage system is particularly advantageous because it can be performed in real time with low processing power. The inventive method for determining an optimized system behavior of a hybrid energy storage system is particularly advantageous because it can be performed without a physical presence of a corresponding energy storage system.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.
Es ist vorteilhaft, wenn die optimale Steuergröße einen von dem zweiten Energiespeicher abzugebenden Strom beschreibt, und/oder der modellierte Systemparameter ein modellierter Systemverlust ist, und/oder der Speicherzustand ein Ladezustand ist, wobei der finale Speicherzustand ein finaler Ladezustand ist und/oder das Intervall ein Ladeintervall ist. Eine solche Auswahl ermöglicht es, dass Verfahren zum Bestimmen eines optimierten Systemverhaltens eines hybriden Energiespeichersystems an ein Batteriesystem anzupassen, wobei das Verfahren insbesondere dazu geeignet ist, eine Verlustleistung des Batteriesystems zu minimieren. Gerade für Batteriezellen mit einem hohen Innenwiderstand ist eine Strategie, welche im Zusammenspiel mit einer Systemlösung die Energieverluste minimieren kann, von Vorteil. Als Nebeneffekt kann das Verfahren in einem hybriden Energiespeichersystem durch die Stromraten-Entlastung des Hochenergieteils zu Alterungsvorteilen führen. Die Minimierung der elektrischen Verluste, so wie sie durch die erfindungsgemäßen Verfahren erreicht werden kann, führt zudem auch zu einer verringerten Temperaturentwicklung in den Energiespeichern, die durch unter anderem durch ohmsche Verluste entsteht.It is advantageous if the optimal control variable describes a current to be delivered by the second energy store, and / or the modeled system parameter is a modeled system loss, and / or the store state is a state of charge, the final store state being a final state of charge and / or the interval is a charging interval. Such a selection makes it possible to adapt the method for determining an optimized system behavior of a hybrid energy storage system to a battery system, the method being particularly suitable for minimizing a power loss of the battery system. Especially for battery cells with high internal resistance is a strategy that can minimize the energy losses in conjunction with a system solution, advantage. As a side effect, the process can lead to aging advantages in a hybrid energy storage system by the current rate relief of the high energy part. The minimization of the electrical losses, as they can be achieved by the method according to the invention, also leads to a reduced temperature development in the energy storage, which is caused, inter alia, by ohmic losses.
Es ist vorteilhaft, wenn die erste Iterationsschleife ein Bisektionsverfahren ausführt, um die mögliche Adjungierte zu ermitteln. Somit kann eine Anzahl von Durchläufen der ersten Iterationsschleife minimiert werden. Dabei wird die mögliche Adjungierte insbesondere basierend auf einem Intervallhalbierungsverfahren oder Intervallteilungsverfahren ermittelt.It is advantageous if the first iteration loop performs a bisection method to determine the possible adjoint. Thus, a number of passes of the first iteration loop can be minimized. In this case, the possible adjoint is determined in particular based on an interval bisection method or interval division method.
