適用于電池優(yōu)化充電的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及使用充電設(shè)備(TE)對(duì)至少一個(gè)電力系統(tǒng)(VE)，尤其是電動(dòng)車輛的電池(BAT)進(jìn)行優(yōu)化充電的方法，其中電池(BAT)在至少一個(gè)充電時(shí)間間隔(ΔTchg(i))期間進(jìn)行充電(400)，所述充電時(shí)間間隔是通過將電池充電系統(tǒng)連接至充電設(shè)備所啟動(dòng)的有效充電時(shí)間周期(Td)的一部分并且它根據(jù)與充電設(shè)備相關(guān)的充電曲線(TLC)來(lái)確定的。本發(fā)明還涉及使用該方法的優(yōu)化充電設(shè)備(TE)以及包括該優(yōu)化充電設(shè)備的優(yōu)化充電系統(tǒng)(SE)。
【專利說明】適用于電池優(yōu)化充電的方法和設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電池充電的管理領(lǐng)域，包括電動(dòng)車輛的電池的充電。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)在有很多包括電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的電力系統(tǒng)，尤其是由一個(gè)或多個(gè)電池及其相關(guān)的 充電系統(tǒng)組成的系統(tǒng)，它可連接至用于充電的輸電網(wǎng)絡(luò)。
[0003] 這些電力系統(tǒng)包括具有電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的電動(dòng)車輛，所述電能存儲(chǔ)系統(tǒng)借助于充電 插頭可被連接至電源終端。該電源終端各自連接至輸電網(wǎng)絡(luò)。
[0004] 通常，為這種電力系統(tǒng)的電池充電始于該電池連接至輸電網(wǎng)絡(luò)并終于該電池與輸 電網(wǎng)絡(luò)斷開。
[0005] 在電動(dòng)車輛的特定情況下，充電始于電動(dòng)車輛的充電插頭插入電源終端并且只要 電動(dòng)車輛插頭沒有拔掉就繼續(xù)充電，這意味著直到車輛的用戶希望取回他的車輛或只要電 池不滿。
[0006] 然而，這種充電類型并不是最優(yōu)的，因?yàn)槌潆姴⒉豢紤]涉及輸電網(wǎng)絡(luò)、待充電的電 池或者待充電的電力系統(tǒng)的用戶的限制。
[0007] 連接電源終端的輸電網(wǎng)絡(luò)的限制可表達(dá)為變壓器或者傳輸?shù)攸c(diǎn)的負(fù)載曲線，它隨 著時(shí)間的變化不是均勻的。例如，當(dāng)變壓器的負(fù)載超過它的額定容量時(shí)，變壓器將受到壓 力。
[0008] 變壓器的負(fù)載越大，變壓器升溫越高，這就會(huì)加速其老化。此外，負(fù)載中的波動(dòng)可 導(dǎo)致急速膨脹和機(jī)械應(yīng)力。最后，由于繞組的間距變大，使得變壓器的噪聲有可能也會(huì)變 大。
[0009] 對(duì)于待充電的電池，當(dāng)它插入電源終端時(shí)可具有廣泛變化的充電電平，這就確定 了要從電池終端獲得的所需的電能量，并因此確定了達(dá)到完全充電所需的充電時(shí)間。
[0010] 最后，考慮到充電系統(tǒng)用戶的約束，用戶時(shí)常會(huì)根據(jù)其計(jì)劃安排時(shí)不時(shí)連接該系 統(tǒng)和斷開該系統(tǒng)的連接。當(dāng)電力系統(tǒng)為電動(dòng)車時(shí)，車輛司機(jī)會(huì)根據(jù)其計(jì)劃安排時(shí)不時(shí)停車 或再啟動(dòng)他的車輛，這就會(huì)影響電池終端的有效充電時(shí)間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明旨在通過提出一種優(yōu)化充電方法來(lái)克服上述缺點(diǎn)，所述方法既考慮了與輸 電網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的約束，還考慮了與待充電的電力系統(tǒng)的用戶和待充電的電池相關(guān)的約束，從 而更好地保護(hù)了輸電網(wǎng)絡(luò)的充電設(shè)備。
[0012] 為此，提出了通過充電設(shè)備對(duì)至少一個(gè)電力系統(tǒng)的電池進(jìn)行優(yōu)化充電的方法，其 中，電池在至少一個(gè)充電時(shí)間間隔期間進(jìn)行充電，所述充電時(shí)間間隔是通過將電池充電系 統(tǒng)連接至充電設(shè)備所啟動(dòng)的有效充電時(shí)間周期的一部分，可根據(jù)與該充電設(shè)備相關(guān)的負(fù)載 曲線來(lái)確定。
[0013] 根據(jù)一個(gè)有利的實(shí)施例，充電時(shí)間間隔的確定包括采樣有效充電時(shí)間周期內(nèi)的負(fù) 載曲線，以便獲得與連續(xù)時(shí)間間隔相關(guān)的一組負(fù)載曲線功率值，并且以升序?qū)ω?fù)載曲線功 率值排序，以便獲得分別與其中一個(gè)時(shí)間間隔相關(guān)的一組排序的負(fù)載曲線功率值，電池在 對(duì)應(yīng)于與排序的負(fù)載曲線功率值的第一值關(guān)聯(lián)的時(shí)間間隔的至少一個(gè)充電時(shí)間間隔期間 進(jìn)行充電。
[0014] 根據(jù)一個(gè)特定實(shí)施例，電池在從與排序的負(fù)載曲線功率值的第一值關(guān)聯(lián)的時(shí)間間 隔中選擇的K個(gè)充電時(shí)間間隔期間進(jìn)行充電，其中K是大于或等于1的整數(shù)，它取決于當(dāng)電 池充電系統(tǒng)連接至充電設(shè)備時(shí)電池中所儲(chǔ)存的電能電平。
