WO2020074759A1 - Device and method for controlling power for electric vehicles - Google Patents

Device and method for controlling power for electric vehicles Download PDF

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WO2020074759A1
WO2020074759A1 PCT/ES2019/070645 ES2019070645W WO2020074759A1 WO 2020074759 A1 WO2020074759 A1 WO 2020074759A1 ES 2019070645 W ES2019070645 W ES 2019070645W WO 2020074759 A1 WO2020074759 A1 WO 2020074759A1
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power
batteries
vehicle
active
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PCT/ES2019/070645
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Daniel Remón Rodríguez
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Remon Rodriguez Daniel
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/80—Exchanging energy storage elements, e.g. removable batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Definitions

  • the present invention belongs to the transport sector and more specifically to that of electrical equipment and the propulsion of electric vehicles.
  • the main object of the present invention is a power control device and the procedure that it develops, applicable to electric vehicles that have several electric batteries as a source of energy for their propulsion and the supply of auxiliary systems.
  • the procedure determines the injection or absorption of power that each of the vehicle's batteries must carry out to satisfy its energy needs, taking into account the restrictions of the batteries and allowing different configuration options.
  • These interchangeable temporary use batteries can be connected to the vehicle's electrical system through a power converter that facilitates their connection over a wide voltage range, allowing them to be used together with the vehicle battery and even together with other batteries for temporary use, as well as the control of the power they exchange, reducing the impact that specific driving conditions may have on them.
  • a power converter that facilitates their connection over a wide voltage range, allowing them to be used together with the vehicle battery and even together with other batteries for temporary use, as well as the control of the power they exchange, reducing the impact that specific driving conditions may have on them.
  • the vehicle has more than one power source, it is necessary to determine what is the participation of each of the connected batteries in the vehicle's power balance.
  • WO 2017 207996 (Mirek Leszczynski) considers a main battery and an interchangeable additional source that can be a battery or a generator powered by fuel and the power distribution is based on maintaining the state of charge of the main battery with the contribution from the other source.
  • This invention presents a power control device and method for electric vehicles capable of carrying several batteries equipped at the same time.
  • the objective of the invention is that the equipped batteries can be used simultaneously as an energy source as required by the conditions of use of the vehicle and taking into account the preferences of the user. To do this, it takes advantage of the ability to control the power exchanged by a battery connected through a power converter.
  • the invention is applicable when the vehicle has at least one battery whose power can be controlled, regardless of whether the different batteries equipped in the vehicle are permanently or temporarily equipped and that the number of batteries equipped is constant or variable in function of the use that you want to give the vehicle.
  • the power control device takes advantage of the capacity of these batteries to exchange power in a simultaneous and controlled way, increasing the total efficiency and adjusting the participation of each battery according to flexible definition objectives.
  • the power control device described here determines a power reference for each of the batteries equipped in the vehicle.
  • the determined power reference for each battery is sent to the auxiliary system of that battery dedicated to processing this type of information, regardless of the treatment given to that signal in said battery auxiliary system.
  • the vehicle has a battery connected directly to its electrical system, whose power exchange cannot be directly controlled but is the result of the interaction between all the systems connected to the vehicle's electrical system. , and a variable number of batteries that have a connection interface that allows you to directly control the power that they exchange with the vehicle's electrical system.
  • the uncontrollable battery exchanges power with the vehicle's electrical system regardless of the reference determined for it by the power control device, while the controllable batteries respond to the received references.
  • the invention is also directly applicable in cases where all the batteries are controllable, with all of them responding to the references sent by the power control device or with one of them regulating some variable of the vehicle's electrical system and taking the role of uncontrollable battery for power balance purposes.
  • the invention can be applied in vehicles with more than one uncontrollable battery by first applying a method of selecting an uncontrollable battery or a group of them with compatible voltages and using the procedure described without taking into account the remaining uncontrollable batteries.
  • the power control device has input and output elements that allow its interaction with other systems, processing and calculation elements, and memory elements.
  • This device is installed in the vehicle and interacts with other vehicle systems, including the batteries it is equipped with. In its operation, it collects information on the power balance of the vehicle and the batteries and sends references to the auxiliary systems of the batteries, updating them with an update period according to the control objectives pursued. To do this, it periodically performs a power control procedure that includes the following steps:
  • this power control procedure or some of its stages admit different options depending on the mode of operation of the vehicle. In general, depending on whether the vehicle is connected to a charging facility or not and the direction of the net power exchange of the vehicle's energy storage system, which includes all the batteries equipped in it, the following four modes can be established from vehicle operation:
  • Vehicle movement and power injection The vehicle is not connected to a charging facility and the energy storage system injects power to meet the needs of the vehicle. It includes most situations in which the vehicle moves and also those in which it is stopped with a system in operation due to traffic conditions or the driver's choice.
  • Vehicle movement and power absorption The vehicle is not connected to a charging facility and the energy storage system absorbs power. Mainly, it is associated with the recovery of energy in braking or prolonged descents.
  • the vehicle is connected to a charging facility and the energy storage system injects power. Mainly, it is associated with the use of the vehicle as an electricity generator for the electrical network.
  • the power control device In executing the power control procedure, the power control device establishes communications with different systems that intervene in the vehicle's power balance, especially in the stages of receiving information on power exchange and battery operation (a) and sending references to active batteries (e).
  • the batteries On the one hand, there is each of the batteries equipped in the vehicle and which form its energy storage system.
  • the systems for using and obtaining energy from the vehicle among which the three defined below are noteworthy for their relevance in the vehicle's power balance:
  • Acceleration control system It includes the vehicle's engine and the converter associated with it, or the engines and converters if there is more than one, the accelerator and brake pedals, the control and actuation devices between these and the engine or engines, a possible system of speed limitation or control and other systems related to vehicle traction.
  • the control system of the Acceleration provides the power control device with information on the power exchanged by its components. This information may be given in the form of measurements, estimates or references.
  • Load control system It comprises the elements that allow the connection of the vehicle to a charging facility, its control and its communication with the charging facility.
  • the load control system provides the power control device with information such as the allowable working range for its components and the load facility or set power reference for the load of the power storage system.
  • vehicle power by the vehicle, by a vehicle user, or by the charging facility.
  • Temperature control system It includes the elements used in the cooling or air conditioning of different elements and areas of the vehicle, such as the passenger compartment, the battery compartments or elements of the acceleration control system or the direct cooling of the batteries or elements of the Acceleration control, as well as those used to improve driver visibility through thermal processes such as ventilation or heating the windows.
  • the temperature control system provides the power control device with information about the power exchanged by its components.
  • auxiliary systems such as exterior and interior lighting, windshield wipers, and electronic devices.
  • a priority list of batteries This priority list determines the order in which the batteries are selected as active and by which they contribute to covering the vehicle's power needs, with the highest priority being the first to be activated and having a reference assigned.
  • the priority list supports defining multiple batteries with the same priority.
  • the priority is indicated by integers greater than zero, batteries with a lower number are more priority.
  • the number range used to indicate the priority of the batteries has an upper limit that can be set taking into account the total number of batteries that can be equipped in the vehicle simultaneously.
  • a tiebreaker criterion in the selection of active batteries among batteries of equal priority establishes the order in which batteries with the same priority are considered for activation.
  • the order can be established by the value of at least one parameter of the state of the batteries, such as their state of charge, their maximum power or their temperature, by user preferences or by values determined by a random process.
  • This criterion determines how references are assigned between batteries of equal priority when the contribution of these batteries is not restricted by their operating limits.
  • the options to define this criterion can be considered an equal participation of each of the batteries of equal priority, a participation of each battery depending on the value of at least one of its parameters, such as the state of charge, the maximum power or the temperature, a participation by an order established by user preferences or a participation by an order established by values determined by a random process.
  • this information is configured by a user of the vehicle. In some embodiments of the invention, this information is configured independently for each mode of vehicle operation.
  • a “tour of the set of batteries” to the fact of considering each one of them successively in a certain order to obtain information about them, determine their selection for power exchange or establish a reference for them.
  • a “priority level” is a group of batteries with the same priority and, by extension, each group of batteries associated with the same priority indicator integer, even when this group may be empty since there is no associated battery. integer indicator number concrete priority.
  • the stages of the power control procedure have their own particularities and different options that give rise to different embodiments of the invention. Its main characteristics are described below.
  • the vehicle power control device receives updated information on the power exchange of the different systems involved in the vehicle's power balance, and information on equipped batteries that includes their operating limits, defined by the minimum and maximum power values that can be injected and absorbed, which can vary over time depending on other parameters of the state of the batteries.
  • this information may include a different number of variables and correspond to different systems.
  • the information received from each battery can include instantaneous values of variables such as temperature, the deviation of the temperature from a certain operating range, the energy available in the battery until it is completely discharged (called in the rest of the document “Energy to inject”) or the remaining energy to have the battery fully charged (called in the rest of the document “energy to absorb”), these values being obtained from measurements or estimates.
  • variables such as temperature, the deviation of the temperature from a certain operating range, the energy available in the battery until it is completely discharged (called in the rest of the document “Energy to inject”) or the remaining energy to have the battery fully charged (called in the rest of the document “energy to absorb”), these values being obtained from measurements or estimates.
  • the processor receives measurements of the power exchanged by the acceleration control system and by the temperature control system, the power reference of the load control system and the operating limits of each battery, together with instantaneous values of the measure of power exchanged by the battery and estimates of its energy to inject and its energy to absorb.
  • step (a) includes processing the received information with techniques of error elimination, noise reduction, or signal filtering.
  • this processing of the received information is applied under specific conditions determined by the evolution of the received information; for example, being excluded from this processing the cases in which an immediate response of the energy storage system is required before a sudden change of some variable.
  • the device establishes a power reference that the set of batteries must satisfy from the information received in step (a).
  • the step of generating a total power reference for the energy storage system (b) comprises a sub-stage in which this total power reference is determined from the information on available power exchange.
  • Information on the power exchanged by the vehicle's energy use and obtaining systems Information is used on the power exchanged by systems other than batteries, mainly those used to control acceleration or charge. Values used may be based on measurements or other estimates, references or operating limits.
  • the total power reference is obtained as a result of a controller that takes into account the error in a certain variable, such as the voltage at a point in the circuit or the state of charge of a battery whose power exchange cannot be directly controlled. .
  • the total power reference is determined using information from more than one of these three types.
  • the type of information used is defined depending on the mode of operation of the vehicle.
  • the type of information that is used to determine the total power reference in each mode of vehicle operation is configured by a vehicle user.
  • the step of generating a total power reference for the energy storage system (b) comprises a second sub-stage in which the determined total power reference is processed.
  • the determined total power reference is multiplied by at least one coefficient that takes into account the losses in different elements of the vehicle's electrical system.
  • the determined total power reference is processed by filtering the signal.
  • the processing of the determined total power reference by means of a signal filtering is applied under specific conditions of the evolution of the determined total power reference, without it being modified when those conditions do not exist.
  • the determined total power reference is processed by a signal filter, except for significant reductions in its absolute value or sign changes, when it is not modified.
  • the vehicle's power control device determines which batteries exchange power with the vehicle's electrical system.
  • activating a battery is understood as the fact of selecting it to exchange power with the vehicle's electrical system, so that the batteries thus selected have been “activated” and become “active”. This selection is made following the priority list of the batteries and taking into account the operating limits of each one.
  • the selection of batteries includes a sub-stage in which a tour of the set of batteries equipped in the vehicle is carried out following the order established by the priority list of batteries and, in case of equal priority between batteries, by the tiebreaker criteria in the selection of active batteries among batteries of equal priority.
  • the absolute value of the total power reference and the operating limits of the batteries are considered in the sense of the power exchange determined by the total power reference, that is, if this corresponds to a injection or absorption of power.
  • its minimum power limit is considered equal to zero in both directions.
  • each considered battery is activated if the sum of the minimum power limits, in the direction of power exchange determined by the total power reference of the batteries already activated and the one considered is less than or equal to the absolute value of the total power reference.
  • the selection is completed, stopping the route, when the condition established by the objective in the selection of batteries is met, which corresponds to one of the following:
  • the tiebreaker criteria in the selection of batteries is set among a series of options that include the use of battery status parameters, user preferences or random values.
  • the parameters of the state of the batteries can be considered variables such as their energy to inject or to absorb, depending on the direction of the power exchange determined by the total power reference, its operating limits or its temperature.
  • the possibility of establishing a second order of priority for the tiebreaker between batteries with the same priority may be considered, in which it is not allowed to assign the same priority for the tiebreaker to more than one battery.
  • the random values used can be fixed at a certain moment of the use of the vehicle, such as the moment when a battery exchange is made or the moment when the vehicle is started or charging begins.
  • the tiebreaker criteria used is configured independently for each mode of vehicle operation.
  • the step of selecting active batteries for power exchange (c) comprises an additional sub-step of managing the capacity of the energy storage system to meet the total power benchmark.
  • the vehicle power control device sends a power limiting signal to at least one of the vehicle's power utilization and utilization systems.
  • This power limitation signal can take different forms, such as a maximum value of the power that can be exchanged by the specific system to which it is sent or the necessary variation in its power exchange, and both the variables used and the systems to which it is Sends this information may depend on the mode of operation of the vehicle.
  • a value of the required power variation is sent, obtained as the difference between the sum of the maximum power limits, in the sense of the power exchange determined by the total power reference, of the batteries and the value absolute of the total power reference, to the acceleration control system if the vehicle operates in modes I or II and to the load control system in modes III or IV.