Es ist vorteilhaft, wenn bei dem Bestimmen eines optimierten Systemverhaltens eines hybriden Energiespeichersystems das Bestimmen der optimalen Steuergröße in jedem Durchlauf der zweiten Iterationsschleife erfolgt, indem eine dritte Iterationsschleife ausgeführt wird, wobei aufeinanderfolgenden Durchläufen in der dritten Iterationsschleife jeweils ein möglicher Steuerwert zugehörig ist, wobei in jedem Durchlauf der dritten Iterationsschleife ein Wert der Hamilton-Funktion gemäß der dem jeweiligen Durchlauf der dritten Iterationsschleife zugehörigen möglichen Steuergröße errechnet wird und die mögliche Steuergröße als optimale Steuergröße bestimmt wird, bei welcher der Wert der Hamilton-Funktion einen minimalen Wert aufweist. Auf diese Weise kann das Bestimmen auf eine Anzahl möglicher Steuerwerte eingeschränkt werden, welche von einem Regler des Energiespeichersystems tatsächlich verarbeitet und angewendet werden können. Ein solches Bestimmen der optimalen Steuergröße ist zudem einfach implementierbar und benötigt wenig Rechenleistung bei einer Ausführung. Alternativ ist es vorteilhaft, wenn das Bestimmen der optimalen Steuergröße in jedem Durchlauf der zweiten Iterationsschleife durch ein analytisches Errechnen erfolgt. Dadurch kann ein besonders genauer Wert für die optimale Steuergröße ermittelt werden.It is advantageous if, in determining an optimized system behavior of a hybrid energy storage system, the optimum control variable is determined in each pass of the second iteration loop by executing a third iteration loop, wherein successive passes in the third iteration loop each have a possible control value associated with it For each iteration of the third iteration loop, a value of the Hamiltonian function is calculated according to the possible control variable associated with the respective iteration of the third iteration loop and the possible control variable is determined to be the optimal control variable at which the value of the Hamiltonian function has a minimum value. In this way, the determination may be limited to a number of possible control values that can actually be processed and applied by a controller of the energy storage system. Such determination of the optimal control variable is also easy to implement and requires little computing power in one embodiment. Alternatively, it is advantageous if the determination of the optimal control variable takes place in each run of the second iteration loop by analytical calculation. As a result, a particularly accurate value for the optimal control variable can be determined.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn bei dem Bestimmen eines optimierten Systemverhaltens eines hybriden Energiespeichersystems das vorgegebene Intervall ein Intervall um einen anfänglichen Speicherzustand des zweiten Energiespeichers ist, welchen der zweite Energiespeicher zu Beginn des vorgegeben Zeitraums aufweist. Insbesondere ist das Intervall eine prozentuale Abweichung von dem anfänglichen Ladezustand des zweiten Energiespeichers. Auf diese Weise kann definiert werden, welche Genauigkeit bei dem Bestimmen der Adjungierten ausreichend ist.Furthermore, it is advantageous if, in determining an optimized system behavior of a hybrid energy storage system, the predetermined interval is an interval around an initial storage state of the second energy store, which the second energy store has at the beginning of the predetermined period. In particular, the interval is a percentage deviation from the initial state of charge of the second energy store. In this way it can be defined which accuracy is sufficient in determining the adjoint.
Auch ist es vorteilhaft, wenn bei dem Bestimmen eines optimierten Systemverhaltens eines hybriden Energiespeichersystems der modellierte Systemparameter basierend auf einem Gleichstromwiderstand des ersten Energiespeichers, einem Gleichstromwiderstand des zweiten Energiespeichers, einer von dem Energiespeichersystem für den jeweiligen Zeitpunkt abzugebenden Leistung gemäß des vorgegebenen Leistungsprofils und einem Wirkungsgrad eines DC/DC-Wandlers, über den der erste Energiespeicher und der zweite Energiespeicher in dem Energiespeichersystem verbunden sind, ermittelt wird. Auf dieses Weise kann der modellierte Systemverlust einem tatsächlichen Systemverlust des Energiespeichersystems angenähert werden. Es wird somit ein besonders präzises Bestimmen der optimalen Adjungierten ermöglicht. Dabei ist der Systemparameter insbesondere ein Systemverlust des Energiespeichersystems.It is also advantageous if, in determining an optimized system behavior of a hybrid energy storage system, the modeled system parameter is based on a DC resistance of the first energy store, a DC resistance of the second energy store, a power to be output by the energy storage system for the respective time according to the predetermined power profile and an efficiency of DC / DC converter, via which the first energy storage and the second energy storage are connected in the energy storage system, is determined. In this way, the modeled system loss can be approximated to an actual system loss of the energy storage system. Thus, a particularly precise determination of the optimal adjoint is made possible. In particular, the system parameter is a system loss of the energy storage system.
Ebenso vorteilhaft ist es, wenn bei dem Bestimmen eines optimierten Systemverhaltens eines hybriden Energiespeichersystems bei dem Berechnen des Wertes der Hamilton-Funktion eine Addition des modellierten Systemparameters mit einer Ableitung des Speicherzustandes des zweiten Energiespeichers erfolgt, welche mit der möglichen Adjungierten multipliziert wurde. Durch eine derart formulierte Hamilton-Funktion wird das Systemverhalten des hybriden Energiespeichersystems besonders präzise beschrieben. It is equally advantageous if, in determining an optimized system behavior of a hybrid energy storage system when calculating the value of the Hamiltonian function, an addition of the modeled system parameter takes place with a derivation of the storage state of the second energy store which has been multiplied by the possible adjoint. Such a formulated Hamilton function describes the system behavior of the hybrid energy storage system in a particularly precise manner.