[0015] 數(shù)字K有利于根據(jù)當(dāng)電池連接至充電設(shè)備時(shí)電池中所儲(chǔ)存的電能電平以及所述 電池的充電曲線來(lái)確定。
[0016] 在一個(gè)實(shí)施例中，電池的充電包括，對(duì)于連續(xù)時(shí)間間隔中的各個(gè)間隔來(lái)說，當(dāng)時(shí)間 間隔是充電時(shí)間間隔其中的一個(gè)間隔，則在該時(shí)間間隔期間使能電池的充電；當(dāng)時(shí)間間隔 不是充電時(shí)間間隔其中的一個(gè)間隔，則在該時(shí)間間隔期間停止電池的充電。
[0017] 在這一實(shí)施例中，電池的充電有利地進(jìn)一步包括，對(duì)于連續(xù)時(shí)間間隔中的各個(gè)間 隔來(lái)說，比較與此時(shí)間間隔關(guān)聯(lián)的負(fù)載值與極限容量值，并僅當(dāng)與此時(shí)間間隔關(guān)聯(lián)的負(fù)載 值小于極限容量值時(shí)，則在該時(shí)間間隔期間使能電池的充電，并當(dāng)與此時(shí)間間隔關(guān)聯(lián)的負(fù) 載值大于或等于極限容量值時(shí)，則在該時(shí)間間隔期間停止電池的充電。
[0018] 在另一實(shí)施例中，有效充電時(shí)間周期可根據(jù)當(dāng)電池充電系統(tǒng)連接至充電設(shè)備時(shí)的 時(shí)間以及由電動(dòng)車輛用戶所提供的充電結(jié)束時(shí)間的相關(guān)指示確定。
[0019] 在另一實(shí)施例中，該方法包括根據(jù)電池充滿電所需時(shí)間長(zhǎng)度來(lái)預(yù)先驗(yàn)證有效充電 時(shí)間周期的持續(xù)時(shí)間，僅當(dāng)有效充電時(shí)間周期的持續(xù)時(shí)間大于電池充滿電所需的時(shí)間長(zhǎng)度 時(shí)，則在至少一個(gè)充電時(shí)間間隔期間使能電池的充電。
[0020] 在一個(gè)特別有利的實(shí)施例中，電池基本沒有記憶效應(yīng)。尤其是，電池優(yōu)選為鋰離子 電池。此外，在一個(gè)特定實(shí)施例中，電力系統(tǒng)為電動(dòng)車輛。
[0021] 本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種計(jì)算機(jī)程序，包括當(dāng)此程序由充電系統(tǒng)的處理單元執(zhí)行 時(shí)用于執(zhí)行上述方法的步驟的指令。這一程序?qū)⒈豢紤]作為此專利申請(qǐng)尋求保護(hù)的產(chǎn)品。
[0022] 本發(fā)明還提供了一種適用于為至少一個(gè)電力系統(tǒng)的電池進(jìn)行充電的優(yōu)化充電設(shè) 備，所述充電設(shè)備連接至輸電網(wǎng)絡(luò)并包括適用于連接至電池充電系統(tǒng)的至少一個(gè)連接端 口，該設(shè)備可配置為在電池充電系統(tǒng)連接至優(yōu)化充電設(shè)備的連接端口后執(zhí)行上述方法的步 驟。
[0023] 最后，本發(fā)明提出了一種適用于對(duì)由包括電池的至少一個(gè)電力系統(tǒng)組成的裝置進(jìn) 行充電的優(yōu)化充電系統(tǒng)，該優(yōu)化充電系統(tǒng)包括如上文所述的輸電網(wǎng)絡(luò)和連接至所述輸電網(wǎng) 絡(luò)的至少一個(gè)充電裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，連接至充電 設(shè)備并包括適于執(zhí)行上述方法的步驟的處理單元。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)通過下文詳述的說明和附圖將清晰顯現(xiàn)出，在附圖中：
[0025] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明適用于充電電動(dòng)車輛的優(yōu)化系統(tǒng)；
[0026] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明適用于充電電動(dòng)車輛的優(yōu)化方法的步驟；
[0027] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)化充電方法的預(yù)先驗(yàn)證步驟的實(shí)現(xiàn)方式；
[0028] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的充電方法來(lái)確定充電和充電時(shí)間間隔的步驟的實(shí)現(xiàn)方 式；
[0029] 圖5示出了通過使用本發(fā)明的充電方法所獲得積極效果的圖表。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面首先參考圖1，它示出了根據(jù)本發(fā)明適用于對(duì)電動(dòng)車輛進(jìn)行充電的優(yōu)化系統(tǒng)。
[0031] 在圖1中，該優(yōu)化充電系統(tǒng)由sE指示，包括至少一個(gè)充電設(shè)備TE，適用于充電系統(tǒng) 連接至一個(gè)或多個(gè)電力系統(tǒng)V E的電池 BAT，以便對(duì)其進(jìn)行充電。
[0032] 在圖1中示出了單個(gè)充電設(shè)|TE和單個(gè)電力系統(tǒng)％，僅為了說明的目的，其實(shí)優(yōu) 化充電系統(tǒng)S E可包括任意數(shù)量的充電設(shè)備，以便能夠?qū)θ我鈹?shù)量的電力系統(tǒng)充電。
[0033] 該充電設(shè)備TE本身連接到輸電網(wǎng)絡(luò)Enet，從輸電網(wǎng)絡(luò)獲取充電所需的電能，并例如 可能包括功率變壓器。設(shè)備1因此具有一個(gè)或多個(gè)連接端口 Pl，...，Pl，適用于連接至電 力系統(tǒng)的電池 BAT，以便使用輸電網(wǎng)絡(luò)Enet提供的電力對(duì)它進(jìn)行充電。