  • the vehicle power control device determines the references that the active batteries must satisfy to distribute the necessary contribution to the power balance of the vehicle's electrical system. This stage comprises several sub-stages, in which a remaining power reference is taken into account, initially equal to the total power reference.
  • the first sub-stage consists of assigning to each of the active batteries an initial reference equal to its minimum power limit, in the sense of the power exchange determined by the total power reference, and updating the remaining power reference subtracting the value assigned to each of the active batteries.
  • the second sub-stage consists of the distribution of the remaining power reference between the active batteries. This distribution is carried out through a tour of the set of batteries equipped in the vehicle by levels of the priority list of the batteries, from highest to lowest priority, as long as the remaining power reference is greater than zero, performing various actions for each of these priority levels.
  • the level power margin is calculated as the sum of the difference between the maximum and minimum power limits, in the sense of the power exchange determined by the total power reference, of each of the active batteries of said priority level.
  • each of the active batteries in this level is assigned a reference equal to its maximum power limit, in the sense of the exchange of power determined by the total power reference, and the remaining power reference is updated by subtracting the power margin from the level.
  • the power margin of the level is greater than the remaining power reference, each of the active batteries in this level is assigned a certain reference taking into account the criterion of distribution of references between active batteries of equal priority and the remaining power reference making it equal to zero.
  • the criterion for the distribution of references between active batteries of equal priority is set among a series of options that provide equal participation for all batteries or depending on battery parameters, user preferences or random values, keeping in any case the reference assigned to each battery within its operating limits.
  • the parameters of the batteries can be considered its maximum power limit, the power margin between its maximum and minimum power limits, its energy to inject or to absorb, according to the direction of the power exchange determined by the total power reference, or its temperature.
  • the possibility of establishing a second order of priority for the distribution of references between active batteries of equal priority in which it is not allowed to assign the same priority for distribution to more than one battery, depending on some of its parameters, may also be considered.
  • each active battery in the level is assigned the reference necessary to cover the remaining power reference or its maximum power limit, depending on the value of the remaining power reference and the references already assigned to the batteries. active of the level with the highest priority for the cast.
  • the distribution criterion is configured by a vehicle user for each operating mode, choosing between a participation of each battery proportional to its power margin, a participation proportional to its amount of energy to inject or to absorb or a second custom priority order.
  • the reference generation step for the active batteries (d) comprises a third sub-stage in which the power references assigned to each battery are processed.
  • the power reference assigned to each battery is multiplied by at least a coefficient that takes into account the losses in different elements of the vehicle's electrical system and which may be different for each battery.
  • the power reference assigned to each battery is processed by signal filtering, which may have different parameters for each battery.
  • the processing of the power reference assigned to each battery by means of a signal filtering is applied in specific conditions of the evolution of said power reference, without it being modified when those conditions do not exist.
  • the vehicle power control device sends to the auxiliary system of each battery dedicated to processing this type of information the updated reference generated for that battery in stage (d) of the power control procedure.
  • the present description does not exclude the possibility of obtaining obvious variants of the invention.
  • the following two are worth mentioning as they are the most immediate.
  • batteries made up of electrochemical cells other electrical elements that store energy such as capacitors or inductors, but also more complex systems such as a fuel cell or a generator can be considered.
  • Figure 1 shows the interaction of the control device with other systems involved in the power balance of the vehicle according to an exemplary embodiment of the invention.
  • Figure 2 shows a flow diagram of the power control procedure for electric vehicles.
  • the preferred embodiment of the power control device considers a vehicle with a battery whose power exchange with the vehicle's electrical system cannot be directly controlled, as it is directly connected to said system permanently, and with the capacity to connect up to four batteries additional, for temporary use and with a connection interface that allows control of its power exchange. This results in the vehicle always having an uncontrollable battery connected directly to its electrical system, exchanging the power necessary to balance the power balance regardless of the operation of the vehicle's power control device, and with a variable number between zero and four controllable batteries.
  • Figure 1 shows the interaction of the power control device (1) with the main vehicle systems related to its power balance.
  • the power control device (1) interacts with the auxiliary systems of the batteries (2), the acceleration control system (3), the charge control system (4) and the control system. temperature (5).
  • the signals sent to the auxiliary system of the uncontrollable battery (2a) are ignored by it, while the signals sent to the auxiliary systems of the controllable batteries (2b) are used by them to determine the behavior of these batteries. .
  • the power control device (1) has input and output elements that allow its interaction with other systems, calculation and processing elements, and memory elements.
  • the procedure performed by the power control device (1), which in this preferred embodiment is periodically executed with a update period (T) of one second, comprises the following stages:
  • Figure 2 shows a flow diagram of the power control procedure schematically representing the succession of these steps and the periodic execution of the procedure.
  • the execution of the power control procedure is carried out taking into account the following information stored in the power control device (1):
  • a priority list of batteries In this embodiment, the priority of the different batteries is marked with integers from 1 to 5, with the lower numbers indicating the higher priority.
  • this information is configured by a vehicle user independently for each of the vehicle's operating modes.
  • the vehicle power control device (1) receives:
  • the step of generating a total power reference for the energy storage system (b) comprises a first sub-step in which this total power reference is determined from information on the power exchanged by utilization and obtaining systems. energy (3), (4), (5).
  • the sign criterion used for power is that it is positive if it is injected into the vehicle's electrical system and negative if it is absorbed from it, regardless of which system performs the power exchange.
  • the total power reference is obtained as the opposite value of the sum of the power exchanged by the acceleration control system (3) and the power exchanged by the control system temperature (5).
  • the total power reference is obtained as the opposite value of the sum of the power reference of the load control system (4) and the power exchanged by the control system temperature (5).
  • the sign of the total power reference determines the direction of the power exchange, if it is positive, the energy storage system must inject power into the vehicle's electrical system and, if it is negative, it must absorb it.
  • This processing of the determined total power reference is applied differently depending on its evolution. In the event of significant reductions in its absolute value, such as a reduction to a value below 10% of the previous value, or sign changes, the total power reference does not change. Otherwise, the value obtained is processed by means of a signal filter to limit the variations that it may undergo and avoid unnecessary changes in the selection of active batteries and the references assigned to them.
  • the step of selecting active batteries for power exchange (c) comprises a sub-stage in which a tour of the set of batteries equipped in the vehicle is carried out following the order established by the priority list of batteries and, in the event of Equal priority between batteries, by the tiebreaker criteria in the selection of active batteries between batteries of equal priority, using the configuration corresponding to the operating mode in which the vehicle is located. While the selection is not complete, each battery considered is activated if the sum of the minimum power limits, in the sense of the power exchange determined by the total power reference, of the batteries already activated and the considered one is less than or equal to the absolute value of the total power reference . The selection of batteries is completed, stopping the journey, when the condition established by the objective in the selection of batteries corresponding to the operating mode in which the vehicle is found is met, which is one of the following:
  • a vehicle user chooses between giving higher priority to batteries with a higher maximum power limit in the sense of the power exchange determined by the reference of total power, give priority to the batteries with the highest amount of energy to inject or absorb, depending on the direction of the power exchange determined by the total power reference, or enter a second order of priority for the tiebreaker between batteries with the same priority.
  • step (c) comprises an additional capacity management substep of the energy storage system to satisfy the total power reference.
  • the vehicle power control device (1) sends a power limitation signal to the acceleration control system (3) if it is in operating modes I or II and to the load control system (4) if it is in operating modes III or IV.
  • This power limitation signal is a value of the power variation required by the system to which it is sent, obtained as the difference between the sum of the maximum power limits, in the sense of the power exchange determined by the reference of total power of the batteries and the absolute value of the total power reference.
  • the reference generation step for the active batteries (d) comprises two sub-stages, taking into account a remaining power reference initially equal to the total power reference.
  • the first sub-stage consists of assigning to each of the active batteries an initial reference equal to its minimum power limit, according to the direction of the power exchange determined by the total power reference, and updating the remaining power reference subtracting the value assigned to each of the active batteries.
  • the second sub-stage consists of the distribution of the remaining power reference between the active batteries.
  • This distribution is carried out by means of a route of the set of batteries equipped in the vehicle by levels of the priority list of the batteries corresponding to the operating mode in which the vehicle is located, from highest to lowest priority, while the remaining power reference is greater than zero, performing various actions for each of these priority levels.
  • the path comprises the priority levels in order, from 1 to 5.
  • the power margin of the level is calculated as the sum of the difference between the maximum and minimum power limits, in the sense of the power exchange determined by the total power reference, of each of the active batteries of said priority level.
  • each of the active batteries in this level is assigned a reference equal to its maximum power limit, in the sense of the exchange of power determined by the total power reference, and the remaining power reference is updated by subtracting the power margin from the level.
  • the power margin of the level is greater than the remaining power reference, each of the active batteries of this level is assigned a certain reference taking into account counts the criteria for the distribution of references between active batteries of the same priority and the remaining power reference is updated, making it equal to zero.
  • a vehicle user chooses between a participation of each battery proportional to its power margin, a participation proportional to its amount of energy to inject or by absorb, according to the direction of the power exchange determined by the total power reference, or a second order of priority for the distribution of references between active batteries of the same priority. If the participation criterion is in force proportional to the amount of energy that can inject or absorb the battery, the power references are adjusted so that they remain within the operating limits of the respective batteries.
  • each active battery of the level is assigned the necessary reference to cover the remaining power reference or its maximum power limit, depending on the value of the remaining power reference and the references already assigned to the active batteries of the level with the highest priority for distribution.
  • the vehicle power control device (1) sends to the auxiliary system of each battery (2) the updated reference generated for that battery in stage (d) of the power control procedure.

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Abstract

The invention relates to a power control device (1) for electric vehicles having multiple batteries as a source of electrical energy, and to a method carried out by the device. The method includes steps of receiving information (a), generating a total reference (b), selecting active batteries (c), generating references for the active batteries (d), and sending the references to the batteries (e). For this purpose, the device (1) interacts with auxiliary systems of the batteries (2) and other systems of the vehicle that are related to the power balance of the vehicle, such as an acceleration control system (3), a charge control system (4) and a temperature control system (5). The power control device (1) allows a vehicle to use its batteries in an efficient and coordinated manner, adapting to the use conditions of the vehicle and the user's preferences.

Description

D E S C R I P C I O N  D E S C R I P C I O N
DISPOSITIVO Y PROCEDIMIENTO DE CONTROL DE POTENCIA PARAPOWER CONTROL DEVICE AND PROCEDURE FOR
VEHICULOS ELECTRICOS ELECTRIC VEHICLES
SECTOR DE LA TECNICA TECHNICAL SECTOR
La presente invención pertenece al sector del transporte y más concretamente al del equipamiento eléctrico y la propulsión de vehículos eléctricos. The present invention belongs to the transport sector and more specifically to that of electrical equipment and the propulsion of electric vehicles.
El objeto principal de la presente invención es un dispositivo de control de potencia y el procedimiento que este desarrolla, de aplicación a vehículos eléctricos que disponen de varias baterías eléctricas como fuente de energía para su propulsión y la alimentación de sistemas auxiliares. El procedimiento determina la inyección o absorción de potencia que debe realizar cada una de las baterías del vehículo para satisfacer sus necesidades de energía, teniendo en cuenta las restricciones de las baterías y permitiendo distintas opciones de configuración. The main object of the present invention is a power control device and the procedure that it develops, applicable to electric vehicles that have several electric batteries as a source of energy for their propulsion and the supply of auxiliary systems. The procedure determines the injection or absorption of power that each of the vehicle's batteries must carry out to satisfy its energy needs, taking into account the restrictions of the batteries and allowing different configuration options.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION BACKGROUND OF THE INVENTION
A pesar de que las prestaciones de los coches eléctricos disponibles en la actualidad son suficientes para cubrir las necesidades habituales de una amplia mayoría de conductores, la adopción de este tipo de vehículos se ve frenada por su elevado precio, reducida autonomía y prolongados tiempos de recarga en comparación con los modelos con motores de combustión. Sin embargo, un concepto alternativo de sistema de almacenamiento para vehículos eléctricos, en el que la batería instalada en el vehículo de manera permanente se optimiza para el uso habitual del vehículo y se complementa con baterías de uso temporal intercambiables, permite reducir tanto el precio de adquisición del vehículo como el tiempo necesario para restaurar la energía almacenada en el vehículo. Despite the fact that the benefits of electric cars currently available are sufficient to cover the usual needs of a vast majority of drivers, the adoption of this type of vehicle is hampered by its high price, reduced autonomy and long recharging times. compared to models with combustion engines. However, an alternative concept of storage system for electric vehicles, in which the battery permanently installed in the vehicle is optimized for the normal use of the vehicle and complemented by interchangeable temporary use batteries, allows to reduce both the price of vehicle acquisition as the time required to restore the energy stored in the vehicle.
Estas baterías de uso temporal intercambiables pueden conectarse al sistema eléctrico del vehículo a través de un convertidor de potencia que facilite su conexión en un amplio rango de tensión, permitiendo su utilización junto a la batería del vehículo e incluso junto a otras baterías de uso temporal, así como el control de la potencia que intercambian, reduciendo el impacto que las condiciones específicas de conducción puedan tener sobre ellas. En este caso, al contar el vehículo con más de una fuente de energía, es necesario determinar cuál es la participación de cada una de las baterías conectadas en el balance de potencia del vehículo. These interchangeable temporary use batteries can be connected to the vehicle's electrical system through a power converter that facilitates their connection over a wide voltage range, allowing them to be used together with the vehicle battery and even together with other batteries for temporary use, as well as the control of the power they exchange, reducing the impact that specific driving conditions may have on them. In this case, when the vehicle has more than one power source, it is necessary to determine what is the participation of each of the connected batteries in the vehicle's power balance.
