【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本公開涉及一種用于延長車輛車隊(duì)的電能存儲(chǔ)裝置的壽命的方法。本公開還涉及一種系統(tǒng)、一種控制單元、一種計(jì)算機(jī)程序和一種服務(wù)器。雖然將結(jié)合卡車形式的車輛來描述方法和系統(tǒng)，但是所述方法和系統(tǒng)也可以有效地結(jié)合到其他交通工具類型中，諸如公共汽車、輕型卡車、乘用車、施工設(shè)備、海上船舶和工業(yè)設(shè)備，只要它們是至少部分地電推進(jìn)的。
技術(shù)介紹
1、電能存儲(chǔ)裝置系統(tǒng)正在成為向車輛提供推進(jìn)動(dòng)力的更常見的能源。這種電能存儲(chǔ)裝置系統(tǒng)具有多個(gè)串聯(lián)和/或并聯(lián)連接的可再充電電能存儲(chǔ)裝置包。此外，每個(gè)可再充電電能存儲(chǔ)裝置包由多個(gè)電能存儲(chǔ)電芯組成，所述電能存儲(chǔ)電芯可以串聯(lián)和/或并聯(lián)連接，從而形成用于車輛的完整電能存儲(chǔ)裝置系統(tǒng)。
2、電池不可避免地會(huì)老化，這意味著它們將失去一些能量和功率能力。在某些應(yīng)用中，這意味著在一段時(shí)間后必須更換全部或一些電池。由于車隊(duì)中電池的狀況顯著影響車輛車隊(duì)的運(yùn)營能力，因此高效地更換電池對(duì)于減少車輛停機(jī)時(shí)間和優(yōu)化車隊(duì)運(yùn)營非常重要。
3、此外，了解電池更換對(duì)車隊(duì)性能(例如在總里程和功率、安全屬性以及耐用性/壽命特性)的影響也可能很重要。
4、因此，需要改進(jìn)用于執(zhí)行準(zhǔn)確的電池包更換的方法和系統(tǒng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是提供一種用于延長車輛車隊(duì)的電能存儲(chǔ)裝置的壽命的方法和系統(tǒng)，每輛車輛都與若干任務(wù)中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)。
2、根據(jù)本專利技術(shù)的第一方面，目的是通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法來實(shí)現(xiàn)的。
3、根據(jù)第一方面，提供了一種用于延長車輛
4、通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理器裝置獲取指示車輛車隊(duì)性能硬約束的數(shù)據(jù)，包括：用于完成車隊(duì)任務(wù)的車隊(duì)電能存儲(chǔ)裝置中的總能量和功率約束，以及用于完成各輛車輛的車輛任務(wù)的能量和功率要求；
5、通過處理器裝置確定車隊(duì)的每個(gè)電能存儲(chǔ)裝置的當(dāng)前健康狀態(tài)(soh)；
6、通過處理器裝置識(shí)別車隊(duì)中其中soh是使得其任務(wù)的能量和功率要求未得到滿足的車輛的電能存儲(chǔ)裝置；
7、通過處理器裝置獲取可用電能存儲(chǔ)裝置的倉庫庫存數(shù)據(jù)及可用電能存儲(chǔ)裝置的soh數(shù)據(jù)；
8、通過處理器裝置獲取車隊(duì)的車輛的計(jì)劃車間訪問的時(shí)間表，所述車輛包括車隊(duì)的具有soh不足的電能存儲(chǔ)裝置的車輛和至少一輛其他車輛；
9、針對(duì)車隊(duì)級(jí)別的車輛任務(wù)的給定分布，通過處理器裝置確定完成車隊(duì)級(jí)別的車輛任務(wù)所需車輛的最小數(shù)量；
10、針對(duì)車隊(duì)的每個(gè)任務(wù)，通過處理器裝置計(jì)算車隊(duì)的每個(gè)電能存儲(chǔ)裝置的預(yù)測(cè)的soh或老化預(yù)測(cè)；
11、針對(duì)所需車輛的最小數(shù)量，通過處理器裝置計(jì)算電能存儲(chǔ)裝置更換/重新調(diào)整策略，包括在滿足其預(yù)測(cè)soh具有最小余量的硬約束的所需最小數(shù)量的車輛之間所需的電能存儲(chǔ)裝置分布；以及更換時(shí)隙時(shí)間表，所述更換時(shí)隙時(shí)間表通過利用已經(jīng)計(jì)劃的車間訪問來最小化用于重新調(diào)整車輛之間的電能存儲(chǔ)裝置和/或從倉庫更換的車輛停機(jī)時(shí)間；以及