[0034] 電力系統(tǒng)VE包括與電池充電系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)電池 BAT。電力系統(tǒng)\^可 由用戶U使用，該用戶U根據(jù)他的計(jì)劃安排來(lái)接通并斷開電池 BAT的充電系統(tǒng)與充電設(shè)備 1的連接。
[0035] 僅為了說明的目的，圖1將電力系統(tǒng)^展示為電動(dòng)車輛，這是由于本發(fā)明對(duì)于這 一特定類型的電力系統(tǒng)具有特別有利的應(yīng)用。在該圖示的示例中，電動(dòng)車輛V E由用戶U駕 駛，用戶U根據(jù)他的計(jì)劃安排來(lái)接通或斷開電池 BAT的充電系統(tǒng)與充電設(shè)|TE的連接。這 一電動(dòng)車輛可為小汽車、助力車或任意其它具有可通過輸電網(wǎng)絡(luò)充電的電池的系統(tǒng)。
[0036] 在對(duì)充電系統(tǒng)VE的優(yōu)化中，不同的約束因此應(yīng)用至圖1所示的優(yōu)化充電系統(tǒng)。
[0037] -與充電輸電網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的約束，例如與充電設(shè)備TE相關(guān)的負(fù)載曲線；
[0038] -與待充電的電池相關(guān)的約束，例如電池 BAT的充電曲線，或者當(dāng)用戶U將電池 BAT接入充電設(shè)備TE時(shí)仍存儲(chǔ)在電池中的電能，以及，
[0039] -與用戶U本身相關(guān)的約束，尤其是他的計(jì)劃安排，這影響當(dāng)他接通或斷開電力系 統(tǒng)與充電設(shè)備TE連接時(shí)的時(shí)間，并因此影響電池 BAT的有效充電時(shí)間。
[0040] 在本發(fā)明中，電力系統(tǒng)VE的電池 BAT在有效充電時(shí)間周期Td內(nèi)的至少一個(gè)充電時(shí) 間間隔Λ Τ_α)中進(jìn)行充電，它通過將該電池 BAT的充電系統(tǒng)連接至充電設(shè)備1而啟動(dòng)， 這允許根據(jù)與用戶的計(jì)劃相關(guān)的特定約束來(lái)優(yōu)化電池的充電。
[0041] 充電時(shí)間間隔ATehg⑴根據(jù)與充電設(shè)備1相關(guān)的負(fù)載曲線TLC來(lái)確定，這還允許 基于與充電設(shè)備1相關(guān)的以及因此與優(yōu)化充電系統(tǒng)5 ￡相關(guān)的約束來(lái)優(yōu)化電池 BAT的充電。
[0042] 這一負(fù)載曲線TLC可在給定時(shí)刻估算，例如基于預(yù)期的負(fù)載變化，或在充電期間 及時(shí)更新，以便根據(jù)充電設(shè)備T E在那個(gè)時(shí)刻的狀態(tài)確保不間斷的負(fù)載優(yōu)化。通過說明，負(fù)載 曲線TLC可基于預(yù)定義的負(fù)載曲線模型或通過充電設(shè)備1所記錄的負(fù)載歷史計(jì)算的負(fù)載 曲線模型進(jìn)行估算。更新負(fù)載曲線TLC可通過充電設(shè)|T E的負(fù)載的實(shí)時(shí)采樣來(lái)實(shí)現(xiàn)。這 一更新在大量電池連接并同時(shí)充電時(shí)特別具有吸引力，這可能導(dǎo)致負(fù)載曲線TLC的大量改 變。
[0043] 我們現(xiàn)在將參考圖2,它示出了根據(jù)本發(fā)明的充電電力系統(tǒng)的電池的優(yōu)化方法的 步驟。
[0044] 該方法涉及通過充電設(shè)備TE對(duì)一個(gè)或多個(gè)電力系統(tǒng)VE的電池進(jìn)行優(yōu)化充電，電力 系統(tǒng)V E包括與充電系統(tǒng)相關(guān)的電池 BAT，電池 BAT可連接至充電設(shè)備TE以便執(zhí)行充電。為 了說明的目的，單個(gè)電力系統(tǒng)^的優(yōu)化充電在下文描述，然而該方法可應(yīng)用至任意數(shù)量電 力系統(tǒng)的充電。
[0045] 該方法首先包括有效充電時(shí)間周期Td的確定（步驟100)，執(zhí)行時(shí)將用戶約束考慮 在內(nèi)，特別是他的計(jì)劃安排，這會(huì)影響充電電池 BAT的有效時(shí)間。
[0046] 因此，當(dāng)電池 BAT充電系統(tǒng)連接至充電設(shè)備TE的時(shí)刻tA允許確定有效充電時(shí)間周 期Td的開始。話句話說，當(dāng)電池連接時(shí)的時(shí)刻t A啟動(dòng)了有效充電時(shí)間周期Td。
[0047] 為了確定對(duì)應(yīng)于有效充電時(shí)間周期Td結(jié)束的時(shí)刻tD，有利的是請(qǐng)求用戶指示他計(jì) 劃斷開電力系統(tǒng)V E的時(shí)間（例如他期望拿回他的電動(dòng)車輛的時(shí)間），例如他預(yù)測(cè)早晨離開 去單位的時(shí)間。用戶U可提供與此充電結(jié)束時(shí)間t D相關(guān)的指示，例如通過智能電話或電動(dòng) 車輛使用的儀表盤的專用網(wǎng)絡(luò)接口。
[0048] 一旦確定了有效充電時(shí)間周期Td，有利的是預(yù)先驗(yàn)證（步驟200)有效充電時(shí)間周 期Td是足夠的，從而優(yōu)化的充電過程僅在這種情況下開始。否則，對(duì)于有效充電時(shí)間周期 Td的整個(gè)持續(xù)時(shí)間可執(zhí)行（步驟250)傳統(tǒng)充電過程，這將在下文解釋。
[0049] 圖3示出了這種預(yù)先驗(yàn)證步驟200的一個(gè)實(shí)施例。
[0050] 在這一實(shí)施例中，首先計(jì)算（步驟210)部分充電時(shí)間Tx，對(duì)應(yīng)于當(dāng)電池 BAT連接 至充電設(shè)備TE時(shí)電池 BAT中所儲(chǔ)存的剩余電能Ein的電平。