Es ist vorteilhaft, wenn der Speicherzustand ein Ladezustand ist, und/oder der Energiezielwert ein Stromzielwert ist, und/oder die optimale Steuergröße einen von dem zweiten Energiespeicher abzugebenden Strom beschreibt, und/oder der berechnete Systemparameter ein Systemverlust des hybriden Energiespeichersystems ist. Eine solche Auswahl ermöglicht es, dass Verfahren zum Bestimmen eines optimierten Systemverhaltens eines hybriden Energiespeichersystems an ein Batteriesystem anzupassen, wobei das Verfahren insbesondere dazu geeignet ist, eine Verlustleistung des Batteriesystems zu minimieren.It is advantageous if the memory state is a state of charge, and / or the energy target value is a current target value, and / or the optimal control variable describes a current to be delivered by the second energy store, and / or the calculated system parameter is a system loss of the hybrid energy storage system. Such a selection makes it possible to adapt the method for determining an optimized system behavior of a hybrid energy storage system to a battery system, the method being particularly suitable for minimizing a power loss of the battery system.
Es ist vorteilhaft, wenn bei dem Verfahren zur Steuerung eines hybriden Energiespeichersystems der berechnete Systemparameter abhängig von einer Verlustleistung des ersten Energiespeichers und einer Verlustleistung des zweiten Energiespeichers ist. Insbesondere ist es dabei vorteilhaft, wenn der berechnete Systemparameter ferner abhängig von einer Verlustleistung eines Energiewandlers ist, über den der erste Energiespeicher und der zweite Energiespeicher in dem Energiespeichersystem verbunden sind. Der Energiewandler ist bevorzugt ein DC/DC-Wandler. Der berechnete Systemparameter kann somit besonders genau berechnet werden, was zu einer besonders effizienten Steuerung des hybriden Energiespeichersystems führt. Das Verfahren kann somit für eine Minimierung der Verlustleistung optimiert werden. Der Systemparameter ist dabei insbesondere ein Systemverlust des Energiespeichersystems.It is advantageous if, in the method for controlling a hybrid energy storage system, the calculated system parameter is dependent on a power loss of the first energy store and a power loss of the second energy store. In particular, it is advantageous if the calculated system parameter is further dependent on a power loss of an energy converter, via which the first energy store and the second energy store are connected in the energy storage system. The energy converter is preferably a DC / DC converter. The calculated system parameter can thus be calculated particularly accurately, which leads to a particularly efficient control of the hybrid energy storage system. The method can thus be optimized for minimizing the power loss. The system parameter is in particular a system loss of the energy storage system.
Auch ist vorteilhaft, wenn bei dem Verfahren zur Steuerung eines hybriden Energiespeichersystems die optimale Steuergröße rechnerisch ermittelt wird. Auf diese Weise wird ein Wert für die optimale Steuergröße errechnet und muss nicht vorab bereitgestellt werden. Es müssen somit keine vorberechneten Werte bereitgestellt werden.It is also advantageous if, in the method for controlling a hybrid energy storage system, the optimum control variable is determined by calculation. In this way, a value for the optimal control quantity is calculated and does not need to be provided in advance. Thus, no precalculated values need to be provided.
Ebenso vorteilhaft ist es, wenn bei dem Verfahren zur Steuerung eines hybriden Energiespeichersystems die optimale Steuergröße tabellarisch ermittelt wird, wobei eine Tabelle abgefragt wird, in welcher unterschiedlichen Kombinationen von Werten der angepasste Adjungierten und Werten des Stromzielwerts jeweils eine optimale Steuergröße zugeordnet ist. Auf diese Weise kann eine besonders reaktionsschnelle Regelung des hybriden Energiespeichersystems erreicht werden.It is equally advantageous if in the method for controlling a hybrid energy storage system the optimal control variable is determined in a tabular manner, wherein a table is queried in which different combinations of values of the adjusted adjuncts and values of the current target value are each assigned an optimal control variable. In this way, a particularly responsive control of the hybrid energy storage system can be achieved.
