本公开大体上涉及一种用于控制车辆的能量存储装置的充电的方法。此外，本公开大体上涉及一种计算机程序和一种计算机可读介质。本公开大体上进一步涉及一种被配置成控制车辆的能量存储装置的充电的控制装置。此外，本公开大体上涉及一种包括控制装置的车辆。
背景技术：
1、减少排放并改进例如卡车和公共汽车等重型车辆的燃料经济性的努力已经引起包括使用一个或多个电机的推进系统的车辆的开发。这些电机通常由可能需要在指定充电站处充电的能量存储装置供电。此类车辆的实例包含插电式混合动力电动车辆(phev)和纯电动车辆(bev)。
2、用于车辆的能量存储装置通常由许多电化学电池(有时也被称作电池单元)建立，以实现所要容量。这些电化学电池可以通过电化学反应来存储或释放能量。用于为车辆供电的能量存储装置可包括一个或多个电池组。在能量存储装置包括多个电池组的情况下，这些电池组可串联和/或并联连接。每一电池组通常可包括串联和/或并联连接的多个电池模块。电池模块通常包括串联和/或并联连接的多个电化学电池，所述多个电化学电池部分或完全包封在机械结构中。如果需要，能量存储装置的其它配置也是可能的。举例来说，也有可能在不使用模块的情况下将个别电化学电池布置在电池组中。
3、当考虑车辆的总寿命成本时，用于为车辆的电机供电的能量存储装置的使用寿命是基本因素。因此，希望降低此类能量存储装置的老化，以便延长其使用寿命。存在影响车辆的能量存储装置的老化以及由此影响使用寿命的许多机制。举例来说，能量存储装置的操作方式也会影响使用寿命。换句话说，能量存储装置的使用寿命受到例如其充电和放电方式的影响。举例来说，与高充电速率相比，低充电速率通常可降低能量存储装置的老化风险，且由此增加能量存储装置的使用寿命。然而，低充电速率又会导致充电程序的持续时间增加以达到所要充电状态，这可导致车辆停止使用的时间较长。因此，这对于重型车辆来说通常不是适当的策略，在重型车辆中，车辆停止使用的时间对于车辆的所有者来说可能非常昂贵。因此，通常必须找到充电速率与车辆可能处于静止状态的时间之间的平衡。
4、此外，由于延长能量存储装置具有高充电状态的时间，低充电速率有时可能导致能量存储装置的老化风险增加。在高充电状态下花费的时间可能导致能量存储装置内发生其它老化因素，且因此是能量存储装置的老化的重要因素。
5、影响重型车辆的总操作成本的另一因素是在对能量存储装置进行充电期间的能量损耗。在能量存储装置的充电期间存在两个主要的能量损耗源，即电阻损耗和所谓的恒定损耗。由于能量存储装置的电气系统的导体的损耗而发生电阻损耗。这些电阻率损耗取决于充电电流，其中充电电流加倍意味着电阻率损耗加四倍。所谓的恒定损耗是在车辆被“唤醒”并接收充电电流时发生的损耗。这些损耗的量值取决于许多因素，包含例如机载计算机和泵所消耗的能量(对于重型车辆，其通常可相当于约1-4kw)以及用于能量存储装置的温度控制的消耗能量(对于重型车辆，其通常可相当于约0-10kw)。在充电期间减少这些能量损耗将降低车辆在其使用寿命内的总操作成本。
6、us2015/326037 a1公开了一种用于可再充电电池的电池管理系统，其包含被配置成获取关于可再充电电池的数据的电池监测器以及处理器。所述处理器被配置成：基于所获取的数据而确定电池的初始充电状态；确定电池的目标充电状态；基于电池的多个变量中的一个电池变量的优化而确定多个充电解决方案以实现目标充电状态；将多个充电解决方案缩小到满足电池的剩余多个变量中的每一者的目标的充电解决方案；从满足多个电池变量中的每一者的目标的充电解决方案中选择与电池的最快充电时间相对应的充电解决方案；并且命令控制器根据选定充电解决方案来调节对电池的充电量。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种用于车辆的能量存储装置的充电的方法，所述方法可在车辆的使用寿命内降低车辆的总操作成本。
2、所述目的通过所附独立权利要求的主题实现。
3、根据本公开，提供一种用于控制车辆的能量存储装置的充电的方法。所述方法由控制装置执行。所述方法包括以下步骤：
4、-确定将所述能量存储装置充电到目标充电状态的所要持续时间，以便在所述能量存储装置在充电操作期间使用恒定充电电流进行充电的情况下最小化能量损耗，
5、-当所确定的所要充电持续时间等于或长于预定最小时间阈值时，在充电时间段对应于所述所确定的所要持续时间的情况下确定达到所述目标充电状态所需的第一充电电流，
6、-当所确定的第一充电电流等于或低于预定最大充电电流限制时，选择所述所确定的第一充电电流和所述所确定的所要充电持续时间作为所述能量存储装置的所述充电操作的参数，以及
7、-使用所述充电操作的选定参数对所述能量存储装置进行充电。