[0051] 換句話說，該部分充電時(shí)間Tx對(duì)應(yīng)于將電池 BAT從能量為空的狀態(tài)（充電的零狀 態(tài)SoC)充至剩余電能電平Ein的充電所需的時(shí)間。
[0052] 在連接時(shí)間內(nèi)的有效信息包含電池 BAT的充電狀態(tài)S〇CQ的特定情況下，使用公式 (1)預(yù)先計(jì)算剩余電能E in的電平：
[0053] (1) Ein = Eexpl · SoC〇
[0054] 其中：
[0055] Eexpl為該電池 BAT的有效容量；以及，
[0056] SoCQ是電池 BAT連接至充電設(shè)備TE時(shí)的充電狀態(tài)（即圖4所示的時(shí)間tA)。
[0057] 然后，使用下述公式（2)確定部分充電時(shí)間Tx : Tx
[0058] Ein =ηΒΑΤ -Vchrgr\PFL{t)dt (2) 〇
[0059] 其中：
[0060] ΠΒΑΤ是電池 ΒΑΤ的有效參數(shù)，介于0和100%之間；
[0061] η?是電池 ΒΑΤ的充電器的有效參數(shù)，同樣介于0和100%之間；以及，
[0062] PFL(t)是從輸電網(wǎng)絡(luò)的電池 ΒΑΤ的充電曲線。
[0063] 然后，基于電池 ΒΑΤ的充電曲線PFL(t)來(lái)確定（步驟220)完整的充電時(shí)間Tcomp， 對(duì)應(yīng)于將電池 BAT從空狀態(tài)（充電的零狀態(tài)SoC)再充滿電所需的時(shí)間。
[0064] 尤其是，該充電時(shí)間Tcomp使用下述公式（3)計(jì)算： Tcomp
[0065] ￡max = VBAT ' ^chrgr J PFL(t)dt (3) 〇
[0066] 其中Emax是充滿電結(jié)束時(shí)達(dá)到的電能電平，典型地對(duì)應(yīng)于電池 BAT的最大充電電 平。然而，本發(fā)明并不限于這種情況，并還可應(yīng)用于當(dāng)Emax對(duì)應(yīng)于不同于電池 BAT的最大充 電電平的特定充電電平的電能電平的情況。
[0067] 確定210部分充電時(shí)間Tx和確定220完整充電時(shí)間Tcomp的步驟并不一定以上 文指示的順序執(zhí)行，但有可能以顛倒的順序很好地執(zhí)行，即確定完整充電時(shí)間Tcomp在確 定部分充電時(shí)間Tx之前。
[0068] 一旦確定了持續(xù)時(shí)間Tx和Tcomp，可使用下述公式確定（步驟230)完成包含剩余 能量E in的電池 BAT充滿電所必須的充電時(shí)間Τ1Μ :
[0069] (4) T100 = Tcomp-Tx
[0070] 然后，將持續(xù)時(shí)間T1QQ與有效充電時(shí)間周期Td的持續(xù)時(shí)間作比較（步驟240)，以 確定是否存在充足的時(shí)間來(lái)完成滿充。
[0071] 如果該持續(xù)時(shí)間T1(KI小于有效充電時(shí)間周期Td的持續(xù)時(shí)間，那么有利的是能夠應(yīng) 用根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)化充電方法。另一方面，如果此持續(xù)時(shí)間Τ 1Μ大于有效充電時(shí)間周期Td 的持續(xù)時(shí)間，那么電池 BAT的完整和優(yōu)化的充電是不可能發(fā)生的。
[0072] 在后一種情況下，可執(zhí)行傳統(tǒng)的充電，其中因持續(xù)時(shí)間Tx而縮短的充電曲線 PFL(t)可應(yīng)用在整個(gè)有效充電時(shí)間周期Td內(nèi)，即該時(shí)間周期Td期間的充電計(jì)劃基于對(duì)應(yīng) 于P(t) =PFL(Tx+t)的充電功率。
[0073] 為了返回到圖2所示的優(yōu)化充電方法，可選的是；在驗(yàn)證了持續(xù)時(shí)間小于有效 充電時(shí)間周期Td后，由電池充電系統(tǒng)連接至充電設(shè)備所啟動(dòng)的有效充電時(shí)間周期Td內(nèi)的 一個(gè)或多個(gè)充電時(shí)間間隔Λτ^α)至ΛΤ_(Κ)(其中K是大于或等于1的整數(shù)），隨后基 于與充電設(shè)備Τ Ε關(guān)聯(lián)的負(fù)載曲線TLC來(lái)確定（步驟300)。
[0074] 然后，電池 ΒΑΤ在充電時(shí)間間隔Λ Tehg⑴至Λ Tehg⑷期間進(jìn)行充電（步驟400)， 以便獲得對(duì)電池 BAT的優(yōu)化充電。根據(jù)充電時(shí)間間隔Λ Τ_(1)至Λ Τ_(Κ)期間的電池的 充電曲線來(lái)完成該充電。根據(jù)上述約束，該充電曲線因此可劃分成位于時(shí)間周期Td內(nèi)最適 合時(shí)刻的不同的時(shí)間周期。
[0075] 我們現(xiàn)在將參考圖4,它示出了根據(jù)本發(fā)明的確定步驟300和電池 BAT充電步驟 400兩者的實(shí)現(xiàn)方式。
[0076] 特別地，確定步驟優(yōu)選地包括與充電設(shè)備1相關(guān)的負(fù)載曲線TLC的采樣（步驟 310)，在有效充電時(shí)間周期Td內(nèi)，以便獲得一組{ΤΙΧα)}κΜ η&載曲線功率值TLC(l)至 TLC(n)，各自都與有效充電時(shí)間周期Td內(nèi)的連續(xù)時(shí)間間隔ΛΤ(1)至ΛΤ(η)的其中之一有 關(guān)。
[0077] 采樣優(yōu)選為周期性的，在對(duì)應(yīng)于充電時(shí)間間隔ΛΤ的持續(xù)時(shí)間的時(shí)間長(zhǎng)度后重復(fù) 執(zhí)行。然后，負(fù)載曲線功率值TLC(i)與時(shí)間索引i相關(guān)，時(shí)間索引i指示有效充電時(shí)間周 期Td內(nèi)包含的第i個(gè)時(shí)間間隔AT(i)。