Entre las soluciones propuestas habitualmente para determinar cómo contribuyen al balance de potencia de un vehículo las distintas baterías o fuentes de energía con las que este puede contar, pueden identificarse tres clases principales. En primer lugar, un tipo de solución se basa en seleccionar una única fuente de energía que se conecta en solitario y cubre todas las necesidades de potencia del vehículo. En segundo lugar, otras soluciones consideran la conexión de varias baterías simultáneamente, pero solamente si sus tensiones son compatibles. En ninguno de estos casos es necesaria la presencia de convertidores de potencia, pero tampoco es posible controlar la contribución de cada batería conectada ni reducir el impacto de la conducción sobre ellas. En tercer lugar, pueden encontrarse soluciones orientadas a fuentes de energía de distinta naturaleza, como en el caso híbrido, u optimizadas para distintos objetivos. En general, estas soluciones consideran un sistema de almacenamiento de energía formado por dos elementos, uno de los cuales equilibra el balance de potencia de manera automática mientras el otro controla la tensión de un punto del circuito o el estado de carga del primer elemento. Entre estas soluciones, WO 2017 207996 (Mirek Leszczynski) considera una batería principal y una fuente adicional intercambiable que puede ser una batería o un generador alimentado por combustible y el reparto de potencia se basa en mantener el estado de carga de la batería principal con la contribución de la otra fuente. Among the solutions commonly proposed to determine how the different batteries or energy sources that it can count on contribute to the power balance of a vehicle, three main classes can be identified. First, one type of solution is based on selecting a single power source that connects alone and covers all of the vehicle's power needs. Second, other solutions consider connecting multiple batteries simultaneously, but only if their voltages are compatible. In none of these cases is the presence of power converters necessary, but neither is it possible to control the contribution of each connected battery or reduce the impact of conduction on them. Third, solutions can be found geared towards energy sources of different nature, as in the hybrid case, or optimized for different purposes. In general, these solutions consider an energy storage system made up of two elements, one of which balances the power balance automatically while the other controls the voltage of a point in the circuit or the state of charge of the first element. Among these solutions, WO 2017 207996 (Mirek Leszczynski) considers a main battery and an interchangeable additional source that can be a battery or a generator powered by fuel and the power distribution is based on maintaining the state of charge of the main battery with the contribution from the other source.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN EXPLANATION OF THE INVENTION
Esta invención presenta un dispositivo y un procedimiento de control de potencia para vehículos eléctricos capaces de llevar equipadas varias baterías al mismo tiempo. El objetivo de la invención es que las baterías equipadas se puedan utilizar simultáneamente como fuente de energía según requieran las condiciones de utilización del vehículo y teniendo en cuenta las preferencias del usuario. Para ello, aprovecha la capacidad de controlar la potencia intercambiada por una batería conectada a través de un convertidor de potencia. La invención es de aplicación cuando el vehículo cuenta con al menos una batería cuya potencia puede ser controlada, independientemente de que las distintas baterías equipadas en el vehículo estén equipadas de manera permanente o temporal y de que el número de baterías equipadas sea constante o variable en función de la utilización que se quiere dar al vehículo. El dispositivo de control de potencia aprovecha la capacidad de estas baterías para intercambiar potencia de manera simultánea y controlada, aumentando la eficiencia total y ajustando la participación de cada batería según objetivos de definición flexible. Además, tiene en cuenta parámetros de cada batería que van más allá de su estado de carga, como pueden ser su rango de operación en términos de potencia o su temperatura y, al contrario que otras invenciones con objetivos similares, no restringe la selección de baterías y la determinación de su participación a un criterio basado en su tensión o estado de carga, sino que permite al usuario configurar su propio criterio. This invention presents a power control device and method for electric vehicles capable of carrying several batteries equipped at the same time. The objective of the invention is that the equipped batteries can be used simultaneously as an energy source as required by the conditions of use of the vehicle and taking into account the preferences of the user. To do this, it takes advantage of the ability to control the power exchanged by a battery connected through a power converter. The invention is applicable when the vehicle has at least one battery whose power can be controlled, regardless of whether the different batteries equipped in the vehicle are permanently or temporarily equipped and that the number of batteries equipped is constant or variable in function of the use that you want to give the vehicle. The power control device takes advantage of the capacity of these batteries to exchange power in a simultaneous and controlled way, increasing the total efficiency and adjusting the participation of each battery according to flexible definition objectives. In addition, it takes into account parameters of each battery that go beyond its state of charge, such as its operating range in terms of power or its temperature and, unlike other inventions with similar objectives, it does not restrict the selection of batteries and determining their participation to a criterion based on their voltage or state of charge, but rather allows the user to configure their own criteria.
Esta descripción permite desarrollar distintas realizaciones de la invención, entre las que se puede considerar tanto la posibilidad de que el dispositivo de control de potencia esté activo siempre que el vehículo esté en funcionamiento como la posibilidad de que se active únicamente en los instantes en que el vehículo cuenta con más de una batería u otro tipo de restricciones, como pueden ser las basadas en valores mínimos de la velocidad del vehículo o de la potencia intercambiada entre algunos de sus sistemas. This description allows to develop different embodiments of the invention, among which one can consider both the possibility that the power control device is active whenever the vehicle is in operation and the possibility that it is activated only in the moments in which the vehicle has more than one battery or other restrictions, such as those based on minimum values of vehicle speed or the power exchanged between some of its systems.
El dispositivo de control de potencia aquí descrito determina una referencia de potencia para cada una de las baterías equipadas en el vehículo. La referencia de potencia determinada para cada batería se envía al sistema auxiliar de esa batería dedicado a procesar este tipo de información, con independencia del tratamiento que se da a esa señal en dicho sistema auxiliar de la batería. En particular, en la aplicación preferente de la invención, el vehículo cuenta con una batería conectada directamente a su sistema eléctrico, cuyo intercambio de potencia no puede ser controlado directamente sino que es resultado de la interacción entre todos los sistemas conectados al sistema eléctrico del vehículo, y un número variable de baterías que cuentan con una interfaz de conexión que permite controlar directamente la potencia que intercambian con el sistema eléctrico del vehículo. En esta aplicación, la batería no controlable intercambia potencia con el sistema eléctrico del vehículo independientemente de la referencia determinada para ella por el dispositivo de control de potencia, mientras que las baterías controlables responden a las referencias recibidas. La invención también es de aplicación directa en casos en que todas las baterías son controlables, con todas ellas respondiendo a las referencias enviadas por el dispositivo de control de potencia o con una de ellas regulando alguna variable del sistema eléctrico del vehículo y tomando el papel de batería no controlable a efectos del balance de potencia. Por otro lado, la invención puede aplicarse en vehículos con más de una batería no controlable aplicando en primer lugar un método de selección de una batería no controlable o de un grupo de ellas con tensiones compatibles y utilizando el procedimiento descrito sin tener en cuenta las restantes baterías no controlables. The power control device described here determines a power reference for each of the batteries equipped in the vehicle. The determined power reference for each battery is sent to the auxiliary system of that battery dedicated to processing this type of information, regardless of the treatment given to that signal in said battery auxiliary system. In particular, in the preferred application of the invention, the vehicle has a battery connected directly to its electrical system, whose power exchange cannot be directly controlled but is the result of the interaction between all the systems connected to the vehicle's electrical system. , and a variable number of batteries that have a connection interface that allows you to directly control the power that they exchange with the vehicle's electrical system. In this app, the uncontrollable battery exchanges power with the vehicle's electrical system regardless of the reference determined for it by the power control device, while the controllable batteries respond to the received references. The invention is also directly applicable in cases where all the batteries are controllable, with all of them responding to the references sent by the power control device or with one of them regulating some variable of the vehicle's electrical system and taking the role of uncontrollable battery for power balance purposes. On the other hand, the invention can be applied in vehicles with more than one uncontrollable battery by first applying a method of selecting an uncontrollable battery or a group of them with compatible voltages and using the procedure described without taking into account the remaining uncontrollable batteries.
El dispositivo de control de potencia cuenta con elementos de entrada y salida que permiten su interacción con otros sistemas, elementos de procesamiento y cálculo y elementos de memoria. Este dispositivo se instala en el vehículo e interactúa con otros sistemas de este, incluyendo las baterías que lleva equipadas. En su funcionamiento, recoge información sobre el balance de potencia del vehículo y las baterías y envía referencias a los sistemas auxiliares de las baterías, actualizándolas con un periodo de actualización acorde a los objetivos de control perseguidos. Para ello, lleva a cabo de manera periódica un procedimiento de control de potencia que comprende las siguientes etapas: The power control device has input and output elements that allow its interaction with other systems, processing and calculation elements, and memory elements. This device is installed in the vehicle and interacts with other vehicle systems, including the batteries it is equipped with. In its operation, it collects information on the power balance of the vehicle and the batteries and sends references to the auxiliary systems of the batteries, updating them with an update period according to the control objectives pursued. To do this, it periodically performs a power control procedure that includes the following steps:
a) Recepción de información sobre intercambio de potencia y operación de baterías.  a) Receipt of information on power exchange and battery operation.
b) Generación de una referencia de potencia total para el sistema de almacenamiento de energía.  b) Generation of a total power reference for the energy storage system.
c) Selección de baterías activas para el intercambio de potencia.  c) Selection of active batteries for power exchange.
d) Generación de referencias para las baterías activas.  d) Generation of references for active batteries.
e) Envío de referencias a las baterías activas. En algunas realizaciones de la invención, este procedimiento de control de potencia o algunas de sus etapas admiten diferentes opciones en función del modo de funcionamiento del vehículo. De manera general, atendiendo a si el vehículo está conectado a una instalación de carga o no y al sentido del intercambio de potencia neto del sistema de almacenamiento de energía del vehículo, que comprende todas las baterías equipadas en este, pueden establecerse los siguientes cuatro modos de funcionamiento del vehículo: e) Sending references to active batteries. In some embodiments of the invention, this power control procedure or some of its stages admit different options depending on the mode of operation of the vehicle. In general, depending on whether the vehicle is connected to a charging facility or not and the direction of the net power exchange of the vehicle's energy storage system, which includes all the batteries equipped in it, the following four modes can be established from vehicle operation:
I. Movimiento del vehículo e inyección de potencia: El vehículo no está conectado a una instalación de carga y el sistema de almacenamiento de energía inyecta potencia para cubrir las necesidades del vehículo. Incluye la mayoría de situaciones en que el vehículo se desplaza y también aquellas en que está parado con algún sistema en funcionamiento por condiciones del tráfico o elección del conductor.  I. Vehicle movement and power injection: The vehicle is not connected to a charging facility and the energy storage system injects power to meet the needs of the vehicle. It includes most situations in which the vehicle moves and also those in which it is stopped with a system in operation due to traffic conditions or the driver's choice.
II. Movimiento del vehículo y absorción de potencia: El vehículo no está conectado a una instalación de carga y el sistema de almacenamiento de energía absorbe potencia. Principalmente, está asociado a la recuperación de energía en las frenadas o los descensos prolongados.  II. Vehicle movement and power absorption: The vehicle is not connected to a charging facility and the energy storage system absorbs power. Mainly, it is associated with the recovery of energy in braking or prolonged descents.
III. Conexión a red y absorción de potencia: El vehículo está conectado a una instalación de carga y el sistema de almacenamiento de energía absorbe potencia. Principalmente, está asociado a la carga del sistema de almacenamiento.  III. Grid connection and power absorption: The vehicle is connected to a charging facility and the energy storage system absorbs power. Mainly, it is associated with the load of the storage system.
IV. Conexión a red e inyección de potencia: El vehículo está conectado a una instalación de carga y el sistema de almacenamiento de energía inyecta potencia. Principalmente, está asociado a la utilización del vehículo como generador de electricidad para la red eléctrica.  IV. Grid connection and power injection: The vehicle is connected to a charging facility and the energy storage system injects power. Mainly, it is associated with the use of the vehicle as an electricity generator for the electrical network.
En la ejecución del procedimiento de control de potencia, el dispositivo de control de potencia establece comunicaciones con distintos sistemas que intervienen en el balance de potencia del vehículo, especialmente en las etapas de recepción de información sobre intercambio de potencia y operación de baterías (a) y envío de referencias a las baterías activas (e). Por un lado, está cada una de las baterías equipadas en el vehículo y que forman su sistema de almacenamiento de energía. Por otro lado, se encuentran los sistemas de utilización y obtención de energía del vehículo, entre los que cabe destacar por su relevancia en el balance de potencia del vehículo los tres que se definen a continuación: In executing the power control procedure, the power control device establishes communications with different systems that intervene in the vehicle's power balance, especially in the stages of receiving information on power exchange and battery operation (a) and sending references to active batteries (e). On the one hand, there is each of the batteries equipped in the vehicle and which form its energy storage system. On the other hand, there are the systems for using and obtaining energy from the vehicle, among which the three defined below are noteworthy for their relevance in the vehicle's power balance:
• Sistema de control de la aceleración. Comprende el motor del vehículo y el convertidor asociado a este, o los motores y convertidores en caso de haber más de uno, los pedales de acelerador y freno, los dispositivos de control y actuación entre estos y el o los motores, un posible sistema de limitación o control de la velocidad y otros sistemas relacionados con la tracción del vehículo. En algunas realizaciones de la invención, el sistema de control de la aceleración proporciona al dispositivo de control de potencia información sobre la potencia intercambiada por sus componentes. Esta información puede venir dada en forma de medidas, estimaciones o referencias. • Acceleration control system. It includes the vehicle's engine and the converter associated with it, or the engines and converters if there is more than one, the accelerator and brake pedals, the control and actuation devices between these and the engine or engines, a possible system of speed limitation or control and other systems related to vehicle traction. In some embodiments of the invention, the control system of the Acceleration provides the power control device with information on the power exchanged by its components. This information may be given in the form of measurements, estimates or references.