12、通過處理器裝置提供包括電能存儲(chǔ)更換/重新調(diào)整策略的指令。
13、通過提供優(yōu)化整個(gè)車隊(duì)的電能存儲(chǔ)裝置分布使得遵守車隊(duì)的硬約束，更換/重新調(diào)整策略提供了優(yōu)化整個(gè)車隊(duì)的電能存儲(chǔ)裝置的使用和數(shù)量。更換/重新調(diào)整策略確保電能存儲(chǔ)裝置用在它們最高效使用的地方，并在給定時(shí)間為車隊(duì)提供最高價(jià)值，同時(shí)要求遵守車隊(duì)級(jí)別的硬約束，使得車隊(duì)能夠完成其任務(wù)。
14、此外，優(yōu)化的更換策略可以延長車隊(duì)中電能存儲(chǔ)裝置包的總使用壽命。例如，在執(zhí)行嚴(yán)酷任務(wù)的車隊(duì)中的某些車輛中繼續(xù)使用某些電能存儲(chǔ)裝置包并對(duì)其施加壓力并不是最佳選擇。在某些情況下，將車輛從一個(gè)任務(wù)重新調(diào)整到另一個(gè)任務(wù)以延長使用壽命，而在其他情況下，由于車隊(duì)中車輛類型的限制，可能優(yōu)選的是，調(diào)整電能存儲(chǔ)裝置包。與將這種嚴(yán)酷負(fù)載分布在多輛車輛中的能量存儲(chǔ)裝置上相比，在嚴(yán)酷條件下在一輛車輛中連續(xù)使用電能存儲(chǔ)裝置包很可能會(huì)導(dǎo)致壽命更短，并且這可以通過本專利技術(shù)來避免。
15、車隊(duì)的任務(wù)包括一組具有不同能量和功率要求的不同任務(wù)。有利地，車隊(duì)任務(wù)包括車隊(duì)中不同車輛的不同任務(wù)的混合，以允許靈活地進(jìn)行優(yōu)化。任務(wù)是根據(jù)在給定持續(xù)時(shí)間內(nèi)將給定貨物從出發(fā)地運(yùn)到目的地所需的能量和功率來設(shè)置的。任務(wù)還可以由操作的頻率和持續(xù)時(shí)間(即執(zhí)行給定任務(wù)的頻率和任務(wù)的持續(xù)時(shí)間)來定義。
16、所述方法還提供了根據(jù)路上庫存的可用性(即，車隊(duì)中的車輛中的電能存儲(chǔ)裝置的庫存是多少)來優(yōu)化倉庫庫存。這將降低倉庫庫存和物流成本，并提高零件的及時(shí)可用性。簡而言之，其實(shí)現(xiàn)了電能存儲(chǔ)裝置的精益庫存管理。也就是說，可以考慮車隊(duì)中可用于更換/重新調(diào)整的電能存儲(chǔ)裝置的數(shù)量(即“路上庫存”)來保持倉庫庫存。因此，不需要保持庫存來更換車輛中的所有電能存儲(chǔ)裝置，因?yàn)橐恍┸囕v將從其他車輛(即，供者車輛)接收電能存儲(chǔ)裝置。由于這種來自兩個(gè)來源的供電靈活性，可以減少倉庫中電能存儲(chǔ)裝置的數(shù)量。
17、通過處理器裝置確定車隊(duì)的每個(gè)電能存儲(chǔ)裝置的當(dāng)前健康狀態(tài)可以包括測(cè)量電能存儲(chǔ)裝置的電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)。
18、在示例中，所述方法可以包括：確定每個(gè)電能存儲(chǔ)裝置組合的一組電能存儲(chǔ)裝置之間的功率分配；基于所分類的車輛使用類型的所確定的功率分配和電能存儲(chǔ)裝置包的所確定的當(dāng)前健康狀態(tài)來確定當(dāng)前電能存儲(chǔ)裝置配置的老化率或老化動(dòng)態(tài)；確定車輛任務(wù)和不同電能存儲(chǔ)裝置組合的成本函數(shù)，包括每個(gè)電能存儲(chǔ)裝置包中對(duì)應(yīng)的健康狀態(tài)水平；通過在不違反車輛車隊(duì)性能硬約束的情況下優(yōu)化成本函數(shù)來計(jì)算整個(gè)車隊(duì)的電能存儲(chǔ)分布；以及根據(jù)所計(jì)算的電能存儲(chǔ)裝置分布計(jì)算電能存儲(chǔ)裝置更換/重新調(diào)整策略。
19、成本函數(shù)可以是針對(duì)車輛任務(wù)和不同的電能存儲(chǔ)裝置組合，包括每個(gè)電能存儲(chǔ)裝置包中對(duì)應(yīng)的健康狀態(tài)水平，以及電能存儲(chǔ)裝置更換對(duì)所確定的老化率的影響。
20、成本函數(shù)同樣可以被稱為目標(biāo)函數(shù)、獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)、價(jià)值函數(shù)、性能指數(shù)/標(biāo)準(zhǔn)、成本指數(shù)/標(biāo)準(zhǔn)、價(jià)值指數(shù)/標(biāo)準(zhǔn)。