[0078] 在采樣階段結(jié)束時(shí)，負(fù)載曲線功率值TLC(l)，...，TLC(i)，...，TLC(n)分別 與自身由連續(xù)時(shí)間索引1，...，i，....η所指定的一連串連續(xù)時(shí)間間隔ΛΤ(1)，...， Λ Τ ⑴，· · ·，Λ Τ (η)相關(guān)，滿足關(guān)系 Λ T (i) = i* Λ Τ。
[0079] 負(fù)載曲線TLC的采樣使之有可能在離散時(shí)間內(nèi)工作，特別是當(dāng)排序與負(fù)載曲線功 率值相關(guān)的索引時(shí)，它使用計(jì)算機(jī)裝置更容易實(shí)現(xiàn)。
[0080] -旦完成了負(fù)載曲線TLC的采樣，以升序排序（步驟320)負(fù)載曲線功率值TLC(l) 至TCL(n)，以獲得一組分別與所述時(shí)間間隔ΛΤ(1)至ΛΤ(η)中的一個(gè)相 關(guān)排序的負(fù)載曲線功率值。
[0081] 僅通過示例的方式，如果通過在上午1點(diǎn)至7點(diǎn)間每小時(shí)采樣負(fù)載曲線獲得下列 數(shù)值：
[0082] TLC(l) = 75kff
[0083] TLC (2) = 80kff
[0084] TLC (3) = 70kff
[0085] TLC ⑷=65kW
[0086] TLC (5) = 65kff
[0087] TLC (6) = 60kff
[0088] TLC (7) = 70kff
[0089] 因而，獲得下列排序的負(fù)載曲線功率值：
[0090] TTC(l) = TLC (6) = 60kff ；
[0091] TTC(2) = TLC (4) = 65kff ；
[0092] TTC(3) = TLC (5) = 65kff ；
[0093] TTC (4) = TLC (3) = 70kff ；
[0094] TTC (5) = TLC (7) = 70kff ；
[0095] TTC(6) = TLC(l) = 75kW ;以及
[0096] TTC (7) = TLC (2) = 80kff.
[0097] 在此排序中，當(dāng)多個(gè)負(fù)載曲線功率值TLC(i)相同時(shí)，可以時(shí)間順序?qū)λ鼈冞M(jìn)行排 序，在上文使用值TLC(4)和TLC(5)示出，它們分別給出了排序后的負(fù)載曲線功率值TTC(2) 和 TTC (3)。
[0098] 然后，電池 BAT進(jìn)行充電（步驟400)且持續(xù)對(duì)應(yīng)于與第一排序的負(fù)載曲線功率值 TTC(l)關(guān)聯(lián)的時(shí)間間隔AT(i)的至少一個(gè)充電時(shí)間間隔ΛΤ^α)。
[0099] 在該充電時(shí)間間隔ΛΤ_α)期間，對(duì)電動(dòng)車輛VE充電因此在一個(gè)它的最小持續(xù)時(shí) 間Td處影響負(fù)載曲線TLC，并因此避免進(jìn)一步提升更高的負(fù)載值，這樣會(huì)對(duì)充電設(shè)備T E產(chǎn) 生很多有害影響。
[0100] 如果必要的話，電池 BAT的充電持續(xù)可在對(duì)應(yīng)于與第一排序負(fù)載曲線功率值 TTC(1)，TTC(2)等相關(guān)的時(shí)間間隔AT(i)的多個(gè)充電時(shí)間間隔ΛΤ^α)內(nèi)，以便在充電設(shè) 備ΤΕ的負(fù)載曲線TLC的低時(shí)間周期內(nèi)按優(yōu)先次序?qū)﹄姵?ΒΑΤ進(jìn)行充電。這特別有利于在 當(dāng)單個(gè)充電間隔Λ Τ_α)內(nèi)充電不能對(duì)電池 ΒΑΤ實(shí)現(xiàn)完全充電的情況。
[0101] 因此，在一個(gè)實(shí)施例中，在選擇的κ個(gè)充電時(shí)間間隔Λ?^(1)至ΛΤ_(Κ)期間執(zhí) 行電池 ΒΑΤ的充電，從而對(duì)應(yīng)于充電設(shè)備ΤΕ的負(fù)載曲線TLC中的最低時(shí)間周期。
[0102] 數(shù)量Κ是整數(shù)，有利地取決于當(dāng)電池連接至充電設(shè)備時(shí)該電池中所儲(chǔ)存的剩余電 能Ein電平，以便允許對(duì)電池 ΒΑΤ的完全充電。
[0103] 特別是，數(shù)量Κ可根據(jù)剩余電能Ein的這一電平和電池的充電曲線PFL (t)來(lái)確定， 如下文所述：
[0104] -對(duì)電池完全充電所必需的持續(xù)時(shí)間根據(jù)剩余電能Ein的電平以及電池的充電 曲線PFL(t)來(lái)確定，相似于上文的關(guān)心有效充電時(shí)間周期的預(yù)先驗(yàn)證；
[0105] -持續(xù)時(shí)間T1(KI可由采樣間隔的持續(xù)時(shí)間ΛΤ(例如15分鐘）進(jìn)行整除，并且數(shù)量 Κ可選擇為嚴(yán)格大于除得的商的整數(shù)，優(yōu)選該整數(shù)對(duì)應(yīng)于大于商的第一個(gè)整數(shù)，以便減少僅 滿充電池所需的充電時(shí)間。
[0106] -旦確定了數(shù)量Κ，則充電時(shí)間間隔ATehg(l)至ATehg(K)從所有時(shí)間間隔ΛΤ(1) 至ΛΤ(η)中選擇（步驟330)，以便對(duì)應(yīng)于與以升序排序的負(fù)載曲線功率值TTC(l)至 TTC(K)中的第一值相關(guān)的時(shí)間間隔。這樣，ΛΤ_α)被選擇，使之按照時(shí)間排序。
[0107] 在上述示例中，當(dāng)Κ = 3,第四，五和六時(shí)間間隔ΛΤ(4)，ΛΤ(5)和ΛΤ(6)，分別與 負(fù)載曲線功率值TLC(4)，TLC(5)和TLC(6)相關(guān)聯(lián)，將被選擇為充電時(shí)間間隔Λ?^α)至 Δ (3)，在這些時(shí)間間隔期間使能對(duì)電池進(jìn)行充電。
[0108] 當(dāng)Κ = 4,除了所述時(shí)間間隔ΛΤ(4)，ΛΤ(5)和ΛΤ(6)，第四充電時(shí)間間隔 ATchg(4)從與TLC(3)和TLC(7)相關(guān)聯(lián)的第三和第七時(shí)間間隔中選擇，即對(duì)應(yīng)于排序的負(fù) 載曲線功率值的第四值TTC(4)的ΛΤ(3)。