Zudem ist vorteilhaft, wenn bei dem Verfahren zur Steuerung eines hybriden Energiespeichersystems das Anpassen der optimalen Adjungierten mittels eines PI-Reglers erfolgt. Ein solches Bauelement ist kostengünstig verfügbar und erlaubt eine schnelle Ausführung des Verfahrens in Echtzeit.In addition, it is advantageous if, in the method for controlling a hybrid energy storage system, the adaptation of the optimal adjacents takes place by means of a PI controller. Such a device is available at low cost and allows rapid execution of the method in real time.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die optimale Adjungierte, welche in dem Verfahren zur Steuerung eines hybriden Energiespeichersystems als erster Eingangswert empfangen wird, durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen eines Systemverhaltens eines hybriden Energiespeichersystems bestimmt wurde. Somit kann eine optimale Adjungierte beispielsweise werksseitig ermittelt werden und an eine Regelvorrichtung übertragen werden, durch welchen das Verfahren zur Steuerung eines hybriden Energiespeichersystems ausgeführt wird. Diese kann beispielsweise in einem Fahrzeug verbaut sein.It is particularly advantageous if the optimal adjoint, which is received as the first input value in the method for controlling a hybrid energy storage system, has been determined by the inventive method for determining a system behavior of a hybrid energy storage system. Thus, an optimal adjuvant, for example, can be determined at the factory and transmitted to a control device, by which the method for controlling a hybrid energy storage system is performed. This can be installed, for example, in a vehicle.
Eine Vorrichtung zum Erzeugen einer optimalen Adjungierten, welche eine Recheneinheit umfasst, welche dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen eines optimierten Systemverhaltens eines hybriden Energiespeichersystems auszuführen, weist alle Vorteile des Verfahrens auf.An apparatus for generating an optimal adjoint, which comprises a computing unit which is set up to carry out the method according to the invention for determining an optimized system behavior of a hybrid energy storage system, has all the advantages of the method.
Eine Vorrichtung zur Steuerung eines hybriden Energiespeichersystems, welches eine Regelungseinheit umfasst, welche dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung eines hybriden Energiespeichersystems auszuführen, weist alle Vorteile des Verfahrens auf.A device for controlling a hybrid energy storage system, which comprises a control unit which is set up to carry out the method according to the invention for controlling a hybrid energy storage system, has all the advantages of the method.
Figurenlistelist of figures
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
-
1 ein Schaltbild eines beispielhaften hybriden Energiespeichersystems, -
2 ein Ablaufdiagram eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen eines optimierten Systemverhaltens eines hybriden Energiespeichersystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, -
3 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung eines hybriden Energiespeichersystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, und -
4 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen einer optimalen Adjungierten.
-
1 a circuit diagram of an exemplary hybrid energy storage system, -
2 1 is a flow chart of a method according to the invention for determining an optimized system behavior of a hybrid energy storage system according to a preferred embodiment of the invention, -
3 a block diagram of a device according to the invention for controlling a hybrid energy storage system according to a preferred embodiment of the invention, and -
4 a device according to the invention for generating an optimal adjoint.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Ein positiver Pol der ersten Batterie
Die erste und die zweite Batterie
An dem Ausgang des DC/DC-Wandlers
Um eine effiziente und schonende Entladung des Batteriespeichersystems
Im Folgenden wird die Erfindung und die zugrundeliegenden mathematischen Grundsätze näher erläutert.The invention and the underlying mathematical principles are explained in more detail below.
Die erfindungsgemäßen Verfahren ermöglichen eine energieeffiziente Steuerung eines hybriden Energiespeichersystems, beispielsweise des Batteriespeichersystems
Durch das Verfahren zum Bestimmen eines optimierten Systemverhaltens eines hybriden Energiespeichersystems erfolgt ein Lösen eines Optimalsteuerproblems für das hybride Batteriespeichersystem.The method of determining optimized system performance of a hybrid energy storage system solves an optimal control problem for the hybrid battery storage system.