21、在示例中，優(yōu)化成本函數(shù)可以是最小化重新調(diào)整或更換電能存儲(chǔ)裝置的貨幣成本，同時(shí)仍然完成車隊(duì)任務(wù)。成本可以是每公里使用的貨幣成本或每千瓦時(shí)使用的貨幣成本或車隊(duì)運(yùn)營的總成本。
22、在其他示例中，成本函數(shù)可以最小化以下至少一者：電能存儲(chǔ)裝置利用效率、總壽命能量吞吐量、co2足跡。
23、還可以在更換策略中考慮磨損電池的成本以及它們?cè)诙质袌?chǎng)上的殘余價(jià)值(例如，價(jià)格)，其中可以考慮將電池重新用于不同的車輛類型或應(yīng)用，甚至是固定的電能存儲(chǔ)裝置應(yīng)用。更換策略甚至有可能考慮電能存儲(chǔ)裝置包的更換維修成本。換句話說，可以將電能存儲(chǔ)裝置更換和維修的總體貨幣成本考慮到成本函數(shù)中并且考慮第二次壽命應(yīng)用中的潛在益處。
24、此外，在更換策略中還可以考慮二次應(yīng)用中使用過的電能存儲(chǔ)裝置包的殘余價(jià)值。在這種情況下，可以包括檢索可能在第二次應(yīng)用中重復(fù)使用的信息，并且在根據(jù)成本函數(shù)確定的最小化來計(jì)算電能存儲(chǔ)裝置分布時(shí)包括車隊(duì)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種用于延長車輛車隊(duì)的電能存儲(chǔ)裝置的壽命的計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法，每輛車輛都與若干任務(wù)中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)，所述方法包括：
2.如權(quán)利要求1所述的方法，針對(duì)電能存儲(chǔ)裝置的每個(gè)組合，計(jì)算所述策略包括：
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中優(yōu)化所述成本函數(shù)最小化重新調(diào)整或更換電能存儲(chǔ)裝置的貨幣成本，同時(shí)仍然完成所述車隊(duì)任務(wù)。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中優(yōu)化所述成本函數(shù)最小化車隊(duì)級(jí)別上的所述電能存儲(chǔ)裝置的SOH降級(jí)，同時(shí)仍然完成所述車隊(duì)任務(wù)。
5.如權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的方法，其包括檢索可能在第二次應(yīng)用中重復(fù)使用的信息，并且在根據(jù)所述成本函數(shù)確定的最小化來計(jì)算所述電能存儲(chǔ)裝置分布時(shí)包括所述車隊(duì)外部的第二次應(yīng)用，由此確定是否應(yīng)當(dāng)在第二次應(yīng)用中重復(fù)使用任何電能存儲(chǔ)裝置。
6.如權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的方法，通過求解應(yīng)用于所述成本函數(shù)的混合整數(shù)非線性優(yōu)化問題來進(jìn)行優(yōu)化所述成本函數(shù)。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過所述處理器裝置確定所述車隊(duì)的所述電能存儲(chǔ)裝置中每一者的當(dāng)前健康狀態(tài)包括測(cè)量所述電能存儲(chǔ)裝置
8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過所述處理器裝置識(shí)別所述車隊(duì)中其中SOH是使得其任務(wù)的所述能量要求未得到滿足的車輛的電能存儲(chǔ)裝置包括：
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述車隊(duì)的所述任務(wù)包括具有不同能量和功率要求的一組不同任務(wù)。
10.一種用于延長車輛車隊(duì)的電能存儲(chǔ)裝置的壽命的系統(tǒng)(200)，每輛車輛都與若干任務(wù)中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)，所述系統(tǒng)包括：