• Sistema de control de la carga. Comprende los elementos que permiten la conexión del vehículo a una instalación de carga, su control y su comunicación con la instalación de carga. En algunas realizaciones de la invención, el sistema de control de la carga proporciona al dispositivo de control de potencia información como el rango de trabajo admisible para sus componentes y la instalación de carga o la referencia de potencia establecida para la carga del sistema de almacenamiento de energía del vehículo por el vehículo, por un usuario de este o por la instalación de carga.  • Load control system. It comprises the elements that allow the connection of the vehicle to a charging facility, its control and its communication with the charging facility. In some embodiments of the invention, the load control system provides the power control device with information such as the allowable working range for its components and the load facility or set power reference for the load of the power storage system. vehicle power by the vehicle, by a vehicle user, or by the charging facility.
• Sistema de control de la temperatura. Comprende los elementos utilizados en la refrigeración o climatización de distintos elementos y zonas del vehículo, como el habitáculo de los pasajeros, los habitáculos de las baterías o elementos del sistema de control de la aceleración o la refrigeración directa de las baterías o elementos del sistema de control de la aceleración, así como los empleados para mejorar la visibilidad del conductor a través de procesos térmicos como la ventilación o el calentamiento de los cristales. En algunas realizaciones de la invención, el sistema de control de la temperatura proporciona al dispositivo de control de potencia información sobre la potencia intercambiada por sus componentes.  • Temperature control system. It includes the elements used in the cooling or air conditioning of different elements and areas of the vehicle, such as the passenger compartment, the battery compartments or elements of the acceleration control system or the direct cooling of the batteries or elements of the Acceleration control, as well as those used to improve driver visibility through thermal processes such as ventilation or heating the windows. In some embodiments of the invention, the temperature control system provides the power control device with information about the power exchanged by its components.
Además, entre los sistemas de utilización y obtención de energía del vehículo, es posible considerar otros sistemas auxiliares como los de alumbrado exterior e interior, limpiaparabrisas o dispositivos electrónicos.  In addition, among the vehicle's energy utilization and acquisition systems, it is possible to consider other auxiliary systems such as exterior and interior lighting, windshield wipers, and electronic devices.
Asimismo, la ejecución del procedimiento de control de potencia, y en particular las etapas de selección de baterías activas (c) y generación de referencias para las baterías activas (d), se realiza teniendo en cuenta información de distintos tipos que se almacena en el dispositivo: Likewise, the execution of the power control procedure, and in particular the stages of selection of active batteries (c) and generation of references for active batteries (d), is carried out taking into account information of different types that is stored in the device:
• Una lista de prioridad de las baterías. Esta lista de prioridad determina el orden por el que las baterías son seleccionadas como activas y por el que contribuyen a cubrir las necesidades de potencia del vehículo, siendo las más prioritarias las primeras en ser activadas y tener asignada una referencia. La lista de prioridad admite la definición de varias baterías con una misma prioridad. La prioridad está indicada por números enteros mayores que cero, siendo más prioritarias las baterías con un número menor. Opcionalmente, el rango de números utilizado para indicar la prioridad de las baterías tiene un límite superior que puede estar fijado teniendo en cuenta el número total de baterías que pueden estar equipadas en el vehículo simultáneamente. • A priority list of batteries. This priority list determines the order in which the batteries are selected as active and by which they contribute to covering the vehicle's power needs, with the highest priority being the first to be activated and having a reference assigned. The priority list supports defining multiple batteries with the same priority. The priority is indicated by integers greater than zero, batteries with a lower number are more priority. Optionally, the number range used to indicate the priority of the batteries has an upper limit that can be set taking into account the total number of batteries that can be equipped in the vehicle simultaneously.
• Un objetivo en la selección de baterías activas. Este objetivo establece la condición que da por finalizada la etapa de selección de baterías activas (c), influyendo sobre el número total de baterías activas.  • A goal in selecting active batteries. This objective establishes the condition that ends the selection stage of active batteries (c), influencing the total number of active batteries.
• Un criterio de desempate en la selección de baterías activas entre baterías de igual prioridad. Este criterio establece el orden por el que se consideran para su activación baterías con la misma prioridad. El orden puede quedar establecido por el valor de al menos un parámetro del estado de las baterías, como su estado de carga, su potencia máxima o su temperatura, por preferencias del usuario o por valores determinados por un proceso aleatorio. • A tiebreaker criterion in the selection of active batteries among batteries of equal priority. This criterion establishes the order in which batteries with the same priority are considered for activation. The order can be established by the value of at least one parameter of the state of the batteries, such as their state of charge, their maximum power or their temperature, by user preferences or by values determined by a random process.
• Un criterio de reparto de referencias entre baterías activas de igual prioridad. • A reference distribution criterion between active batteries of equal priority.
Este criterio determina cómo se asignan las referencias entre baterías de igual prioridad cuando la aportación de estas baterías no queda restringida por sus límites de operación. Entre las opciones para definir este criterio pueden considerarse una participación igual de cada una de las baterías de igual prioridad, una participación de cada batería en función del valor de al menos uno de sus parámetros, como el estado de carga, la potencia máxima o la temperatura, una participación por un orden establecido por preferencias del usuario o una participación por un orden establecido por valores determinados por un proceso aleatorio.  This criterion determines how references are assigned between batteries of equal priority when the contribution of these batteries is not restricted by their operating limits. The options to define this criterion can be considered an equal participation of each of the batteries of equal priority, a participation of each battery depending on the value of at least one of its parameters, such as the state of charge, the maximum power or the temperature, a participation by an order established by user preferences or a participation by an order established by values determined by a random process.
En algunas realizaciones de la invención, esta información es configurada por un usuario del vehículo. En algunas realizaciones de la invención, esta información es configurada de manera independiente para cada modo de funcionamiento del vehículo.  In some embodiments of the invention, this information is configured by a user of the vehicle. In some embodiments of the invention, this information is configured independently for each mode of vehicle operation.
En este documento, se denomina“recorrido del conjunto de baterías” al hecho de considerar cada una de ellas de manera sucesiva en un orden determinado para obtener información de ellas, determinar su selección para el intercambio de potencia o establecer una referencia para ellas. También se denomina“nivel de prioridad” a un grupo de baterías con igual prioridad y, por extensión, a cada grupo de baterías asociado a un mismo número entero indicador de prioridad, incluso cuando este grupo pueda estar vacío al no tener ninguna batería asociada el número entero indicador de prioridad concreto. In this document, it is called a “tour of the set of batteries” to the fact of considering each one of them successively in a certain order to obtain information about them, determine their selection for power exchange or establish a reference for them. Also called a "priority level" is a group of batteries with the same priority and, by extension, each group of batteries associated with the same priority indicator integer, even when this group may be empty since there is no associated battery. integer indicator number concrete priority.
Las etapas del procedimiento de control de potencia presentan sus propias particularidades y diferentes opciones que dan lugar a distintas realizaciones de la invención. A continuación se describen sus principales características. The stages of the power control procedure have their own particularities and different options that give rise to different embodiments of the invention. Its main characteristics are described below.
En la etapa de recepción de información sobre intercambio de potencia y operación de baterías (a) el dispositivo de control de potencia del vehículo recibe información actualizada sobre el intercambio de potencia de los distintos sistemas que intervienen en el balance de potencia del vehículo, e información sobre las baterías equipadas que incluye sus límites de operación, definidos por los valores de potencia mínima y máxima que puede inyectar y absorber, que pueden variar en el tiempo en función de otros parámetros del estado de las baterías. En distintas realizaciones de la invención, esta información puede incluir un distinto número de variables y corresponder a diferentes sistemas. En particular, la información recibida de cada batería puede incluir valores instantáneos de variables como la temperatura, la desviación de la temperatura respecto a un rango de operación determinado, la energía disponible en la batería hasta ser descargada por completo (llamada en el resto del documento “energía para inyectar”) o la energía restante para tener la batería cargada por completo (llamada en el resto del documento“energía por absorber”), estando estos valores obtenidos a partir de medidas o estimaciones. In the stage of receiving information on power exchange and battery operation (a) the vehicle power control device receives updated information on the power exchange of the different systems involved in the vehicle's power balance, and information on equipped batteries that includes their operating limits, defined by the minimum and maximum power values that can be injected and absorbed, which can vary over time depending on other parameters of the state of the batteries. In different embodiments of the invention, this information may include a different number of variables and correspond to different systems. In particular, the information received from each battery can include instantaneous values of variables such as temperature, the deviation of the temperature from a certain operating range, the energy available in the battery until it is completely discharged (called in the rest of the document “Energy to inject”) or the remaining energy to have the battery fully charged (called in the rest of the document “energy to absorb”), these values being obtained from measurements or estimates.
De manera preferente, recibe medidas de la potencia intercambiada por el sistema de control de la aceleración y por el sistema de control de la temperatura, la referencia de potencia del sistema de control de la carga y los límites de operación de cada batería, junto a valores instantáneos de la medida de potencia intercambiada por la batería y de estimaciones de su energía para inyectar y su energía por absorber. Preferably, it receives measurements of the power exchanged by the acceleration control system and by the temperature control system, the power reference of the load control system and the operating limits of each battery, together with instantaneous values of the measure of power exchanged by the battery and estimates of its energy to inject and its energy to absorb.
En algunas realizaciones de la invención, la etapa (a) incluye un procesamiento de la información recibida con técnicas de eliminación de errores, reducción de ruido o filtrado de la señal. En algunas realizaciones de la invención, este procesamiento de la información recibida se aplica en condiciones concretas determinadas por la evolución de la información recibida; por ejemplo, quedando excluidos de este procesamiento los casos en que se requiere una respuesta inmediata del sistema de almacenamiento de energía ante un cambio repentino de alguna variable. En la etapa de generación de una referencia de potencia total para el sistema de almacenamiento de energía (b), el dispositivo establece una referencia de potencia que debe satisfacer el conjunto de baterías a partir de la información recibida en la etapa (a). De esta manera, la etapa de generación de una referencia de potencia total para el sistema de almacenamiento de energía (b) comprende una subetapa en la que se determina esta referencia de potencia total a partir de la información sobre intercambio de potencia disponible. In some embodiments of the invention, step (a) includes processing the received information with techniques of error elimination, noise reduction, or signal filtering. In some embodiments of the invention, this processing of the received information is applied under specific conditions determined by the evolution of the received information; for example, being excluded from this processing the cases in which an immediate response of the energy storage system is required before a sudden change of some variable. In the stage of generating a total power reference for the energy storage system (b), the device establishes a power reference that the set of batteries must satisfy from the information received in step (a). Thus, the step of generating a total power reference for the energy storage system (b) comprises a sub-stage in which this total power reference is determined from the information on available power exchange.
Distintas realizaciones de la invención consideran diferentes opciones para determinar la referencia de potencia total, siendo las principales las tres siguientes: Different embodiments of the invention consider different options to determine the total power reference, the main ones being the following:
• Información de potencia intercambiada por sistemas de utilización y obtención de energía del vehículo. Se utiliza información de la potencia intercambiada por sistemas distintos de las baterías, principalmente los de control de la aceleración o la carga. Los valores empleados pueden estar basados en medidas u otro tipo de estimaciones, referencias o límites de operación.  • Information on the power exchanged by the vehicle's energy use and obtaining systems. Information is used on the power exchanged by systems other than batteries, mainly those used to control acceleration or charge. Values used may be based on measurements or other estimates, references or operating limits.
• Información de potencia intercambiada por el sistema de almacenamiento de energía del vehículo. Se utiliza información de la potencia intercambiada por las baterías equipadas en el vehículo. Los valores empleados pueden estar basados en medidas o referencias.  • Power information exchanged by the vehicle's energy storage system. Information on the power exchanged by the batteries equipped in the vehicle is used. Values used may be based on measurements or references.
• Control de una variable del sistema eléctrico del vehículo. La referencia de potencia total se obtiene como resultado de un controlador que tiene en cuenta el error en una variable determinada, como puede ser la tensión en un punto del circuito o el estado de carga de una batería cuyo intercambio de potencia no puede ser controlado directamente.  • Control of a variable in the vehicle's electrical system. The total power reference is obtained as a result of a controller that takes into account the error in a certain variable, such as the voltage at a point in the circuit or the state of charge of a battery whose power exchange cannot be directly controlled. .
Opcionalmente, la referencia de potencia total se determina utilizando información de más de uno de estos tres tipos. En algunas realizaciones de la invención, el tipo de información utilizado queda definido en función del modo de funcionamiento del vehículo. En una realización de la invención, el tipo de información que se emplea para determinar la referencia de potencia total en cada modo de funcionamiento del vehículo es configurado por un usuario del vehículo.  Optionally, the total power reference is determined using information from more than one of these three types. In some embodiments of the invention, the type of information used is defined depending on the mode of operation of the vehicle. In one embodiment of the invention, the type of information that is used to determine the total power reference in each mode of vehicle operation is configured by a vehicle user.