8、借助于本方法，根据策略执行能量存储装置的充电，所述策略显著减少充电期间的能量损耗且因此降低能量存储装置的充电成本。这继而降低了车辆的总操作成本。在车辆是重型车辆的情况下，在车辆的能量存储装置的充电期间发生的能量损耗尤其明显，因为此类车辆通常在充电期间也消耗能量，例如用于为机载计算机和泵供电以及调节能量存储装置和/或车辆的内部。因此，在车辆是重型车辆的情况下，本方法特别合适。
9、此外，本方法能够通过降低能量存储装置的老化并由此延长能量存储装置的使用寿命来降低车辆的总操作成本。能量存储装置的老化降低是实现能量存储装置维持在高充电状态的时间减少的本方法的结果，维持在高充电状态是能量存储装置的老化的重要因素。
10、更具体地，本方法在能量损耗的两种冲突因素之间提供了良好的平衡：所述能量损耗随着充电电流的增加而增加，以及由于在高充电状态下花费的平均时间而导致老化加剧，所述平均时间随着充电电流的减小而增加。
11、确定所述所要充电持续时间的步骤可在以下假设的情况下进行：所述能量存储装置的电压对应于所述能量存储装置的标称电压，而不管在待执行的所述充电期间的充电状态如何。与将考虑充电期间能量存储装置的实际电压的情况相比，这具有显著减少所需的计算工作的优点。此外，预测可能取决于充电状态以及所使用的充电电流的能量存储装置的实际电压将增加不确定性因素的数量，且因此可能增加出错的风险。因此，使用能量存储装置的标称电压还可降低在确定所要充电持续时间和待在充电期间使用的相关联第一充电电流时出错的风险。
12、所述方法可进一步包括基于所述充电操作的所述选定参数而确定需要启动充电以在预选时间点达到所述目标充电状态的时间点的步骤，以及在所确定的时间点使用所述充电操作的所述选定参数启动对所述能量存储装置进行充电的步骤。这具有进一步降低能量存储装置的老化的优点，且因此延长能量存储装置的使用寿命。这继而进一步改善车辆在其使用寿命内的总操作成本。
13、所述方法可进一步包括：当所述所确定的所要持续时间短于所述预定最小时间阈值时，在充电时间段对应于所述预定最小时间阈值的情况下确定达到所述目标充电状态所需的第二充电电流。在这种情况下，所述方法进一步包括：当所确定的第二充电电流等于或低于所述预定最大充电电流限制时，选择所述所确定的第二充电电流和所述预定最小时间阈值作为所述能量存储装置的所述充电操作的参数。因此，确保充电程序的持续时间足以满足预定最小时间阈值，同时仍以高效节能方式执行。
14、所述方法可进一步包括：当所述所确定的第一充电电流大于所述预定最大充电电流限制时，确定将所述能量存储装置充电到所述目标充电状态的第二持续时间，以便在所述能量存储装置使用对应于所述预定最大充电电流限制的恒定充电电流进行充电的情况下最小化能量损耗，以及选择对应于所述预定最大充电电流限制的充电电流和所确定的第二充电持续时间作为所述能量存储装置的充电程序的参数。因此，使由于在充电期间使用过高的充电电流而对能量存储装置和/或车辆的其它组成部件造成损坏的风险最小化，同时仍实现高效节能充电操作。
15、确定对所述能量存储装置进行充电的所要持续时间以便最小化能量损耗的步骤可包括根据以下等式来计算所述所要充电持续时间：
16、
17、其中
18、topt表示所述能量存储装置的所述所要充电持续时间以便最小化能量损耗，
19、δsoc表示在目标充电状态与所述能量存储装置在充电之前的当前充电状态之间的充电状态差，
20、c表示所述能量存储装置的容量，
21、econd表示调节所述能量存储装置和所述车辆的内部所需的估计或预定总能量，
22、u表示所述能量存储装置的标称电压，
23、r表示在所述能量存储装置的充电端口处测量的所述能量存储装置的电阻，并且
24、pidle表示所述充电操作期间的估计或预定恒定能量损耗。
25、本公开进一步涉及一种包括指令的计算机程序，所述指令在由控制装置执行时使得所述控制装置实行如上文所描述的方法。
26、本公开进一步涉及一种包括指令的计算机可读介质，所述指令在由控制装置执行时使得所述控制装置实行如上文所描述的方法。
27、此外，根据本公开，提供一种被配置成控制车辆的能量存储装置的充电的控制装置。所述控制装置被配置成确定将所述能量存储装置充电到目标充电状态的所要持续时间，以便在所述能量存储装置在充电操作期间使用恒定充电电流进行充电的情况下最小化能量损耗。所述控制装置进一步被配置成当所确定的所要充电持续时间等于或长于预定最小时间阈值时，在充电时间段对应于所述所确定的所要持续时间的情况下确定达到所述目标充电状态所需的第一充电电流。所述控制装置进一步被配置成当所确定的第一充电电流等于或低于预定最大充电电流限制时，选择所述所确定的第一充电电流和所述所确定的所要充电持续时间作为所述能量存储装置的所述充电操作的参数。此外，所述控制装置被配置成使用所述充电操作的选定参数对所述能量存储装置进行充电。