[0109] -旦確定了充電時(shí)間間隔ATehg(l)至ATehg(K)，該方法則在這些充電時(shí)間間隔內(nèi) 對(duì)電池 BAT進(jìn)行充電（步驟400)。
[0110] 在圖3所示的實(shí)施例中，充電階段400包括，對(duì)于各個(gè)連續(xù)的時(shí)間間隔ΛΤ(1)至 ΛΤ(η)，驗(yàn)證所討論的時(shí)間間隔AT(j)與充電時(shí)間間隔ΛΤ_(1)至ΛΤ_(Κ)的其中一個(gè) 之間的一致性（子步驟410)。
[0111] 如果時(shí)間間隔AT(j)確實(shí)是充電時(shí)間間隔ATehg(l)至ATehg(K)的其中一個(gè)，則 在時(shí)間間隔ATU)期間使能對(duì)電池進(jìn)行充電（子步驟420)。
[0112] 另一方面，如果時(shí)間間隔AT(j)并不對(duì)應(yīng)于充電時(shí)間間隔ATehg(l)至AT ehg(K) 的其中一個(gè)，則在時(shí)間間隔AT(j)期間取消對(duì)電池的充電（子步驟430)。換句話說，在K 個(gè)時(shí)間間隔ΛΤ_(1)至ΛΤ_(Κ)之外并不進(jìn)行充電。
[0113] 該操作在有效充電時(shí)間周期Td的各個(gè)時(shí)間間隔AT(j)期間內(nèi)連續(xù)重復(fù)執(zhí)行，如 增加索引j的循環(huán)所示（子步驟441和443)。
[0114] 因此，在第一實(shí)施例中，僅在對(duì)應(yīng)于充電設(shè)備（tA)的負(fù)載曲線中最小值的一定數(shù) 量的時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)電池 BAT進(jìn)行充電。
[0115] 該實(shí)施例特別適于充電僅為時(shí)間優(yōu)化（time-optimized)的情況，充電的"所有或 沒有"控制來(lái)自電源終端，其中電力系統(tǒng)^使用其電池管理系統(tǒng)（BMS)管理充電并因此運(yùn) 用具有離散停頓的充電曲線。
[0116] 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，超出極限容量值Plim(例如80kW)時(shí)并不使能充電，認(rèn)為超 過此值的負(fù)載電平是不利的。
[0117] 極限容量值Plim在整個(gè)有效充電時(shí)間內(nèi)可為定值或可能發(fā)生改變，這時(shí)極限容量 值p iim(i)與各個(gè)時(shí)間間隔Λτα)相關(guān)聯(lián)，各值Plim(i)可能彼此間不同。
[0118] 在該實(shí)施例中，對(duì)于各個(gè)連續(xù)時(shí)間間隔AT(j)，在選擇了對(duì)應(yīng)于預(yù)先確定的充電 時(shí)間間隔至ΛΤ_(Κ)其中的一個(gè)時(shí)間間隔AT(j)后，與時(shí)間間隔AT(j)相關(guān) 聯(lián)的極限容量值P lim(i)與估算的增加負(fù)載值TLC+VE(j)作比較，對(duì)應(yīng)于與時(shí)間間隔AT(j) 相關(guān)聯(lián)的負(fù)載值TLC(j)和電池 BAT充電系統(tǒng)牽引的負(fù)載之和。
[0119] 如果與時(shí)間間隔AT(j)相關(guān)的估算的增加負(fù)載值TLC(j)+VE(j)小于極限容量值 Plim(i)，并且如果該時(shí)間間隔AT(j)此外還對(duì)應(yīng)于充電時(shí)間間隔ΛΤ_⑴至ΛΤ_⑷的 其中一個(gè)，則使能（子步驟420)電池的充電因此僅在時(shí)間間隔AT(j)發(fā)生。
[0120] 另一方面，如果與時(shí)間間隔AT(j)相關(guān)的估算的增加負(fù)載值TLC(j)+VE(j)大于 或等于極限容量值P lim(i)，則在時(shí)間間隔AT(j)期間取消（子步驟430)電池的充電，無(wú)論 時(shí)間間隔AT(j)是否對(duì)應(yīng)于充電時(shí)間間隔ΛΤ^α)至ΛΤ_(Κ)的其中一個(gè)。
[0121] 因此，通過防止電池 ΒΑΤ的充電在大于或等于極限容量值Plim的負(fù)載曲線TLC的 區(qū)域內(nèi)，該實(shí)施例保護(hù)了充電設(shè)備T E，盡管可能不能對(duì)電池 BAT進(jìn)行完全充電。
[0122] 圖5是示出了當(dāng)使用本發(fā)明的優(yōu)化充電方法時(shí)所獲得的積極效果的圖表。
[0123] 圖表示出了變壓器在整整一天的過程中的負(fù)載曲線TLC，并且該曲線表示極限容 量Plim隨著時(shí)間的改變，超出極限容量P lim時(shí)負(fù)載曲線TLC會(huì)導(dǎo)致有害的影響。
[0124] 表示用戶在下午六點(diǎn)的到達(dá)時(shí)間tA(即電動(dòng)車輛VE連接至變壓器的時(shí)刻）以及用 戶在大約上午七點(diǎn)的離開時(shí)間t D(即當(dāng)電動(dòng)車輛VE從電源終端斷開的時(shí)刻），定義了等效 于間隔[tA，t D]的有效充電時(shí)間Td。
[0125] 在該圖表的底部能夠看到曲線CRM表示充電激活和失活階段隨著時(shí)間而交替變 化，這是通過應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)化充電方法所獲得的。
[0126] 該曲線CRM清晰地呈現(xiàn)出優(yōu)化充電在位于21:00，22:00和23:00的充電時(shí)間間隔 內(nèi)激活。此外，優(yōu)化充電在〇:〇〇和7:00之間或多或少連續(xù)地使能，除了大約1:30-2:00的 時(shí)間周期。在這些充電時(shí)間間隔之外，充電被取消。