En algunas realizaciones de la invención, la etapa de generación de una referencia de potencia total para el sistema de almacenamiento de energía (b) comprende una segunda subetapa en la que se procesa la referencia de potencia total determinada. En algunas realizaciones de la invención, la referencia de potencia total determinada es multiplicada por al menos un coeficiente que tiene en cuenta las pérdidas en distintos elementos del sistema eléctrico del vehículo. En algunas realizaciones de la invención, la referencia de potencia total determinada se procesa mediante en un filtrado de la señal. En algunas realizaciones de la invención, el procesamiento de la referencia de potencia total determinada mediante un filtrado de la señal se aplica en condiciones concretas de la evolución de la referencia de potencia total determinada, sin que esta sea modificada cuando no se dan esas condiciones. En la realización preferente de la invención, la referencia de potencia total determinada es procesada por un filtro de señal, excepto ante reducciones significativas de su valor absoluto o cambios de signo, cuando no es modificada. In some embodiments of the invention, the step of generating a total power reference for the energy storage system (b) comprises a second sub-stage in which the determined total power reference is processed. In some embodiments of the invention, the determined total power reference is multiplied by at least one coefficient that takes into account the losses in different elements of the vehicle's electrical system. In some embodiments of the invention, the determined total power reference is processed by filtering the signal. In some embodiments of the invention, the processing of the determined total power reference by means of a signal filtering is applied under specific conditions of the evolution of the determined total power reference, without it being modified when those conditions do not exist. In the preferred embodiment of the invention, the determined total power reference is processed by a signal filter, except for significant reductions in its absolute value or sign changes, when it is not modified.
En la etapa de selección de baterías activas para el intercambio de potencia (c) el dispositivo de control de potencia del vehículo determina qué baterías intercambian potencia con el sistema eléctrico del vehículo. En esta descripción, se entiende por “activar” una batería el hecho de seleccionarla para intercambiar potencia con el sistema eléctrico del vehículo, de manera que las baterías así seleccionadas han sido “activadas” y pasan a estar“activas”. Esta selección se realiza siguiendo la lista de prioridad de las baterías y teniendo en cuenta los límites de operación de cada una de ellas. In the step of selecting active batteries for power exchange (c), the vehicle's power control device determines which batteries exchange power with the vehicle's electrical system. In this description, "activating" a battery is understood as the fact of selecting it to exchange power with the vehicle's electrical system, so that the batteries thus selected have been "activated" and become "active". This selection is made following the priority list of the batteries and taking into account the operating limits of each one.
En concreto, la selección de baterías comprende una subetapa en la que se realiza un recorrido del conjunto de baterías equipadas en el vehículo siguiendo el orden establecido por la lista de prioridad de las baterías y, en caso de igualdad de prioridad entre baterías, por el criterio de desempate en la selección de baterías activas entre baterías de igual prioridad. En este recorrido del conjunto de baterías, se considera el valor absoluto de la referencia de potencia total y los límites de operación de las baterías en el sentido del intercambio de potencia determinado por la referencia de potencia total, es decir, si esta corresponde a una inyección o absorción de potencia. En caso de que una batería disponga de una región de operación continua entre la inyección y la absorción, su límite de potencia mínima se considera igual a cero en ambos sentidos. Specifically, the selection of batteries includes a sub-stage in which a tour of the set of batteries equipped in the vehicle is carried out following the order established by the priority list of batteries and, in case of equal priority between batteries, by the tiebreaker criteria in the selection of active batteries among batteries of equal priority. In this tour of the battery set, the absolute value of the total power reference and the operating limits of the batteries are considered in the sense of the power exchange determined by the total power reference, that is, if this corresponds to a injection or absorption of power. In the event that a battery has a continuous operating region between injection and absorption, its minimum power limit is considered equal to zero in both directions.
Mientras la selección no está completa, cada batería considerada se activa si la suma de los límites de potencia mínima, en el sentido del intercambio de potencia determinado por la referencia de potencia total, de las baterías ya activadas y la considerada es menor o igual que el valor absoluto de la referencia de potencia total. La selección se completa, deteniéndose el recorrido, cuando se cumple la condición establecida por el objetivo en la selección de baterías, que corresponde a una de las siguientes: While the selection is not complete, each considered battery is activated if the sum of the minimum power limits, in the direction of power exchange determined by the total power reference of the batteries already activated and the one considered is less than or equal to the absolute value of the total power reference. The selection is completed, stopping the route, when the condition established by the objective in the selection of batteries is met, which corresponds to one of the following:
• La selección se completa una vez que el valor absoluto de la referencia de potencia total se encuentra entre la suma de los límites de potencia mínima y la suma de los límites de potencia máxima, en el sentido del intercambio de potencia determinado por la referencia de potencia total, de las baterías ya activadas, sin considerar las baterías restantes.  • The selection is completed once the absolute value of the total power reference is between the sum of the minimum power limits and the sum of the maximum power limits, in the sense of the power exchange determined by the reference of total power of the batteries already activated, without considering the remaining batteries.
• La selección se completa una vez que el valor absoluto de la referencia de potencia total se encuentra entre la suma de los límites de potencia mínima y la suma de los límites de potencia máxima, en el sentido del intercambio de potencia determinado por la referencia de potencia total, de las baterías ya activadas y se han considerado todas las baterías de igual prioridad que las ya activadas, sin considerar las baterías restantes de menor prioridad.  • The selection is completed once the absolute value of the total power reference is between the sum of the minimum power limits and the sum of the maximum power limits, in the sense of the power exchange determined by the reference of total power, of the batteries already activated and all batteries have been considered the same priority as those already activated, without considering the remaining batteries of lower priority.
• La selección se completa una vez consideradas todas las baterías.  • Selection is complete once all batteries are considered.
El criterio de desempate en la selección de baterías se fija entre una serie de opciones que contemplan la utilización de parámetros del estado de las baterías, preferencias del usuario o valores aleatorios. Entre los parámetros del estado de las baterías pueden considerarse variables como su energía para inyectar o por absorber, en función del sentido del intercambio de potencia determinado por la referencia de potencia total, sus límites de operación o su temperatura. Entre las preferencias del usuario puede considerarse la posibilidad de establecer un segundo orden de prioridad para el desempate entre baterías con igual prioridad, en el que no se permite asignar una misma prioridad para el desempate a más de una batería. Por su parte, los valores aleatorios utilizados pueden estar fijados en cierto momento de la utilización del vehículo, como el momento en que se realiza un intercambio de baterías o el momento en que se arranca el vehículo o comienza la carga. En algunas realizaciones de la invención, el criterio de desempate utilizado se configura de manera independiente para cada modo de funcionamiento del vehículo. The tiebreaker criteria in the selection of batteries is set among a series of options that include the use of battery status parameters, user preferences or random values. Among the parameters of the state of the batteries can be considered variables such as their energy to inject or to absorb, depending on the direction of the power exchange determined by the total power reference, its operating limits or its temperature. Among the user's preferences, the possibility of establishing a second order of priority for the tiebreaker between batteries with the same priority may be considered, in which it is not allowed to assign the same priority for the tiebreaker to more than one battery. On the other hand, the random values used can be fixed at a certain moment of the use of the vehicle, such as the moment when a battery exchange is made or the moment when the vehicle is started or charging begins. In some embodiments of the invention, the tiebreaker criteria used is configured independently for each mode of vehicle operation.
En algunas realizaciones de la invención, la etapa de selección de baterías activas para el intercambio de potencia (c) comprende una subetapa adicional de gestión de la capacidad del sistema de almacenamiento de energía para satisfacer la referencia de potencia total. En esta subetapa, cuando el valor absoluto de la referencia de potencia total es mayor que la suma de los límites de potencia máxima, en el sentido del intercambio de potencia determinado por la referencia de potencia total, de todas las baterías equipadas en el vehículo, el dispositivo de control de potencia del vehículo envía una señal de limitación de potencia a al menos uno de los sistemas de utilización y obtención de energía del vehículo. Esta señal de limitación de potencia puede tener distintas formas, como un valor máximo de la potencia que puede intercambiar el sistema concreto al que se envía o la variación necesaria en su intercambio de potencia, y tanto las variables utilizadas como los sistemas a los que se envía esta información pueden depender del modo de funcionamiento del vehículo. De manera preferente, se envía un valor de la variación de potencia necesaria, obtenido como la diferencia entre la suma de los límites de potencia máxima, en el sentido del intercambio de potencia determinado por la referencia de potencia total, de las baterías y el valor absoluto de la referencia de potencia total, al sistema de control de la aceleración si el vehículo funciona en los modos I o II y al sistema de control de la carga en los modos III o IV. In some embodiments of the invention, the step of selecting active batteries for power exchange (c) comprises an additional sub-step of managing the capacity of the energy storage system to meet the total power benchmark. In this sub-stage, when the absolute value of the total power reference is greater than the sum of the maximum power limits, in the sense of the power exchange determined by the total power reference, of all the batteries equipped in the vehicle, the vehicle power control device sends a power limiting signal to at least one of the vehicle's power utilization and utilization systems. This power limitation signal can take different forms, such as a maximum value of the power that can be exchanged by the specific system to which it is sent or the necessary variation in its power exchange, and both the variables used and the systems to which it is Sends this information may depend on the mode of operation of the vehicle. Preferably, a value of the required power variation is sent, obtained as the difference between the sum of the maximum power limits, in the sense of the power exchange determined by the total power reference, of the batteries and the value absolute of the total power reference, to the acceleration control system if the vehicle operates in modes I or II and to the load control system in modes III or IV.
En la etapa de generación de referencias para las baterías activas (d), el dispositivo de control de potencia del vehículo determina las referencias que les corresponde satisfacer a las baterías activas para repartirse la contribución necesaria al balance de potencia del sistema eléctrico del vehículo. Esta etapa comprende varias subetapas, en las que se tiene en cuenta una referencia de potencia restante, inicialmente igual a la referencia de potencia total. At the reference generation stage for the active batteries (d), the vehicle power control device determines the references that the active batteries must satisfy to distribute the necessary contribution to the power balance of the vehicle's electrical system. This stage comprises several sub-stages, in which a remaining power reference is taken into account, initially equal to the total power reference.
La primera subetapa consiste en la asignación a cada una de las baterías activas de una referencia inicial igual a su límite de potencia mínima, en el sentido del intercambio de potencia determinado por la referencia de potencia total, y la actualización de la referencia de potencia restante sustrayendo el valor asignado a cada una de las baterías activas. The first sub-stage consists of assigning to each of the active batteries an initial reference equal to its minimum power limit, in the sense of the power exchange determined by the total power reference, and updating the remaining power reference subtracting the value assigned to each of the active batteries.
La segunda subetapa consiste en el reparto de la referencia de potencia restante entre las baterías activas. Este reparto se realiza mediante un recorrido del conjunto de baterías equipadas en el vehículo por niveles de la lista de prioridad de las baterías, de mayor a menor prioridad, mientras la referencia de potencia restante sea mayor que cero, realizando varias acciones para cada uno de estos niveles de prioridad. En primer lugar, se calcula el margen de potencia del nivel como la suma de la diferencia entre los límites de potencia máxima y mínima, en el sentido del intercambio de potencia determinado por la referencia de potencia total, de cada una de las baterías activas de dicho nivel de prioridad. Cuando el margen de potencia del nivel es menor o igual que el valor absoluto de la referencia de potencia restante, se asigna a cada una de las baterías activas de este nivel una referencia igual a su límite de potencia máxima, en el sentido del intercambio de potencia determinado por la referencia de potencia total, y se actualiza la referencia de potencia restante sustrayendo el margen de potencia del nivel. Cuando el margen de potencia del nivel es mayor que la referencia de potencia restante, se asigna a cada una de las baterías activas de este nivel una referencia determinada teniendo en cuenta el criterio de reparto de referencias entre baterías activas de igual prioridad y se actualiza la referencia de potencia restante haciéndola igual a cero. The second sub-stage consists of the distribution of the remaining power reference between the active batteries. This distribution is carried out through a tour of the set of batteries equipped in the vehicle by levels of the priority list of the batteries, from highest to lowest priority, as long as the remaining power reference is greater than zero, performing various actions for each of these priority levels. First, the level power margin is calculated as the sum of the difference between the maximum and minimum power limits, in the sense of the power exchange determined by the total power reference, of each of the active batteries of said priority level. When the power margin of the level is less than or equal to the absolute value of the remaining power reference, each of the active batteries in this level is assigned a reference equal to its maximum power limit, in the sense of the exchange of power determined by the total power reference, and the remaining power reference is updated by subtracting the power margin from the level. When the power margin of the level is greater than the remaining power reference, each of the active batteries in this level is assigned a certain reference taking into account the criterion of distribution of references between active batteries of equal priority and the remaining power reference making it equal to zero.