Es wird zunächst ein allgemeines Optimierungsproblem für Optimalsteuerprobleme beschrieben. Im Anschluss wird in das speziell für das hybride Batteriespeichersystem
Bei einem Optimalsteuerproblem soll eine Kostenfunktion J unter gegebenen Nebenbedingungen minimiert werden. Ein Beispiel für ein solches Problem wird nachfolgend gegeben. Dabei gibt das Lagrange'sche Gütemaß L die Kosten in Abhängigkeit der Zustandsgrößen x(t) und der Steuergrößen u(t) für jeden Zeitpunkt an. In a optimal control problem, a cost function J should be minimized under given constraints. An example of such a problem is given below. The Lagrangian quality measure L indicates the costs as a function of the state variables x (t) and the control variables u (t) for each point in time.
Das Optimalsteuerproblem kann wie folgt formuliert werden:
Eine optimale Steuergröße u* erfüllt dann die folgende Gleichung:
Das Optimierungsproblem und dessen Lösung mittels des Minimumprinzips von Pontryagin wird nun auf das in
Der Gesamtstrom Iges setzt sich nach folgender Knotengleichung aus der Summe des Wandlerstromes I1d an einer der zweiten Batterie
Auf einer Seite der ersten Batterie
Für den Fall, dass die erste Batterie
Ein Ladezustand der ersten Batterie SoC1 und ein Ladezustand der zweiten Batterie SoC2 können anhand des jeweiligen zeitlichen Integrals des Stromes, der durch die jeweilige Batterie
Die vorangegangene allgemeine Form eines Optimalsteuerproblems wird nun auf das hybride Batteriespeichersystem
Die erwähnten Rand- und Nebenbedingungen für die Optimierungsgrößen sind für die Anwendung in dem hybriden Batteriespeichersystem
Nachfolgend wird die Lösung des Optimierungsproblems durch das Minimumprinzip von Pontryagin vorgestellt. Das Lagrange'sche Gütemaß (vgl. Gleichung (2)) entspricht hier der in Gleichung (8) integrierten Summe der elektrischen Verlustanteile in den Batterien
In Gleichung (18) ist die definierte Hamilton-Funktion H dargestellt. Diese beinhaltet neben dem Lagrange'schen Gütemaß L einen weiteren Term, das Produkt aus einer zeitvarianter Adjungierten λ(t)T und einer Zustands-Differentialgleichung f (x(t), u(t), t).
Das Minimumprinzip von Pontryagin gibt eine Reihe von notwendigen Bedingungen vor, die erfüllt werden müssen, damit Optimalität gilt. Dies ist in den Gleichungen (19) bis (23) formuliert. Optimale Trajektorien und Größen werden hier durch die Markierung (·)* gekennzeichnet.
Die zeitlichen Änderungen des Zustands x und des Lagrange-Multiplikators (auch Adjungierte λ genannt) werden durch die kanonischen Differentialgleichungen (19) und (20) beschrieben. Durch die Wahl der optimalen Steuergröße u* ist der zu minimierende Wert der Hamilton-Funktion H nach Gleichung (23) stets kleiner als der Wert der Hamilton-Funktion H, der durch eine von der optimalen Steuergröße u* abweichende Steuergröße zustande kommt.
Nun soll über dem Zeitraum t ∈ [ta, te] eine optimale Trakektorie u*(t) aus dem Bereich der zulässigen Steuerwerte u(t) gefunden werden, die, unter Einhaltung der Rand- und Nebenbedingungen der Steuer- und Zustandsgrößen, die Hamilton-Funktion H minimiert. Dabei muss nicht immer ein Extremwert in der Form dH/du=0 vorliegen, da es vorkommen kann, dass ein Minimum der Hamilton-Funktion H genau am Randbereich des zulässigen Steuergrößenbereichs vorliegt, in dem die Ableitung der Hamilton-Funktion H noch nicht 0 ist. Demnach gilt allgemein die Anforderung u*=arg min H, wobei Werte der Steuergröße u innerhalb des zulässigen Steuerwertebereichs betrachtet werden.Now, over the period of t ∈ [t a , t e ], an optimal traktorector u * (t) from the range of the permissible control values u (t) is to be found which, while maintaining the boundary and secondary conditions of the control and state variables, the Hamilton function H minimizes. In this case, there does not always have to be an extreme value in the form dH / du = 0, since it may happen that a minimum of the Hamilton function H is present at the edge region of the permissible control variable range in which the derivative of the Hamiltonian function H is not yet 0 , Thus, generally, the requirement u * = arg min H applies, where values of the control quantity u are considered within the allowable control value range.
