本公開內(nèi)容總體上涉及能量存儲(chǔ)系統(tǒng)充電和放電，并且特別地涉及能量存儲(chǔ)系統(tǒng)(“ess”)和能量存儲(chǔ)設(shè)備中的健康狀態(tài)估計(jì)。

背景技術(shù)：

1、能量存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)電荷和生成電力的能力隨著時(shí)間和使用而降低。能量存儲(chǔ)設(shè)備的健康狀態(tài)(“soh”)被用于跟蹤這種劣化，并且該術(shù)語(yǔ)通常被定義為當(dāng)前電池性能與其在銘牌條件下的性能的比率。若干指標(biāo)可以用于估計(jì)能量存儲(chǔ)設(shè)備的soh，包括容量變化、電阻變化、電荷吞吐量和循環(huán)計(jì)數(shù)。

2、用于估計(jì)soh的最常用的度量是安培小時(shí)容量，其中soh表示為總可用容量與銘牌容量的比率。然而，按照安培小時(shí)容量來定義soh可能是有問題的，因?yàn)殛P(guān)于能量存儲(chǔ)應(yīng)用的決策通常是基于以瓦時(shí)(wh)為單位測(cè)量的可用能量?？紤]可用能量對(duì)于其中電動(dòng)車輛單元組已經(jīng)被重新用于固定用途的二次生命應(yīng)用尤為重要。此外，被設(shè)計(jì)成持續(xù)10年至20年或更久的任何長(zhǎng)壽命能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)可行性通常取決于可以輸送的能量的量。

3、因此，基于能量的準(zhǔn)確的soh估計(jì)算法對(duì)于在能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的操作、控制和維護(hù)方面做出最佳決策至關(guān)重要。將期望基于能量性能更準(zhǔn)確地估計(jì)soh的新系統(tǒng)和方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)示例實(shí)施方式，公開了一種用于確定能量存儲(chǔ)設(shè)備的健康狀態(tài)(soh)的估計(jì)的soh估計(jì)系統(tǒng)，該soh估計(jì)系統(tǒng)考慮功率衰減和容量衰減兩者。在示例實(shí)施方式中，soh估計(jì)系統(tǒng)包括：soh估計(jì)模塊，其被配置成以下項(xiàng)并且基于以下項(xiàng)確定能量存儲(chǔ)設(shè)備的soh的估計(jì)：標(biāo)稱容量輸入，其表示能量存儲(chǔ)設(shè)備的標(biāo)稱容量；電壓輸入v，其表示與能量存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的測(cè)量電壓；電流輸入i，其表示來自/去往能量存儲(chǔ)設(shè)備的測(cè)量電流；與能量存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的標(biāo)稱開路電壓(ocv)曲線；與能量存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的操作電阻模型；與能量存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的標(biāo)稱電阻模型；與能量存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的操作動(dòng)態(tài)模型；以及與能量存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的額定放電電流。

2、根據(jù)另一示例實(shí)施方式，公開了一種確定能量存儲(chǔ)設(shè)備的健康狀態(tài)(soh)的估計(jì)的方法，該方法考慮功率衰減和容量衰減兩者。在示例實(shí)施方式中，該方法包括：在soh估計(jì)模塊處接收以下信息(接收到的信息)：標(biāo)稱容量輸入，其表示能量存儲(chǔ)設(shè)備的標(biāo)稱容量；電壓輸入v，其表示與能量存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的測(cè)量電壓；電流輸入i，其表示來自/去往能量存儲(chǔ)設(shè)備的測(cè)量電流；與能量存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的標(biāo)稱開路電壓ocv曲線；與能量存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的操作電阻模型；與能量存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的標(biāo)稱電阻模型；與能量存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的操作動(dòng)態(tài)模型；以及與能量存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的額定放電電流。該方法還包括在soh估計(jì)模塊處基于所有的接收到的信息確定能量存儲(chǔ)設(shè)備的soh的估計(jì)。

3、根據(jù)另一示例實(shí)施方式，公開了一種用于生成能量存儲(chǔ)設(shè)備的歸一化容量估計(jì)的歸一化容量估計(jì)系統(tǒng)。在示例實(shí)施方式中，歸一化容量估計(jì)系統(tǒng)包括：電壓傳感器，其用于感測(cè)與能量存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的電壓并且生成電壓信號(hào)；電流傳感器，其用于感測(cè)與能量存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的電流并且生成電流信號(hào)；與能量存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的操作動(dòng)態(tài)模型；與能量存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的標(biāo)稱ocv曲線；與能量存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的標(biāo)稱容量；以及歸一化容量估計(jì)模塊，其被配置成：接收電壓信號(hào)、電流信號(hào)、操作動(dòng)態(tài)模型和標(biāo)稱容量，并且基于電壓信號(hào)、電流信號(hào)、操作動(dòng)態(tài)模型、標(biāo)稱ocv曲線和標(biāo)稱容量生成歸一化容量估計(jì)；其中，歸一化容量估計(jì)基于以下來根據(jù)兩個(gè)不同的ocv預(yù)測(cè)之間的差生成并且濾波：(1)兩個(gè)不同的ocv預(yù)測(cè)之間的差和差閾值，以及(2)兩個(gè)不同的ocv預(yù)測(cè)下的ocv曲線的梯度和梯度閾值。