28、控制装置提供与上文参考用于控制车辆的能量存储装置的充电的对应方法所描述的相同的优点。
29、所述控制装置可进一步被配置成基于所述充电操作的所述选定参数而确定需要启动充电以在预选时间点达到所述目标充电状态的时间，并且在所确定的时间使用所述选定参数启动对所述能量存储装置进行充电的步骤。
30、所述控制装置可进一步被配置成当所述所确定的所要充电持续时间短于所述预定最小时间阈值时，在充电时间段对应于所述预定最小时间阈值的情况下确定达到所述目标充电状态所需的第二充电电流。在这种情况下，所述控制装置可进一步被配置成当所确定的第二充电电流等于或低于所述预定最大充电电流限制时，选择所述所确定的第二充电电流和所述预定最小时间阈值作为所述能量存储装置的所述充电操作的参数。
31、所述控制装置可进一步被配置成当所述所确定的第一充电电流大于所述预定最大充电电流限制时，确定将所述能量存储装置充电到所述目标充电状态的第二持续时间，以便在所述能量存储装置使用对应于所述预定最大充电电流限制的恒定充电电流进行充电的情况下最小化能量损耗，并且选择对应于所述预定最大充电电流限制的充电电流和所确定的第二充电持续时间作为所述能量存储装置的充电程序的参数。
32、所述控制装置可进一步被配置成根据以下等式来确定对所述能量存储装置进行充电的所述所要持续时间以便最小化能量损耗：
33、
34、其中
35、topt表示所述能量存储装置的所述所要充电持续时间以便最小化能量损耗，
36、δsoc表示在目标充电状态与所述能量存储装置在充电之前的当前充电状态之间的充电状态差，
37、c表示所述能量存储装置的容量，
38、econd表示调节所述能量存储装置和所述车辆的内部所需的估计或预定总能量，
39、u表示所述能量存储装置的标称电压，
40、r表示在所述能量存储装置的充电端口处测量的所述能量存储装置的电阻，并且
41、pidle表示所述充电操作期间的估计或预定恒定能量损耗。
42、所述控制装置可进一步被配置成确定在所述目标充电状态与所述能量存储装置在充电之前的当前充电状态之间的充电状态差。
43、本公开进一步提供一种包括上文所描述的控制装置的车辆。所述车辆可进一步包括被配置成为所述车辆的推进单元供电的能量存储装置。所述车辆可为陆上重型车辆，诸如公共汽车或卡车。此外，所述车辆可为全电动车辆或混合动力车辆。
1.一种由控制装置(100)执行的用于控制车辆(1)的能量存储装置(4)的充电的方法，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中确定(s101)所述所要充电持续时间的步骤是在以下假设的情况下进行：所述能量存储装置(4)的电压对应于所述能量存储装置(4)的标称电压，而不管在待执行的所述充电期间的充电状态如何。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其进一步包括以下步骤：
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其包括：
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其包括：
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中确定(s101)对所述能量存储装置(4)进行充电的所要持续时间(topt)以便最小化能量损耗的步骤包括根据以下等式来计算所述所要充电持续时间：
7.一种包括指令的计算机程序，所述指令在由控制装置(100)执行时使得所述控制装置(100)实行根据前述权利要求中任一项所述的方法。
8.一种包括指令的计算机可读介质，所述指令在由控制装置(100)执行时使得所述控制装置(100)实行根据权利要求1至6中任一项所述的方法。
9.一种控制装置(100)，其被配置成控制车辆(1)的能量存储装置(4)的充电，其中所述控制装置(100)被配置成：
10.根据权利要求9所述的控制装置(100)，其进一步被配置成：
11.根据权利要求9或10中任一项所述的控制装置(100)，其进一步被配置成：
12.根据权利要求9至11中任一项所述的控制装置(100)，其进一步被配置成：
13.根据权利要求9至12中任一项所述的控制装置(100)，其中所述控制装置(100)被配置成根据以下等式来确定对所述能量存储装置(4)进行充电的所述所要持续时间(topt)以便最小化能量损耗：
14.根据权利要求9至13中任一项所述的控制装置(100)，其中所述控制装置(100)进一步被配置成确定在所述目标充电状态与所述能量存储装置(4)在充电之前的当前充电状态之间的充电状态差。
15.一种车辆(1)，其包括根据权利要求9至14中任一项所述的控制装置(100)。