Das Lösen des Zweipunkt-Randwertproblems, bestehend aus Zustands-Differentialgleichung (19) und Adjungierten-Differentialgleichung (20), kann unter den im Folgenden beschriebenen Annahmen gelöst werden.Solving the two-point boundary value problem, consisting of state differential equation (19) and adjoint differential equation (20), can be solved under the assumptions described below.
Die Verluste des DC/DC-Wandlers
Für die partielle Ableitung einer Verlustleistung der zweiten Batterie Pv,2 gilt mit der getroffenen Annahme Gleichung (25).
Eine Verlustleistung der ersten Batterie Pv,1 ist unabhängig vom Ladezustand der zweiten Batterie SoC2 und somit gilt für die partielle Ableitung dieser Verlustleistung Gleichung (26).
Zudem gilt für die Zustands-Differentialgleichung mit SoC2(t) ≈ konstant die Gleichung (27).
Mit der getroffenen Annahme und den sich ergebenden partiellen Differentialgleichungen (24) bis (27) kann die notwendige Bedingung in Gleichung (20) gelöst werden. Sie ergibt sich zu 0. Ebenso folgt daraus, dass die Adjungierte λ konstant ist, wie auch aus Gleichung (28) hervorgeht.
Die Verluste in den Batterieteilen, also in der ersten Batterie
Mit den Gleichungen (29) und (30), der Knotengleichung (9), der Beziehung u = I2 und den Strom-Wirkungsgrad-Gleichungen (10) und (11) am DC/DC-Wandler
Die Ausgangsleistung Pout,dcdc des DC/DC-Wandlers
Nun lässt sich die Verlustleistung des DC/DC-Wandlers
Mit den Gleichungen (17), (19), (28), (32) und (33) lässt sich die Hamilton-Funktion H in Abhängigkeit der Steuergröße u = I2 darstellen, wie dies in Gleichung (34) erfolgt ist.
Das Minimumprinzip von Pontryagin impliziert, dass die Hamilton-Funktion H zu jedem Zeitpunkt t ∈ [ta, te] des vorgegbenen Zeitraums ein globales Minimum besitzt. Das Finden des Minimums entspricht dem Lösen eines Extremwertproblems. Durch Ableiten der Hamilton-Funktion H nach der Steuergröße u und dem Nullsetzen kann zunächst ein Extremwert ermittelt werden. Dies entspricht einer notwendigen Bedingung für die Gültigkeit des Extremwerts. Ob es sich zum Zeitpunkt t bei der Steuergröße u im Steuerbereich u ∈ U (t) um einen globalen Extremwert handelt muss überprüft werden. Gleichung (35) zeigt die nach der Steuergröße u abgeleitete Hamilton-Funktion H, die Null gleichgesetzt (∂H/∂u = 0) und nach der Steuergröße u = I2 aufgelöst wurde. Die Größen der Batterien
Mit dem Verfahren zum Bestimmen eines optimierten Systemverhaltens eines hybriden Energiespeichersystems wird daher ein Verfahren zur Bestimmung der optimalen konstanten Adjungierten λ* mittels eines Bisektionsverfahren beschrieben.The method for determining an optimized system behavior of a hybrid energy storage system therefore describes a method for determining the optimum constant adjoint λ * by means of a bisection method.
Mit der gegebenen Gleichung (35) ist es möglich, in Abhängigkeit des von dem Batteriespeichersystem
Das Verfahren zum Bestimmen eines optimierten Systemverhaltens eines hybriden Energiespeichersystems ist ein iteratives Schleifenverfahren, dessen Ablaufschema in
Zu Beginn des Verfahrens werden durch eine Intialisierung
Nach der Initialisierung wird eine erste Iterationsschleife
Dazu wird ein Wertebereich definiert, welcher Werte beschreibt, welche die mögliche Adjungierte λm annehmen kann. Dieser Wertebereich beginnt mit einem Anfangswert λu und erstreckt sich bis zu einem Endwert λo. Dieser Wertebereich weist anfänglich einen niedrigsten Anfangswert λu,0 und einen höchsten Endwert λo,0 auf.For this purpose, a range of values is defined which describes values which the possible adjoint λ m can assume. This value range starts with an initial value λ u and extends up to a final value λ o . This range of values initially has a lowest initial value λ u, 0 and a highest final value λ o, 0 .