4、根據(jù)另一示例實(shí)施方式，公開了一種用于生成能量存儲(chǔ)設(shè)備的額定功率估計(jì)的額定功率估計(jì)系統(tǒng)。在示例實(shí)施方式中，額定功率估計(jì)系統(tǒng)包括：額定功率估計(jì)模塊，其被配置成接收：來自標(biāo)稱電阻模型模塊的與能量存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的標(biāo)稱電阻模型；來自操作電阻模型模塊的與能量存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的操作電阻模型；來自額定放電電流模塊的與能量存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的額定放電電流；以及來自標(biāo)稱ocv曲線模塊的與能量存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的標(biāo)稱ocv曲線。在該示例實(shí)施方式中，額定功率估計(jì)模塊被配置成基于標(biāo)稱電阻模型、操作電阻模型、額定放電電流和標(biāo)稱ocv曲線來生成額定功率估計(jì)；操作電阻模型和標(biāo)稱電阻模型均基于來自電壓傳感器的電壓信號(hào)和來自電流傳感器的電流信號(hào)；以及額定功率估計(jì)是通過以下操作生成的：(1)基于操作電阻模型和額定放電電流預(yù)測(cè)操作電壓，(2)基于標(biāo)稱電阻模型和額定放電電流預(yù)測(cè)標(biāo)稱電壓，(3)跨整個(gè)ocv曲線對(duì)預(yù)測(cè)操作電壓與預(yù)測(cè)標(biāo)稱電壓的比率進(jìn)行平均。

技術(shù)特征：

1.一種用于確定能量存儲(chǔ)設(shè)備的健康狀態(tài)(soh)的估計(jì)的soh估計(jì)系統(tǒng)，所述soh估計(jì)系統(tǒng)考慮功率衰減和容量衰減兩者，所述soh估計(jì)系統(tǒng)包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的soh估計(jì)系統(tǒng)，其中，所述soh估計(jì)模塊還被配置成接收表示與所述能量存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的溫度的溫度輸入并且基于其進(jìn)一步確定所述能量存儲(chǔ)設(shè)備的所述soh的估計(jì)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的soh估計(jì)系統(tǒng)，其中，所述soh估計(jì)模塊還包括soh聚合模塊，所述soh聚合模塊被配置成：接收來自所述能量存儲(chǔ)設(shè)備的n個(gè)額定功率估計(jì)prn和來自所述能量存儲(chǔ)設(shè)備的n個(gè)歸一化容量估計(jì)ncn，以及基于所述額定功率估計(jì)prn和歸一化容量估計(jì)ncn來確定所述能量存儲(chǔ)設(shè)備的所述soh的估計(jì)，其中，所述能量存儲(chǔ)設(shè)備的所述soh的所述估計(jì)是所述能量存儲(chǔ)設(shè)備的聚合估計(jì)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的soh估計(jì)系統(tǒng)，其中，所述soh估計(jì)模塊還包括soh聚合模塊，所述soh聚合模塊被配置成：接收所述能量存儲(chǔ)設(shè)備中的n個(gè)單元中的每一個(gè)的額定功率估計(jì)prn和所述能量存儲(chǔ)設(shè)備中的n個(gè)單元中的每一個(gè)的歸一化容量估計(jì)ncn，以及基于所述額定功率估計(jì)prn和所述歸一化容量估計(jì)ncn來確定所述能量存儲(chǔ)設(shè)備的所述soh的估計(jì)，其中，所述能量存儲(chǔ)設(shè)備的所述soh的所述估計(jì)是所述能量存儲(chǔ)設(shè)備的聚合估計(jì)，其中，所述能量存儲(chǔ)設(shè)備包括n個(gè)單元。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的soh估計(jì)系統(tǒng)，其中，所述soh估計(jì)模塊還包括歸一化容量估計(jì)模塊，所述歸一化容量估計(jì)模塊被配置成基于所述標(biāo)稱容量輸入、所述電壓輸入v、所述電流輸入i、溫度輸入t、所述標(biāo)稱ocv和所述操作動(dòng)態(tài)模型來確定所述能量存儲(chǔ)設(shè)備的所述n個(gè)單元中的每個(gè)單元的所述歸一化容量估計(jì)ncn。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的soh估計(jì)系統(tǒng)，其中，所述soh估計(jì)模塊還包括額定功率估計(jì)模塊，所述額定功率估計(jì)模塊被配置成基于所述操作電阻模型、所述標(biāo)稱ocv、所述標(biāo)稱電阻模型和所述額定放電電流來確定所述能量存儲(chǔ)設(shè)備的所述n個(gè)單元中的每個(gè)單元的所述額定功率估計(jì)prn。