[0127] 同樣，還示出了由TLC+VE表示的合成負(fù)載曲線。從該合成負(fù)載曲線中可清晰地看 至|J，它主要是負(fù)載曲線TLC中的低點(diǎn)，位于極限容量電平P lim之下，它通過對(duì)車輛^優(yōu)化充 電而增加。因此，通過本發(fā)明的方法平滑了負(fù)載曲線TLC。
[0128] 結(jié)果，通過對(duì)車輛VE充電所引發(fā)的負(fù)載曲線中的增加限制于負(fù)載曲線TLC中的最 小負(fù)載值，這就限制了對(duì)變壓器的負(fù)面影響，不像在時(shí)間周期[t A;tD]內(nèi)充電被一直使能的 情況那樣。通過本發(fā)明，由充電引起的功率消耗僅在有利的時(shí)刻（TLC中的較低值）發(fā)生。
[0129] 上文所述的優(yōu)化充電方法的不同步驟可由適用于優(yōu)化充電系統(tǒng)的處理單元執(zhí)行 的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如可由計(jì)算機(jī)或數(shù)據(jù)處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述程序包括用于控制上述方法的 步驟執(zhí)行的指令。
[0130] 尤其是，所討論的處理單元可位于優(yōu)化充電設(shè)備TE或電力系統(tǒng)VE中，以便本地管 理電動(dòng)車輛的充電。
[0131] 或者，所討論的處理單元可位于優(yōu)化充電設(shè)備TE的遠(yuǎn)端，在作為優(yōu)化充電系統(tǒng)5 ￡ 的一部分的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，以便集中管理充電，這適用于大量設(shè)備的情況。在這種情況 下，指令通過各種電信網(wǎng)絡(luò)通信至優(yōu)化充電設(shè)備T E或電力系統(tǒng)VE以便管理優(yōu)化充電。
[0132] 對(duì)于該程序，它可使用任何編程語(yǔ)言，并可以是源代碼、目標(biāo)代碼或源代碼和目標(biāo) 代碼之間的中間代碼的形式，例如部分編譯的形式，或任何其它適當(dāng)?shù)男问健?br> [0133] 本發(fā)明還涉及計(jì)算機(jī)或數(shù)據(jù)處理器的可讀介質(zhì)，并包括上文所述的程序的指令。 此介質(zhì)可為能夠存儲(chǔ)該程序的任一實(shí)體或設(shè)備。例如，該介質(zhì)包括諸如R0M，例如CD-ROM或 微電子電路ROM,或磁記錄介質(zhì)，例如磁盤或硬盤等存儲(chǔ)介質(zhì)。
[0134] 另一方面，該介質(zhì)可為可傳輸?shù)慕橘|(zhì)，例如電、光、或電磁信號(hào)，它可通過電或光 纜，無(wú)線電或其他方式進(jìn)行傳輸。根據(jù)本發(fā)明的程序尤其可通過網(wǎng)絡(luò)例如因特網(wǎng)下載?？?選地，該介質(zhì)可為包括該程序的集成電路，該電路適用于執(zhí)行或被用于執(zhí)行所討論的方法。
[0135] 本發(fā)明的優(yōu)化充電方法特別有利于包含沒有記憶效應(yīng)、部分充電劣勢(shì)或來(lái)自制造 商的禁忌的電池的充電的應(yīng)用，此類電池從充電使能狀態(tài)至充電取消狀態(tài)的改變?cè)诤芏痰?轉(zhuǎn)變時(shí)間內(nèi)，并且不必充電至100%。該電池 BAT因此可有利的為鋰離子電池。
[0136] 當(dāng)然，本發(fā)明并不限制于上文描述和說明的實(shí)施例；可以設(shè)想在不脫離本發(fā)明范 圍內(nèi)的其它實(shí)施例和其它實(shí)現(xiàn)方式。
[0137] 該電力系統(tǒng)在上文以電動(dòng)車輛的形式進(jìn)行說明。然而，呈現(xiàn)為具有存儲(chǔ)電能能力 的任何電力系統(tǒng)的形式的電力系統(tǒng)V E可能非常好，例如具有可充電電池的移動(dòng)電話。
【權(quán)利要求】
1. 通過充電設(shè)備（TE)對(duì)至少一個(gè)電力系統(tǒng)（VE)的電池（BAT)進(jìn)行優(yōu)化充電的方法， 其中，在至少一個(gè)充電時(shí)間間隔（ΛΤ_α))期間使電池（BAT)進(jìn)行充電（400)，所述充電 時(shí)間間隔是通過將電池充電系統(tǒng)連接至充電設(shè)備所啟動(dòng)的有效充電時(shí)間周期（Td)的一部 分，并根據(jù)與所述充電設(shè)備相關(guān)的負(fù)載曲線（TLC)來(lái)確定（300)， 其中，確定（300)充電時(shí)間間隔（ATehg(i))包括： 采樣（310)有效充電時(shí)間周期（Td)內(nèi)的負(fù)載曲線（TLC)，以便獲得與連續(xù)時(shí)間間隔 (AT(i))相關(guān)的一組負(fù)載曲線功率值（{πχα)}καη)，#&， 以升序?qū)ω?fù)載曲線功率值（{TLC(i)}Man)排序（320)，以便獲得分別與所述時(shí)間間 隔其中一個(gè)相關(guān)的一組排序的負(fù)載曲線功率值（{TTCQMKiu); 在對(duì)應(yīng)于與排序的負(fù)載曲線功率值的第一值（TTC(l))相關(guān)聯(lián)的時(shí)間間隔的至少一個(gè) 充電時(shí)間間隔（ΛΤ_α))期間，該電池（BAT)進(jìn)行充電（400)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的優(yōu)化充電方法，其特征在與，所述電池（BAT)在從與排序的負(fù) 載曲線功率值的第一值相關(guān)聯(lián)的時(shí)間間隔（ΛΤα))中選擇（330)的K個(gè)充電時(shí)間間隔 期間進(jìn)行充電，Κ是大于或等于1的整數(shù)，它取決于當(dāng)電池充電系統(tǒng)連 接至充電設(shè)備時(shí)電池中所包含的電能的電平（Ein)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的優(yōu)化充電方法，其特征在于，所述數(shù)字K基于當(dāng)電池連接至充 電設(shè)備時(shí)，電池中所包含的電能的電平（Ein)以及所述電池的充電曲線（PFL(t))來(lái)確定。