Bei dem ersten Durchlauf der ersten Iterationsschleife
Bei den weiteren Durchläufen der ersten Iterationsschleife
Dabei beschreibt die Variable SoC2(te,λm,1) einen Ladezustand, der sich bei Anwendung der diesem Durchgang zugehörigen möglichen Adjungierten λm, im ersten Durchlauf der ersten Iterationsschleife
Abhängig davon, ob diese Bedingung erfüllt ist, wird der Anfangswert λu und der Endwert λo für den nächsten Durchlauf der ersten Iterationsschleife
Bei jedem folgenden Durchlauf der ersten Iterationsschleife
Entsprechend bei dem zweiten Durchlauf der ersten Iterationsschleife
Somit wird für jeden Durchlauf der ersten Iterationsschleife
Die erste Iterationsschleife
Bei jedem Durchlauf der ersten Iterationsschleife (
Die zweite Iterationsschleife
Dazu ist der vorgegeben Zeitraum [ta, te] durch einen Anfangszeitpunkt ta und einen Endzeitpunkt te definiert. Bei dem ersten Durchlauf der zweiten Iterationsschleife
In jedem Durchlauf der zweiten Iterationsschleife
Die optimale Steuergröße u* beschreibt dabei einen von der zweiten Batterie
Die optimale Steuergröße u* wird in jedem Durchlauf der zweiten Iterationsschleife
Die dritte Iterationsschleife
Dazu wird ein Steuerwertebereich definiert, welcher Werte beschreibt, welche Werte der mögliche Steuerwert um annehmen kann. Dieser Steuerwertebereich weist einen niedrigsten u-Anfangswert und einen höchsten u-Endwert auf. Bei dem ersten Durchlauf der dritten Iterationsschleife
In jedem Durchlauf der dritten Iterationsschleife
Die Ableitung des Ladezustandes SoC2 der zweiten Batterie
Der modellierte Systemverlusts Lm und die nominelle Ladung Qnom,2 der zweiten Batterie
In dem Modellierungsschritt
Ferner wird in dem Modellierungsschritt
Für die Berechnung der Hamilton-Funktion H in dem Berechnungsschritt
Für jeden Durchlauf der dritten Iterationsschleife wird 30 der Wert der Hamilton-Funktion H, der sich bei der Berechnung der Hamilton-Funktion H in dem Berechnungsschritt
Bei jeder Ausführung der zweiten Iterationsschleife
Ist die zweite Iterationsschleife
In dem Verfahren zum Bestimmen eines optimierten Systemverhaltens eines hybriden Energiespeichersystems wird zum Lösen eines Optierungsproblems mittels iterativem Verfahren sowohl zeitlich als auch in den Modelldynamiken diskretisiert. Nach der Initialisierung im ersten Zeitschritt kann für den Folgezeitschritt die Entwicklung der Modellgrößen (Ladezustände in den Batterien) der Zustand aktualisiert werden. Es wird dann für eine vorzugebende Menge von Steuerwerten u = I2 in der „u = I2 Schleife“, also der dritten Iterationsschleife
Anschließend wird im Block „min(H)“ der Stromwert für den zweiten Strom I2 und somit die optimale Steuergröße u* festgestellt, welcher die Hamilton-Funktion H, unter Einhaltung der Nebenbedingungen, minimiert.Subsequently, in the block "min (H)", the current value for the second current I 2 and thus the optimum control quantity u * is determined, which minimizes the Hamiltonian function H while maintaining the secondary conditions.