7.一種確定能量存儲(chǔ)設(shè)備的健康狀態(tài)(soh)的估計(jì)的方法，所述方法考慮功率衰減和容量衰減兩者，所述方法包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括在所述soh估計(jì)模塊處接收以下附加的接收到的信息：表示與所述能量存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的溫度的溫度輸入t。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述soh估計(jì)模塊還包括soh聚合模塊，所述方法還包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述能量存儲(chǔ)設(shè)備的所述soh的估計(jì)是所述能量?jī)?chǔ)存設(shè)備的聚合估計(jì)，其中，所述能量存儲(chǔ)設(shè)備包括n個(gè)單元。

11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述soh估計(jì)模塊還包括歸一化容量估計(jì)模塊，所述方法還包括：在所述歸一化容量估計(jì)模塊處基于所述標(biāo)稱容量輸入、所述電壓輸入v、所述電流輸入i、所述標(biāo)稱ocv和所述操作動(dòng)態(tài)模型來確定所述能量存儲(chǔ)設(shè)備的n個(gè)單元中的每個(gè)單元的歸一化容量估計(jì)。

12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述soh估計(jì)模塊還包括額定功率估計(jì)模塊，所述方法還包括：在所述額定功率估計(jì)模塊處基于所述操作電阻模型、所述標(biāo)稱ocv、所述標(biāo)稱電阻模型和所述額定放電電流來確定所述能量存儲(chǔ)設(shè)備的n個(gè)單元中的每個(gè)單元的額定功率估計(jì)。

13.一種用于生成能量存儲(chǔ)設(shè)備的歸一化容量估計(jì)的歸一化容量估計(jì)系統(tǒng)，所述歸一化容量估計(jì)系統(tǒng)包括：

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的歸一化容量估計(jì)系統(tǒng)，其中，所述歸一化容量估計(jì)模塊還被配置成接收表示與所述能量存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的測(cè)量溫度的溫度輸入t，并且其中，所述歸一化容量估計(jì)模塊還被配置成附加地基于所述測(cè)量溫度來生成所述歸一化容量估計(jì)。

15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的歸一化容量估計(jì)系統(tǒng)，還包括被配置成基于所述歸一化容量估計(jì)來度量soh估計(jì)的健康狀態(tài)聚合模塊。

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的歸一化容量估計(jì)系統(tǒng)，還包括額定功率估計(jì)模塊，其中，所述健康狀態(tài)聚合模塊還被配置成基于所述歸一化容量估計(jì)和由所述額定功率估計(jì)模塊生成的額定功率估計(jì)兩者來度量所述soh估計(jì)。

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的歸一化容量估計(jì)系統(tǒng)，其中，所述額定功率估計(jì)基于額定放電電流、所述標(biāo)稱ocv曲線、操作電阻模型、所述標(biāo)稱電阻模型(均與所述能量存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)聯(lián))、所述電壓信號(hào)和所述電流信號(hào)。

18.一種用于生成能量存儲(chǔ)設(shè)備的額定功率估計(jì)的額定功率估計(jì)系統(tǒng)，所述額定功率估計(jì)系統(tǒng)包括：

19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的額定功率估計(jì)系統(tǒng)，還包括被配置成基于所述額定功率估計(jì)來度量soh估計(jì)的健康狀態(tài)聚合模塊。

20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的額定功率估計(jì)系統(tǒng)，還包括歸一化容量估計(jì)模塊，其中，所述健康狀態(tài)聚合模塊還被配置成基于由所述歸一化容量估計(jì)模塊生成的歸一化容量估計(jì)和由所述額定功率估計(jì)模塊生成的所述額定功率估計(jì)兩者來度量所述soh估計(jì)。

技術(shù)總結(jié)
提供了用于估計(jì)能量存儲(chǔ)系統(tǒng)中的健康狀態(tài)(SOH)的系統(tǒng)、方法和設(shè)備，其中，該估計(jì)考慮了功率衰減和容量衰減兩者。SOH估計(jì)系統(tǒng)包括：SOH估計(jì)模塊，其被配置成接收以下項(xiàng)并且基于以下項(xiàng)確定SOH的估計(jì)：標(biāo)稱容量輸入；電壓輸入；電流輸入；標(biāo)稱開路電壓曲線；操作電阻模型；標(biāo)稱電阻模型；操作動(dòng)態(tài)模型；以及額定放電電流。SOH估計(jì)模塊還可以包括SOH聚合模塊，該SOH聚合模塊被配置成接收額定功率估計(jì)PR<subgt;n</subgt;和歸一化容量估計(jì)NC<subgt;n</subgt;，并且可以被配置成基于額定功率估計(jì)PR<subgt;n</subgt;和歸一化容量估計(jì)NC<subgt;n</subgt;來確定SOH的估計(jì)。

技術(shù)研發(fā)人員：邁克爾·沃里,斯特凡·揚(yáng)胡寧,馬諾伊·馬修
受保護(hù)的技術(shù)使用者：紐唯森研究公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/12