El criterio de reparto de referencias entre baterías activas de igual prioridad se fija entre una serie de opciones que contemplan una participación igual para todas las baterías o en función de parámetros de las baterías, de preferencias del usuario o de valores aleatorios, manteniendo en todo caso la referencia asignada a cada batería dentro de sus límites de operación. Entre los parámetros de las baterías pueden considerarse su límite de potencia máxima, el margen de potencia entre sus límites de potencia máxima y mínima, su energía para inyectar o por absorber, según el sentido del intercambio de potencia determinado por la referencia de potencia total, o su temperatura. También puede considerarse la posibilidad de establecer un segundo orden de prioridad para el reparto de referencias entre baterías activas de igual prioridad, en el que no se permite asignar una misma prioridad para el reparto a más de una batería, en función de algunos de sus parámetros, establecido por el usuario o por unos valores aleatorios fijados en cierto momento en la utilización del vehículo; con este segundo orden de prioridad, se asigna a cada batería activa del nivel la referencia necesaria para cubrir la referencia de potencia restante o su límite de potencia máxima, en función del valor de la referencia de potencia restante y las referencias ya asignadas a las baterías activas del nivel con mayor prioridad para el reparto. De manera preferente, el criterio de reparto es configurado por un usuario del vehículo para cada modo de funcionamiento, eligiendo entre una participación de cada batería proporcional a su margen de potencia, una participación proporcional a su cantidad de energía para inyectar o por absorber o un segundo orden de prioridad personalizado. The criterion for the distribution of references between active batteries of equal priority is set among a series of options that provide equal participation for all batteries or depending on battery parameters, user preferences or random values, keeping in any case the reference assigned to each battery within its operating limits. Among the parameters of the batteries can be considered its maximum power limit, the power margin between its maximum and minimum power limits, its energy to inject or to absorb, according to the direction of the power exchange determined by the total power reference, or its temperature. The possibility of establishing a second order of priority for the distribution of references between active batteries of equal priority, in which it is not allowed to assign the same priority for distribution to more than one battery, depending on some of its parameters, may also be considered. , established by the user or by random values set at a certain time in the use of the vehicle; With this second order of priority, each active battery in the level is assigned the reference necessary to cover the remaining power reference or its maximum power limit, depending on the value of the remaining power reference and the references already assigned to the batteries. active of the level with the highest priority for the cast. Preferably, the distribution criterion is configured by a vehicle user for each operating mode, choosing between a participation of each battery proportional to its power margin, a participation proportional to its amount of energy to inject or to absorb or a second custom priority order.
En algunas realizaciones de la invención, la etapa de generación de referencias para las baterías activas (d) comprende una tercera subetapa en la que se procesan las referencias de potencia asignadas a cada batería. En algunas realizaciones de la invención, la referencia de potencia asignada a cada batería es multiplicada por al menos un coeficiente que tiene en cuenta las pérdidas en distintos elementos del sistema eléctrico del vehículo y que puede ser distinto para cada batería. En algunas realizaciones de la invención, la referencia de potencia asignada a cada batería se procesa mediante un filtrado de la señal, que puede tener distintos parámetros para cada batería. En algunas realizaciones de la invención, el procesamiento de la referencia de potencia asignada a cada batería mediante un filtrado de la señal se aplica en condiciones concretas de la evolución de dicha referencia de potencia, sin que esta sea modificada cuando no se dan esas condiciones. In some embodiments of the invention, the reference generation step for the active batteries (d) comprises a third sub-stage in which the power references assigned to each battery are processed. In some embodiments of the invention, the power reference assigned to each battery is multiplied by at least a coefficient that takes into account the losses in different elements of the vehicle's electrical system and which may be different for each battery. In some embodiments of the invention, the power reference assigned to each battery is processed by signal filtering, which may have different parameters for each battery. In some embodiments of the invention, the processing of the power reference assigned to each battery by means of a signal filtering is applied in specific conditions of the evolution of said power reference, without it being modified when those conditions do not exist.
En la etapa de envío de referencias a las baterías activas (e), el dispositivo de control de potencia del vehículo envía al sistema auxiliar de cada batería dedicado a procesar este tipo de información la referencia actualizada generada para esa batería en la etapa (d) del procedimiento de control de potencia. In the stage of sending references to the active batteries (e), the vehicle power control device sends to the auxiliary system of each battery dedicated to processing this type of information the updated reference generated for that battery in stage (d) of the power control procedure.
La presente descripción no excluye la posibilidad de obtener variantes obvias de la invención. En particular, cabe mencionar las dos siguientes por ser las más inmediatas. Por un lado, es posible desarrollar la invención con referencias de una magnitud distinta a la potencia, como puede ser la corriente. Por otro lado, es inmediato reemplazar las baterías por cualquier fuente de energía eléctrica que se puede conectar al sistema eléctrico del vehículo para obtener un comportamiento similar, independientemente de su naturaleza. Por ejemplo, además de baterías formadas por celdas electroquímicas, pueden contemplarse otros elementos eléctricos que almacenan energía como condensadores o inductores, pero también sistemas más complejos como una celda de combustible o un generador. The present description does not exclude the possibility of obtaining obvious variants of the invention. In particular, the following two are worth mentioning as they are the most immediate. On the one hand, it is possible to develop the invention with references of a magnitude other than power, such as current. On the other hand, it is immediate to replace the batteries with any source of electrical energy that can be connected to the vehicle's electrical system to obtain similar behavior, regardless of their nature. For example, in addition to batteries made up of electrochemical cells, other electrical elements that store energy such as capacitors or inductors, but also more complex systems such as a fuel cell or a generator can be considered.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, it is included as part integral to said description, a set of drawings in which, by way of illustration and not limitation, the following has been represented:
La figura 1 muestra la interacción del dispositivo de control con otros sistemas involucrados en el balance de potencia del vehículo según un ejemplo de realización de la invención.  Figure 1 shows the interaction of the control device with other systems involved in the power balance of the vehicle according to an exemplary embodiment of the invention.
La figura 2 muestra un diagrama de flujo del procedimiento de control de potencia para vehículos eléctricos.  Figure 2 shows a flow diagram of the power control procedure for electric vehicles.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
La realización preferente del dispositivo de control de potencia considera un vehículo con una batería cuyo intercambio de potencia con el sistema eléctrico del vehículo no puede ser controlado directamente, al estar conectada directamente a dicho sistema de manera permanente, y con capacidad para conectar hasta cuatro baterías adicionales, de uso temporal y con una interfaz de conexión que permite el control de su intercambio de potencia. Esto da lugar a que el vehículo cuente siempre con una batería no controlable conectada directamente a su sistema eléctrico, intercambiando la potencia necesaria para equilibrar el balance de potencia independientemente de la operación del dispositivo de control de potencia del vehículo, y con un número variable entre cero y cuatro de baterías controlables. The preferred embodiment of the power control device considers a vehicle with a battery whose power exchange with the vehicle's electrical system cannot be directly controlled, as it is directly connected to said system permanently, and with the capacity to connect up to four batteries additional, for temporary use and with a connection interface that allows control of its power exchange. This results in the vehicle always having an uncontrollable battery connected directly to its electrical system, exchanging the power necessary to balance the power balance regardless of the operation of the vehicle's power control device, and with a variable number between zero and four controllable batteries.
La figura 1 muestra la interacción del dispositivo de control de potencia (1) con los principales sistemas del vehículo relacionados con su balance de potencia. En concreto, el dispositivo de control de potencia (1) interacciona con los sistemas auxiliares de las baterías (2), el sistema de control de la aceleración (3), el sistema de control de la carga (4) y el sistema de control de la temperatura (5). En esta realización, las señales enviadas al sistema auxiliar de la batería no controlable (2a) son ignoradas por este, mientras que las señales enviadas a los sistemas auxiliares de las baterías controlables (2b) son utilizados por estos para determinar el comportamiento de estas baterías. Figure 1 shows the interaction of the power control device (1) with the main vehicle systems related to its power balance. Specifically, the power control device (1) interacts with the auxiliary systems of the batteries (2), the acceleration control system (3), the charge control system (4) and the control system. temperature (5). In this embodiment, the signals sent to the auxiliary system of the uncontrollable battery (2a) are ignored by it, while the signals sent to the auxiliary systems of the controllable batteries (2b) are used by them to determine the behavior of these batteries. .
El dispositivo de control de potencia (1) cuenta con elementos de entrada y salida que permiten su interacción con otros sistemas, elementos de procesamiento y cálculo y elementos de memoria. El procedimiento realizado por el dispositivo de control de potencia (1), que en esta realización preferente se ejecuta de manera periódica con un periodo de actualización (T) de un segundo, comprende las siguientes etapas: The power control device (1) has input and output elements that allow its interaction with other systems, calculation and processing elements, and memory elements. The procedure performed by the power control device (1), which in this preferred embodiment is periodically executed with a update period (T) of one second, comprises the following stages:
a) Recepción de información sobre intercambio de potencia y operación de baterías.  a) Receipt of information on power exchange and battery operation.
b) Generación de una referencia de potencia total para el sistema de almacenamiento de energía.  b) Generation of a total power reference for the energy storage system.
c) Selección de baterías activas para el intercambio de potencia.  c) Selection of active batteries for power exchange.
d) Generación de referencias para las baterías activas.  d) Generation of references for active batteries.
e) Envío de referencias a las baterías activas. La figura 2 muestra un diagrama de flujo del procedimiento de control de potencia que representa de manera esquemática la sucesión de estas etapas y la ejecución periódica del procedimiento.  e) Sending references to active batteries. Figure 2 shows a flow diagram of the power control procedure schematically representing the succession of these steps and the periodic execution of the procedure.
La ejecución del procedimiento de control de potencia se realiza teniendo en cuenta la siguiente información almacenada en el dispositivo de control de potencia (1): The execution of the power control procedure is carried out taking into account the following information stored in the power control device (1):
• Una lista de prioridad de las baterías. En esta realización, la prioridad de las distintas baterías se marca con números enteros del 1 al 5, indicando los números menores mayor prioridad.  • A priority list of batteries. In this embodiment, the priority of the different batteries is marked with integers from 1 to 5, with the lower numbers indicating the higher priority.
• Un objetivo en la selección de baterías activas.  • A goal in selecting active batteries.
• Un criterio de desempate en la selección de baterías activas entre baterías de igual prioridad.  • A tiebreaker criterion in the selection of active batteries among batteries of equal priority.
• Un criterio de reparto de referencias entre baterías activas de igual prioridad. • A reference distribution criterion between active batteries of equal priority.
En esta realización de la invención, esta información es configurada por un usuario del vehículo de manera independiente para cada uno de los modos de funcionamiento del vehículo. In this embodiment of the invention, this information is configured by a vehicle user independently for each of the vehicle's operating modes.
En la etapa de recepción de información sobre intercambio de potencia y operación de baterías (a), el dispositivo de control de potencia (1) del vehículo recibe: In the stage of receiving information on power exchange and battery operation (a), the vehicle power control device (1) receives:
• Medidas de la potencia intercambiada por el sistema de control de la aceleración (3) y por el sistema de control de la temperatura (5).  • Measurements of the power exchanged by the acceleration control system (3) and by the temperature control system (5).
• La referencia de potencia del sistema de control de la carga (4). En caso de que este sistema no tenga fijada ninguna referencia, se utiliza el límite de potencia máxima de este sistema de control de la carga (4).  • The power reference of the load control system (4). In case this system does not have a reference set, the maximum power limit of this load control system (4) is used.
• Los límites de operación de cada batería y valores instantáneos de la medida de potencia intercambiada por la batería y de estimaciones de su energía para inyectar y su energía por absorber. • The operating limits of each battery and instantaneous values of the measurement of power exchanged by the battery and estimates of its energy to inject and its energy to absorb.
En esta realización, la etapa de generación de una referencia de potencia total para el sistema de almacenamiento de energía (b) comprende una primera subetapa en la que se determina esta referencia de potencia total a partir información de potencia intercambiada por sistemas de utilización y obtención de energía (3), (4), (5). El criterio de signos empleado para la potencia es que esta es positiva si es inyectada al sistema eléctrico del vehículo y negativa si es absorbida de este, independientemente de qué sistema realiza el intercambio de potencia. En los modos de funcionamiento del vehículo I y II, la referencia de potencia total se obtiene como el valor opuesto de la suma de la potencia intercambiada por el sistema de control de la aceleración (3) y de la potencia intercambiada por el sistema de control de la temperatura (5). En los modos de funcionamiento del vehículo III y IV, la referencia de potencia total se obtiene como el valor opuesto de la suma de la referencia de potencia del sistema de control de la carga (4) y de la potencia intercambiada por el sistema de control de la temperatura (5). El signo de la referencia de potencia total determina el sentido del intercambio de potencia, si es positivo, el sistema de almacenamiento de energía debe inyectar potencia al sistema eléctrico del vehículo y, si es negativo, debe absorberla. In this embodiment, the step of generating a total power reference for the energy storage system (b) comprises a first sub-step in which this total power reference is determined from information on the power exchanged by utilization and obtaining systems. energy (3), (4), (5). The sign criterion used for power is that it is positive if it is injected into the vehicle's electrical system and negative if it is absorbed from it, regardless of which system performs the power exchange. In vehicle modes I and II, the total power reference is obtained as the opposite value of the sum of the power exchanged by the acceleration control system (3) and the power exchanged by the control system temperature (5). In vehicle modes III and IV, the total power reference is obtained as the opposite value of the sum of the power reference of the load control system (4) and the power exchanged by the control system temperature (5). The sign of the total power reference determines the direction of the power exchange, if it is positive, the energy storage system must inject power into the vehicle's electrical system and, if it is negative, it must absorb it.