Dann erfolgt in einem Prüfungsschritt
Ist die Berechnung im letzten Zeitschritt te angekommen so wird überprüft, ob die Randbedingung, dass der End-Ladezustand SoC2(te) von der zweiten Batterie
Das Verfahren wählt nun in einem weiteren Schleifendurchlauf der ersten Iterationsschleife
Es wird, wie in
In alternativen Ausführungsformen des Verfahrens zum Bestimmen eines optimierten Systemverhaltens eines hybriden Energiespeichersystems (
Im Folgenden wird mit Bezug auf
Die off-line bestimmbare Lösung, die mit voranstehend Verfahren zum Bestimmen eines optimierten Systemverhaltens eines hybriden Energiespeichersystems beschrieben wurde, wird nun in eine echtzeitfähige Steuerung überführt. Ziel ist es demnach für eine beliebige zeitabhängige Stromanfrage Iges(t) über einen Zeitraum die optimale Steuerung zu ermöglichen. So entsteht ein kausales Energiemanagement, welches ohne Informationen aus einem Prädiktionszeithorizont auskommt. Hier wird somit ein adaptives Verfahren ermöglicht, welches auf Basis der durch das Verfahren zum Bestimmen eines optimierten Systemverhaltens vorab bestimmten off-line Lösungen arbeitet.The off-line determinable solution described in the above method for determining an optimized system behavior of a hybrid energy storage system is now converted to real-time capable control. The goal is therefore for any time-dependent current request I ges (t) over a period of time to enable optimal control. This creates a causal energy management, which manages without information from a prediction time horizon. Here, an adaptive method is thus enabled which operates on the basis of the off-line solutions predetermined by the method for determining an optimized system behavior.
Die für ein bekanntes Problem berechnete optimale Adjungierte λ* kann nun verwendet werden um im Zusammenspiel mit den in Gleichung (35) definierten Zusammenhängen die Steuerung, bzw. die in jedem Zeitschritt zu bestimmende Stromaufteilung zwischen dem Strom der ersten Batterie I1d(t) und dem Strom der zweiten Batterie I2(t) zu realisieren. Zu jedem Zeitschritt wird dazu der Strom der zweiten Batterie I2(t) ausgerechnet, welcher einer Steuergröße u(t) entspricht. Es gilt somit: I2(t) = u(t).The optimal adjoint λ * calculated for a known problem can now be used in conjunction with the relationships defined in equation (35) to control or divide the current between the current of the first battery I 1d (t) and to be determined in each time step to realize the current of the second battery I 2 (t). At each time step, the current of the second battery I 2 (t) is calculated, which corresponds to a control quantity u (t). The following therefore holds: I 2 (t) = u (t).
Wird nun ein Steuerungsproblem gelöst, welches dem des off-line-Lösungsvorgangs ähnlich ist, aber nicht genau entspricht, so wird das Endwertkriterium eines festen Ladezustandes nicht in jedem Fall eingehalten werden.Now, if a control problem is solved, which is similar to that of the off-line solution process, but does not exactly correspond, the final value criterion of a fixed state of charge will not be met in every case.
Ebenso ist der Endzeitpunkt te nicht bekannt. Um diesem Problem gerecht zu werden wird eine adaptive Steuerung eingeführt, die dem Abweichen von einem Referenz-Ladezustand SoC2,Soll der zweiten Batterie
Die Gleichung des PI-Reglers
In
So zeigt
Die Vorrichtung
Durch den PI-Regler
Der für die angepasste Adjungierte λa ermittelte Wert wird von dem PI-Regler
Durch die Steuereinheit
Das Ermitteln einer optimalen Steuergröße I2 * erfolgt in beiden Fällen basierend auf der angepassten Adjungierten λa und dem Stromzielwert Iges. Unabhängig, ob die Werte der optimale Steuergröße I2 * vorab vorberechnet wurden und nun ausgewählt werden, oder ob diese in Echtzeit berechnet werden, wird die optimale Steuergröße I2 * gemäß einer dem Batteriespeichersystem
Wie aus Formel (34) ebenfalls ersichtlich ist, ist der berechnete Systemverlust Lb abhängig von der Verlustleistung der ersten Batterie Pv,1 , der Verlustleistung der zweiten Batterie Pv,2 und der Verlustleistung des DC/DC-Wandlers Pv,dcdc.As can also be seen from formula (34), the calculated system loss L b is dependent on the power loss of the first battery P v, 1 , the power loss of the second battery P v, 2 and the power loss of the DC / DC converter P v, dcdc ,
Die von der Steuereinheit
Es wird ferner explizit darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäßen Verfahren in entsprechender Weise ausgeführt werden können, wenn die optimale Steuergröße u* in dem Verfahren zum Bestimmen eines optimierten Systemverhaltens des hybriden Energiespeichersystems
Nebst obenstehender Offenbarung wird explizit auf die Offenbarung der
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