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的優(yōu)化充電方法，其特征在于，所述電池（BAT)的 充電（400)包括，對(duì)于連續(xù)時(shí)間間隔中的各個(gè)（AT(j))來(lái)說： 當(dāng)所述時(shí)間間隔（Λ--))是充電時(shí)間間隔（ΛΤ。!^」)）的其中一個(gè)時(shí)，則在時(shí)間間隔 (AT(j))期間使能（420)電池進(jìn)行充電；以及， 當(dāng)所述時(shí)間間隔（Λ--))不是充電時(shí)間間隔的其中一個(gè)時(shí)，則在時(shí)間間 隔（AT(j))期間停止（430)電池的充電。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的優(yōu)化充電方法，其特征在于，所述電池的充電（400)進(jìn)一步包 括，對(duì)于連續(xù)時(shí)間間隔中的各個(gè)（AT(j))來(lái)說，比較與該時(shí)間間隔（AT(j))相關(guān)聯(lián)的負(fù)載 值（TLC(j))與極限容量值（P lim(j)); 僅當(dāng)與所述時(shí)間間隔（AT(j))相關(guān)聯(lián)的負(fù)載值（TLC(j)+VE(j))小于極限容量值 (Plim(j))時(shí)，貝1J在該時(shí)間間隔（AT(j))期間使能（420)電池進(jìn)行充電，以及， 當(dāng)與所述時(shí)間間隔（ATU))相關(guān)聯(lián)的負(fù)載值（TLC(j))大于或等于極限容量值 (Plim(j))時(shí)，貝1J在該時(shí)間間隔（ΔΤ(」)）期間停止（430)電池的充電。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的優(yōu)化充電方法，其特征在于，所述有效充電時(shí)間 周期（Td)根據(jù)當(dāng)電池（ΒΑΤ)充電系統(tǒng)連接至充電設(shè)備（Τ Ε)時(shí)的時(shí)間（tA)以及由電動(dòng)車輛 的用戶所提供的充電結(jié)束時(shí)間（tD)的相關(guān)指示來(lái)確定（100)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的優(yōu)化充電方法，還包括根據(jù)電池（BAT)充滿電 所需時(shí)間長(zhǎng)度（T100)預(yù)先驗(yàn)證（200)有效充電時(shí)間周期（Td)的持續(xù)時(shí)間，僅當(dāng)有效充電 時(shí)間周期（Td)的持續(xù)時(shí)間大于電池充滿電所需時(shí)間（T100)的長(zhǎng)度時(shí)，則在至少一個(gè)充電 時(shí)間間隔（ATchg(i))期間使能電池進(jìn)行充電（400)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的優(yōu)化充電方法，其特征在于，所述電池基本沒有 記憶效應(yīng)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的優(yōu)化充電方法，其特征在于，所述電池為鋰離子電池。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的優(yōu)化充電方法，其特征在于，所述電力系統(tǒng) (VE)為電動(dòng)車輛。
11. 計(jì)算機(jī)程序，包括當(dāng)它由充電系統(tǒng)的處理單元執(zhí)行時(shí)用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至 10中任一項(xiàng)所述方法的步驟的指令。
12. 適用于對(duì)至少一個(gè)電力系統(tǒng)（VE)的電池（BAT)進(jìn)行充電的優(yōu)化充電設(shè)備（TE)，所 述充電設(shè)備連接至輸電網(wǎng)絡(luò)（E net)并包括適用于連接至電池（BAT)充電系統(tǒng)的至少一個(gè)連 接端口（Pi)，該設(shè)備配置為在電池（BAT)充電系統(tǒng)連接至優(yōu)化充電設(shè)備的連接端口后執(zhí)行 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述方法的步驟。
13. 適用于對(duì)由包括電池（BAT)的至少一個(gè)電力系統(tǒng)（VE)組成的裝置進(jìn)行充電的優(yōu)化 充電系統(tǒng)（SE)，該優(yōu)化充電系統(tǒng)包括輸電網(wǎng)絡(luò)（E net)和連接至所述輸電網(wǎng)絡(luò)的至少一個(gè)根 據(jù)權(quán)利要求12所述的充電裝置（TE)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的優(yōu)化充電系統(tǒng)（SE)，進(jìn)一步包括遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，連接至 充電設(shè)備并包括適于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述方法的步驟的處理單元。
【文檔編號(hào)】B60L11/18GK104053570SQ201280055588
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月7日
【發(fā)明者】梅萊內(nèi)·魯塞萊, 蓋茲卡·阿爾貝迪 申請(qǐng)人:法國(guó)電力公司, 法國(guó)電力配網(wǎng)公司