A continuación, incluye una segunda subetapa en la que se procesa la referencia de potencia total determinada. Este procesamiento de la referencia de potencia total determinada se aplica de distinta manera en función de su evolución. Ante reducciones significativas de su valor absoluto, como una reducción a un valor por debajo del 10% del valor anterior, o cambios de signo, la referencia de potencia total no se modifica. En caso contrario, el valor obtenido se procesa mediante un filtro de señal para limitar las variaciones que pueda sufrir y evitar cambios innecesarios en la selección de baterías activas y las referencias que se asignan a estas. It then includes a second sub-stage in which the determined total power reference is processed. This processing of the determined total power reference is applied differently depending on its evolution. In the event of significant reductions in its absolute value, such as a reduction to a value below 10% of the previous value, or sign changes, the total power reference does not change. Otherwise, the value obtained is processed by means of a signal filter to limit the variations that it may undergo and avoid unnecessary changes in the selection of active batteries and the references assigned to them.
La etapa de selección de baterías activas para el intercambio de potencia (c) comprende una subetapa en la que se realiza un recorrido del conjunto de baterías equipadas en el vehículo siguiendo el orden establecido por la lista de prioridad de las baterías y, en caso de igualdad de prioridad entre baterías, por el criterio de desempate en la selección de baterías activas entre baterías de igual prioridad, usando la configuración correspondiente al modo de funcionamiento en que se encuentra el vehículo. Mientras la selección no está completa, cada batería considerada se activa si la suma de los límites de potencia mínima, en el sentido del intercambio de potencia determinado por la referencia de potencia total, de las baterías ya activadas y la considerada es menor o igual que el valor absoluto de la referencia de potencia total. La selección de baterías se completa, deteniéndose el recorrido, cuando se cumple la condición establecida por el objetivo en la selección de baterías correspondiente al modo de funcionamiento en que se encuentra el vehículo, que es una de las siguientes: The step of selecting active batteries for power exchange (c) comprises a sub-stage in which a tour of the set of batteries equipped in the vehicle is carried out following the order established by the priority list of batteries and, in the event of Equal priority between batteries, by the tiebreaker criteria in the selection of active batteries between batteries of equal priority, using the configuration corresponding to the operating mode in which the vehicle is located. While the selection is not complete, each battery considered is activated if the sum of the minimum power limits, in the sense of the power exchange determined by the total power reference, of the batteries already activated and the considered one is less than or equal to the absolute value of the total power reference . The selection of batteries is completed, stopping the journey, when the condition established by the objective in the selection of batteries corresponding to the operating mode in which the vehicle is found is met, which is one of the following:
• La selección se completa una vez que el valor absoluto de la referencia de potencia total se encuentra entre la suma de los límites de potencia mínima y la suma de los límites de potencia máxima, en el sentido del intercambio de potencia determinado por la referencia de potencia total, de las baterías ya activadas, sin considerar las baterías restantes.  • The selection is completed once the absolute value of the total power reference is between the sum of the minimum power limits and the sum of the maximum power limits, in the sense of the power exchange determined by the reference of total power of the batteries already activated, without considering the remaining batteries.
• La selección se completa una vez que el valor absoluto de la referencia de potencia total se encuentra entre la suma de los límites de potencia mínima y la suma de los límites de potencia máxima, en el sentido del intercambio de potencia determinado por la referencia de potencia total, de las baterías ya activadas y se han considerado todas las baterías de igual prioridad que las ya activadas, sin considerar las baterías restantes de menor prioridad.  • The selection is completed once the absolute value of the total power reference is between the sum of the minimum power limits and the sum of the maximum power limits, in the sense of the power exchange determined by the reference of total power, of the batteries already activated and all batteries have been considered the same priority as those already activated, without considering the remaining batteries of lower priority.
• La selección se completa una vez consideradas todas las baterías.  • Selection is complete once all batteries are considered.
En la elección del criterio de desempate en la selección de baterías activas entre baterías de igual prioridad, un usuario del vehículo elige entre dar mayor prioridad a las baterías con un mayor límite de potencia máxima en el sentido del intercambio de potencia determinado por la referencia de potencia total, dar mayor prioridad a las baterías con mayor cantidad de energía para inyectar o por absorber, en función del sentido del intercambio de potencia determinado por la referencia de potencia total, o introducir un segundo orden de prioridad para el desempate entre baterías con igual prioridad. In choosing the tiebreaker criterion in the selection of active batteries among batteries of equal priority, a vehicle user chooses between giving higher priority to batteries with a higher maximum power limit in the sense of the power exchange determined by the reference of total power, give priority to the batteries with the highest amount of energy to inject or absorb, depending on the direction of the power exchange determined by the total power reference, or enter a second order of priority for the tiebreaker between batteries with the same priority.
En esta realización, la etapa (c) comprende una subetapa adicional de gestión de la capacidad del sistema de almacenamiento de energía para satisfacer la referencia de potencia total. En esta subetapa, cuando el valor absoluto de la referencia de potencia total es mayor que la suma de los límites de potencia máxima, en el sentido del intercambio de potencia determinado por la referencia de potencia total, de todas las baterías equipadas en el vehículo, el dispositivo de control de potencia (1) del vehículo envía una señal de limitación de potencia al sistema de control de la aceleración (3) si este se encuentra en los modos de funcionamiento I o II y al sistema de control de la carga (4) si se encuentra en los modos de funcionamiento III o IV. Esta señal de limitación de potencia es un valor de la variación de potencia necesaria por parte del sistema al que se envía, obtenido como la diferencia entre la suma de los límites de potencia máxima, en el sentido del intercambio de potencia determinado por la referencia de potencia total, de las baterías y el valor absoluto de la referencia de potencia total. In this embodiment, step (c) comprises an additional capacity management substep of the energy storage system to satisfy the total power reference. In this sub-stage, when the absolute value of the total power reference is greater than the sum of the maximum power limits, in the sense of the power exchange determined by the total power reference, of all the batteries equipped in the vehicle, the vehicle power control device (1) sends a power limitation signal to the acceleration control system (3) if it is in operating modes I or II and to the load control system (4) if it is in operating modes III or IV. This power limitation signal is a value of the power variation required by the system to which it is sent, obtained as the difference between the sum of the maximum power limits, in the sense of the power exchange determined by the reference of total power of the batteries and the absolute value of the total power reference.
La etapa de generación de referencias para las baterías activas (d) comprende dos subetapas, teniendo en cuenta una referencia de potencia restante inicialmente igual a la referencia de potencia total. La primera subetapa consiste en la asignación a cada una de las baterías activas de una referencia inicial igual a su límite de potencia mínima, según el sentido del intercambio de potencia determinado por la referencia de potencia total, y la actualización de la referencia de potencia restante sustrayendo el valor asignado a cada una de las baterías activas. The reference generation step for the active batteries (d) comprises two sub-stages, taking into account a remaining power reference initially equal to the total power reference. The first sub-stage consists of assigning to each of the active batteries an initial reference equal to its minimum power limit, according to the direction of the power exchange determined by the total power reference, and updating the remaining power reference subtracting the value assigned to each of the active batteries.
La segunda subetapa consiste en el reparto de la referencia de potencia restante entre las baterías activas. Este reparto se realiza mediante un recorrido del conjunto de baterías equipadas en el vehículo por niveles de la lista de prioridad de las baterías correspondiente al modo de funcionamiento en que se encuentra el vehículo, de mayor a menor prioridad, mientras la referencia de potencia restante sea mayor que cero, realizando varias acciones para cada uno de estos niveles de prioridad. En concreto, en esta realización de la invención, el recorrido comprende los niveles de prioridad por orden, del 1 al 5. En cada nivel de prioridad, en primer lugar, se calcula el margen de potencia del nivel como la suma de la diferencia entre los límites de potencia máxima y mínima, en el sentido del intercambio de potencia determinado por la referencia de potencia total, de cada una de las baterías activas de dicho nivel de prioridad. Cuando el margen de potencia del nivel es menor o igual que el valor absoluto de la referencia de potencia restante, se asigna a cada una de las baterías activas de este nivel una referencia igual a su límite de potencia máxima, en el sentido del intercambio de potencia determinado por la referencia de potencia total, y se actualiza la referencia de potencia restante sustrayendo el margen de potencia del nivel. Cuando el margen de potencia del nivel es mayor que la referencia de potencia restante, se asigna a cada una de las baterías activas de este nivel una referencia determinada teniendo en cuenta el criterio de reparto de referencias entre baterías activas de igual prioridad y se actualiza la referencia de potencia restante haciéndola igual a cero. The second sub-stage consists of the distribution of the remaining power reference between the active batteries. This distribution is carried out by means of a route of the set of batteries equipped in the vehicle by levels of the priority list of the batteries corresponding to the operating mode in which the vehicle is located, from highest to lowest priority, while the remaining power reference is greater than zero, performing various actions for each of these priority levels. Specifically, in this embodiment of the invention, the path comprises the priority levels in order, from 1 to 5. In each priority level, first, the power margin of the level is calculated as the sum of the difference between the maximum and minimum power limits, in the sense of the power exchange determined by the total power reference, of each of the active batteries of said priority level. When the power margin of the level is less than or equal to the absolute value of the remaining power reference, each of the active batteries in this level is assigned a reference equal to its maximum power limit, in the sense of the exchange of power determined by the total power reference, and the remaining power reference is updated by subtracting the power margin from the level. When the power margin of the level is greater than the remaining power reference, each of the active batteries of this level is assigned a certain reference taking into account counts the criteria for the distribution of references between active batteries of the same priority and the remaining power reference is updated, making it equal to zero.
En esta realización, en la elección del criterio de reparto de referencias entre baterías activas de igual prioridad, un usuario del vehículo elige entre una participación de cada batería proporcional a su margen de potencia, una participación proporcional a su cantidad de energía para inyectar o por absorber, según el sentido del intercambio de potencia determinado por la referencia de potencia total, o un segundo orden de prioridad para el reparto de referencias entre baterías activas de igual prioridad. En caso de estar vigente el criterio de participación proporcional a la cantidad de energía que puede inyectar o absorber la batería, las referencias de potencia se ajustan para que permanezcan entre los límites de operación de las respectivas baterías. En caso de estar vigente el criterio de desempate basado en un segundo orden de prioridad para resolver el empate, se asigna a cada batería activa del nivel la referencia necesaria para cubrir la referencia de potencia restante o su límite de potencia máxima, en función del valor de la referencia de potencia restante y las referencias ya asignadas a las baterías activas del nivel con mayor prioridad para el reparto. In this embodiment, in choosing the reference distribution criterion between active batteries of equal priority, a vehicle user chooses between a participation of each battery proportional to its power margin, a participation proportional to its amount of energy to inject or by absorb, according to the direction of the power exchange determined by the total power reference, or a second order of priority for the distribution of references between active batteries of the same priority. If the participation criterion is in force proportional to the amount of energy that can inject or absorb the battery, the power references are adjusted so that they remain within the operating limits of the respective batteries. In case the tiebreaker criteria based on a second order of priority are in force to resolve the tie, each active battery of the level is assigned the necessary reference to cover the remaining power reference or its maximum power limit, depending on the value of the remaining power reference and the references already assigned to the active batteries of the level with the highest priority for distribution.
En la etapa de envío de referencias a las baterías activas (e), el dispositivo de control de potencia (1) del vehículo envía al sistema auxiliar de cada batería (2) la referencia actualizada generada para esa batería en la etapa (d) del procedimiento de control de potencia. In the stage of sending references to the active batteries (e), the vehicle power control device (1) sends to the auxiliary system of each battery (2) the updated reference generated for that battery in stage (d) of the power control procedure.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de control de potencia para un vehículo eléctrico, donde dicho vehículo eléctrico es capaz de llevar equipadas varias baterías al mismo tiempo, que se ejecuta periódicamente con un periodo de actualización y comprende las etapas de: a) Recepción de información sobre intercambio de potencia y operación de baterías. 1. Power control procedure for an electric vehicle, where said electric vehicle is capable of carrying several batteries at the same time, which is periodically executed with an update period and comprises the steps of: a) Receiving information on the exchange of battery power and operation.
b) Generación de una referencia de potencia total para el sistema de almacenamiento de energía.  b) Generation of a total power reference for the energy storage system.
c) Selección de baterías activas para el intercambio de potencia.  c) Selection of active batteries for power exchange.
d) Generación de referencias para las baterías activas.  d) Generation of references for active batteries.
e) Envío de referencias a las baterías activas.  e) Sending references to active batteries.
Y que está caracterizado por consultar información que incluye:  And that is characterized by consulting information that includes:
• Una lista de prioridad de las baterías.  • A priority list of batteries.
· Un objetivo en la selección de baterías activas.  · A goal in selecting active batteries.
• Un criterio de desempate en la selección de baterías activas entre baterías de igual prioridad.  • A tiebreaker criterion in the selection of active batteries among batteries of equal priority.
• Un criterio de reparto de referencias entre baterías activas de igual prioridad.  • A reference distribution criterion between active batteries of equal priority.
2. Procedimiento de control de potencia para un vehículo eléctrico según la reivindicación 1 en que la etapa de generación de una referencia de potencia total para el sistema de almacenamiento de energía (b) comprende una subetapa en la que se determina la referencia de potencia total a partir de la información de potencia intercambiada por sistemas de utilización y obtención de energía del vehículo. 2. Power control method for an electric vehicle according to claim 1, in which the step of generating a total power reference for the energy storage system (b) comprises a sub-stage in which the total power reference is determined. from the power information exchanged by the vehicle's energy utilization and obtaining systems.