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述控制單元被配置為向用戶界面提供所述指令和/或?qū)⑺鲭娔艽鎯?chǔ)裝置更換/重新調(diào)整策略存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置上。
12.一種包括程序代碼的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述程序代碼用于在由所述處理器裝置執(zhí)行時(shí)執(zhí)行如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法。
13.一種包括指令的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述指令在由所述處理器裝置執(zhí)行時(shí)使所述處理器裝置執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法。
14.一種控制系統(tǒng)，其包括一個(gè)或多個(gè)控制單元，所述一個(gè)或多個(gè)控制單元被配置為執(zhí)行如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法。
15.一種服務(wù)器，其包括根據(jù)權(quán)利要求14所述的控制單元。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于延長車輛車隊(duì)的電能存儲(chǔ)裝置的壽命的計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法，每輛車輛都與若干任務(wù)中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)，所述方法包括：
2.如權(quán)利要求1所述的方法，針對(duì)電能存儲(chǔ)裝置的每個(gè)組合，計(jì)算所述策略包括：
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中優(yōu)化所述成本函數(shù)最小化重新調(diào)整或更換電能存儲(chǔ)裝置的貨幣成本，同時(shí)仍然完成所述車隊(duì)任務(wù)。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中優(yōu)化所述成本函數(shù)最小化車隊(duì)級(jí)別上的所述電能存儲(chǔ)裝置的soh降級(jí)，同時(shí)仍然完成所述車隊(duì)任務(wù)。
5.如權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的方法，其包括檢索可能在第二次應(yīng)用中重復(fù)使用的信息，并且在根據(jù)所述成本函數(shù)確定的最小化來計(jì)算所述電能存儲(chǔ)裝置分布時(shí)包括所述車隊(duì)外部的第二次應(yīng)用，由此確定是否應(yīng)當(dāng)在第二次應(yīng)用中重復(fù)使用任何電能存儲(chǔ)裝置。
6.如權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的方法，通過求解應(yīng)用于所述成本函數(shù)的混合整數(shù)非線性優(yōu)化問題來進(jìn)行優(yōu)化所述成本函數(shù)。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過所述處理器裝置確定所述車隊(duì)的所述電能存儲(chǔ)裝置中每一者的當(dāng)前健康狀態(tài)包括測(cè)量所述電能存儲(chǔ)裝置的電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)。
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：費(fèi)薩爾·阿爾塔夫，比約恩·弗里德霍爾姆，安東·克林特伯格，大衛(wèi)·赫爾斯泰特，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：沃爾沃卡車集團(tuán)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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