3. Procedimiento de control de potencia para un vehículo eléctrico según la reivindicación 1 en que la etapa de generación de una referencia de potencia total para el sistema de almacenamiento de energía (b) comprende una subetapa en la que se determina la referencia de potencia total a partir de la información de potencia intercambiada por el sistema de almacenamiento de energía. 3. Power control method for an electric vehicle according to claim 1, in which the step of generating a total power reference for the energy storage system (b) comprises a sub-stage in which the total power reference is determined. from the power information exchanged by the energy storage system.
4. Procedimiento de control de potencia para un vehículo eléctrico según la reivindicación 1 en que la etapa de generación de una referencia de potencia total para el sistema de almacenamiento de energía (b) comprende una subetapa en la que se determina la referencia de potencia total como resultado del control de una variable del sistema eléctrico del vehículo. 4. Power control method for an electric vehicle according to claim 1, in which the step of generating a total power reference for the energy storage system (b) comprises a sub-stage in which the total power reference is determined. as a result of controlling a variable the vehicle electrical system.
5. Procedimiento de control de potencia para un vehículo eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4 en que la etapa de generación de una referencia de potencia total para el sistema de almacenamiento de energía (b) comprende una segunda subetapa en la que se procesa la referencia de potencia total determinada. 5. Power control method for an electric vehicle according to any of claims 2 to 4, in which the step of generating a total power reference for the energy storage system (b) comprises a second sub-stage in which it is processed the determined total power reference.
6. Procedimiento de control de potencia para un vehículo eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en que la etapa de selección de baterías activas para el intercambio de potencia (c) comprende una subetapa en la que se realiza un recorrido del conjunto de baterías equipadas en el vehículo siguiendo el orden establecido por la lista de prioridad de las baterías y, en caso de igualdad de prioridad, por el criterio de desempate en la selección de baterías, donde en dicho recorrido, mientras la selección no esté completa, cada batería considerada se activa si la suma de los límites de potencia mínima, en el sentido del intercambio de potencia determinado por la referencia de potencia total, de las baterías ya activadas y la batería considerada es menor o igual que el valor absoluto de la referencia de potencia total, y donde la selección se completa, deteniéndose el recorrido, cuando se cumple una condición determinada por el objetivo en la selección de baterías activas. 6. Power control procedure for an electric vehicle according to any of the preceding claims, in which the step of selecting active batteries for power exchange (c) comprises a sub-stage in which a tour of the set of batteries equipped in the vehicle following the order established by the priority list of batteries and, in case of equal priority, by the tiebreaker criteria in the selection of batteries, where on said route, while the selection is not complete, each battery considered is active if the sum of the minimum power limits, in the sense of the power exchange determined by the total power reference, of the batteries already activated and the considered battery is less than or equal to the absolute value of the total power reference, and where the selection is completed, stopping the tour, when a condition determined by the objective in the selection is met No active batteries.
7. Procedimiento de control de potencia para un vehículo eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en que la etapa de selección de baterías activas para el intercambio de potencia (c) comprende una subetapa adicional de gestión de la capacidad del sistema de almacenamiento de energía para satisfacer la referencia de potencia total en la que se envía una señal de limitación de potencia a al menos uno de los sistemas de utilización y obtención de energía del vehículo cuando el valor absoluto de la referencia de potencia total es mayor que la suma de los límites de potencia máxima, en el sentido del intercambio de potencia determinado por la referencia de potencia total, de todas las baterías equipadas en el vehículo. 7. Power control procedure for an electric vehicle according to any of the preceding claims, in which the step of selecting active batteries for power exchange (c) comprises an additional capacity management substep of the energy storage system for satisfy the total power reference in which a power limitation signal is sent to at least one of the vehicle's energy utilization and extraction systems when the absolute value of the total power reference is greater than the sum of the limits Maximum power, in the sense of the power exchange determined by the total power reference, of all the batteries equipped in the vehicle.
8. Procedimiento de control de potencia para un vehículo eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en que la etapa de generación de referencias para las baterías activas (d) tiene en cuenta una referencia de potencia restante, inicialmente igual a la referencia de potencia total, y comprende las siguientes subetapas: 8. Power control procedure for an electric vehicle according to any of the preceding claims, in which the reference generation step for the active batteries (d) takes into account a remaining power reference, initially equal to the total power reference, and understands the following sub-stages:
• Asignación a cada una de las baterías activas de una referencia inicial igual a su límite de potencia mínima, en el sentido del intercambio de potencia determinado por la referencia de potencia total, y actualización de la referencia de potencia restante sustrayendo el valor asignado a cada una de las baterías activas.  • Assignment to each of the active batteries of an initial reference equal to its minimum power limit, in the sense of the power exchange determined by the total power reference, and update of the remaining power reference by subtracting the value assigned to each one of the active batteries.
• Reparto de la referencia de potencia restante entre las baterías activas, que se realiza mediante un recorrido del conjunto de baterías equipadas en el vehículo por niveles de la lista de prioridad de las baterías, de mayor a menor prioridad, mientras la referencia de potencia restante sea mayor que cero. En dicho recorrido, para cada uno de estos niveles de prioridad, en primer lugar, se calcula el margen de potencia del nivel como la suma de la diferencia entre los límites de potencia máxima y mínima, en el sentido del intercambio de potencia determinado por la referencia de potencia total, de cada una de las baterías activas de dicho nivel de prioridad y, en segundo lugar, cuando dicho margen de potencia del nivel es menor o igual que la referencia de potencia restante, se asigna a cada una de las baterías activas de este nivel una referencia igual a su límite de potencia máxima, en el sentido del intercambio de potencia determinado por la referencia de potencia total, y se actualiza la referencia de potencia restante sustrayendo el margen de potencia del nivel y, si dicho margen de potencia de nivel es mayor que la referencia de potencia restante, se asigna a cada una de las baterías activas de este nivel una referencia determinada teniendo en cuenta un criterio de reparto de referencias entre baterías activas de igual prioridad y se actualiza la referencia de potencia restante haciéndola igual a cero.  • Distribution of the remaining power reference between the active batteries, which is carried out through a tour of the set of batteries equipped in the vehicle by levels of the priority list of the batteries, from highest to lowest priority, while the remaining power reference is greater than zero. In said journey, for each of these priority levels, firstly, the power margin of the level is calculated as the sum of the difference between the maximum and minimum power limits, in the sense of the power exchange determined by the total power reference, of each of the active batteries of said priority level and, secondly, when said power margin of the level is less than or equal to the remaining power reference, it is assigned to each of the active batteries of this level a reference equal to its maximum power limit, in the sense of the power exchange determined by the total power reference, and the remaining power reference is updated by subtracting the power margin of the level and, if said power margin level is greater than the remaining power reference, each of the active batteries of this level is assigned a certain reference taking into account a distribution criterion d e references between active batteries of equal priority and the remaining power reference is updated making it equal to zero.
9. Procedimiento de control de potencia para un vehículo eléctrico según la reivindicación 8 en que la etapa de generación de referencias para las baterías activas (d) comprende una tercera subetapa en la que se procesan las referencias de potencia asignadas a cada batería. 9. Power control method for an electric vehicle according to claim 8, in which the reference generation step for the active batteries (d) comprises a third sub-step in which the power references assigned to each battery are processed.
10. Procedimiento de control de potencia para un vehículo eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en que la información consultada durante su ejecución sobre la lista de prioridad de las baterías está caracterizada por ser configurada por un usuario del vehículo. 10. Power control procedure for an electric vehicle according to any of the preceding claims, in which the information consulted during its execution on the priority list of batteries is characterized by being configured by a user of the vehicle.
11. Procedimiento de control de potencia para un vehículo eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en que la información consultada durante su ejecución sobre el objetivo en la selección de baterías activas está caracterizada por ser configurada por un usuario del vehículo, admitiendo las siguientes opciones:11. Power control procedure for an electric vehicle according to any of the preceding claims, in which the information consulted during its execution on the objective in the selection of active batteries is characterized by being configured by a vehicle user, admitting the following options:
• La selección se completa una vez que el valor absoluto de la referencia de potencia total se encuentra entre la suma de los límites de potencia mínima y la suma de los límites de potencia máxima, en el sentido del intercambio de potencia determinado por la referencia de potencia total, de las baterías ya activadas, sin considerar las baterías restantes. • The selection is completed once the absolute value of the total power reference is between the sum of the minimum power limits and the sum of the maximum power limits, in the sense of the power exchange determined by the reference of total power of the batteries already activated, without considering the remaining batteries.
• La selección se completa una vez que el valor absoluto de la referencia de potencia total se encuentra entre la suma de los límites de potencia mínima y la suma de los límites de potencia máxima, en el sentido del intercambio de potencia determinado por la referencia de potencia total, de las baterías ya activadas y se han considerado todas las baterías de igual prioridad que las ya activadas, sin considerar las baterías restantes de menor prioridad.  • The selection is completed once the absolute value of the total power reference is between the sum of the minimum power limits and the sum of the maximum power limits, in the sense of the power exchange determined by the reference of total power, of the batteries already activated and all batteries have been considered the same priority as those already activated, without considering the remaining batteries of lower priority.
• La selección se completa una vez consideradas todas las baterías.  • Selection is complete once all batteries are considered.
12. Procedimiento de control de potencia para un vehículo eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en que la información sobre el criterio de desempate en la selección de baterías activas entre baterías de igual prioridad está caracterizada por ser configurada por un usuario del vehículo, admitiendo las siguientes opciones: 12. Power control procedure for an electric vehicle according to any of the preceding claims, in which the information on the tiebreaker criterion in the selection of active batteries among batteries of equal priority is characterized by being configured by a user of the vehicle, admitting the following options:
• Orden establecido por el valor de al menos un parámetro del estado de las baterías.  • Order established by the value of at least one parameter of the state of the batteries.
• Orden establecido por preferencias del usuario.  • Order established by user preferences.
• Orden establecido por valores determinados por un proceso aleatorio.  • Order established by values determined by a random process.
13. Procedimiento de control de potencia para un vehículo eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en que la información sobre el criterio de reparto de referencias entre baterías activas de igual prioridad está caracterizada por ser configurada por un usuario del vehículo, admitiendo las siguientes opciones: 13. Power control procedure for an electric vehicle according to any of the preceding claims, in which the information on the criteria for the distribution of references between active batteries of equal priority is characterized by being configured by a user of the vehicle, admitting the following options:
• Participación igual de cada una de las baterías de igual prioridad.  • Equal participation of each of the batteries of equal priority.
• Participación de cada batería en función del valor de al menos uno de sus parámetros. • Participación por un orden establecido por preferencias del usuario. • Participation of each battery based on the value of at least one of its parameters. • Participation in an order established by user preferences.
• Participación por un orden establecido por valores determinados por un proceso aleatorio.  • Participation in an order established by values determined by a random process.
14. Procedimiento de control de potencia para un vehículo eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en que la información consultada durante su ejecución está caracterizada por ser configurada de manera independiente para cada modo de funcionamiento del vehículo, estableciéndose los siguientes cuatro modos de funcionamiento del vehículo: 14. Power control procedure for an electric vehicle according to any of the previous claims, in which the information consulted during its execution is characterized by being configured independently for each vehicle operating mode, establishing the following four vehicle operating modes :
I. Movimiento del vehículo e inyección de potencia.  I. Vehicle movement and power injection.
I I . Movimiento del vehículo y absorción de potencia.  I I. Vehicle movement and power absorption.
III. Conexión a red y absorción de potencia.  III. Grid connection and power absorption.
IV. Conexión a red e inyección de potencia.  IV. Network connection and power injection.
15. Dispositivo de control de potencia para vehículos eléctricos que comprende elementos de entrada y salida de información, de procesamiento y cálculo y de memoria, caracterizado por ser capaz de llevar a cabo un procedimiento de control de potencia para vehículos eléctricos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores. 15. Power control device for electric vehicles comprising input and output elements for information, processing and calculation and memory, characterized by being capable of carrying out a power control procedure for electric vehicles according to any of the claims previous.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116512968B (en) * 2023-07-04 2023-09-08 深圳市菲尼基科技有限公司 Charging power distribution method, device and equipment based on battery changing cabinet and storage medium

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150120109A1 (en) * 2013-10-31 2015-04-30 Honda Motor Co., Ltd. Methods and systems for charging an electric vehicle
US20160137147A1 (en) * 2014-11-17 2016-05-19 Hyundai Autron Co., Ltd. Battery management system and method
GB2550955A (en) * 2016-06-02 2017-12-06 Arrival Ltd Electric vehicle battery management apparatus and method
WO2017207996A1 (en) * 2016-06-02 2017-12-07 Arrival Limited Electric vehicle battery management apparatus and method
EP3342627A1 (en) * 2016-11-03 2018-07-04 Kentfa Advanced Technology Corp. Method for prolonging endurance of electric vehicle and associated module

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150120109A1 (en) * 2013-10-31 2015-04-30 Honda Motor Co., Ltd. Methods and systems for charging an electric vehicle
US20160137147A1 (en) * 2014-11-17 2016-05-19 Hyundai Autron Co., Ltd. Battery management system and method
GB2550955A (en) * 2016-06-02 2017-12-06 Arrival Ltd Electric vehicle battery management apparatus and method
WO2017207996A1 (en) * 2016-06-02 2017-12-07 Arrival Limited Electric vehicle battery management apparatus and method
EP3342627A1 (en) * 2016-11-03 2018-07-04 Kentfa Advanced Technology Corp. Method for prolonging endurance of electric vehicle and associated module

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