Способ и устройство для управления гибридной системой аккумулирования энергии

Способ и устройство для управления гибридной системой аккумулирования энергии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение, в общем, относится к системам аккумулирования энергии, и в частности, относится к гибридным системам аккумулирования энергии, включающим два или более типов модулей аккумулирования энергии.

Уровень техники

Гибридные электрические сети, включающие локализованные электрические сети на борту корабля, используются в морских транспортных средствах и представляют область растущего интереса и быстрого развития, в частности по той причине, что эти сети могут значительно уменьшить выделения парникового газа вследствие их потенциально более высокой эффективности. В этом контексте «гибридная» электрическая сеть включает в себя один или более источников генерации и одну или более систем аккумулирования энергии. Системы аккумулирования энергии обеспечивают механизм для сохранения некоторой части энергии, производимой источником(ами) генерации и/или получаемой через один или более регенеративных процессов. Кроме того, эти системы должны обеспечивать сеть частью сохраняемой энергии или всей этой энергией, например, для того чтобы отвечать требованиям по пиковой нагрузке и/или сглаживать несоответствие между потребностью и фактической нагрузкой, прикладываемой к источнику(ам) генерации.

Когда гибридная электрическая сеть включает в себя более одного типа модулей аккумулирования энергии, например, модуль аккумулирования энергии на основе аккумуляторной батареи и модуль аккумулирования энергии на основе конденсаторов, система аккумулирования энергии, представленная этими различными типами модулей аккумулирования энергии может рассматриваться как гибридная система аккумулирования энергии. В то время как использование различных типов модулей аккумулирования энергии в гибридной системе аккумулирования энергии предлагает перспективу более высокой эффективности системы или по меньшей мере более высокой функциональной гибкости, эти преимущества приводят к лишним затратам из-за увеличенной сложности. Проще говоря, обещанные преимущества не реализуются при отсутствии интеллектуального управления гибридной системой аккумулирования энергии. Кроме того, существует реальная угроза того, что увеличенная сложность и/или стоимость управляющих систем аккумулирования энергии будет перевешивать потенциальные преимущества таких систем.

Например, известные подходы к управлению распределением мощности для систем аккумулирования энергии распространяются на случаи, включающие в себя модули аккумулирования энергии двух различных типов. Управление в этом традиционном контексте полагается на измерения мощности нагрузки или тока нагрузки, причем эти измерения часто оказываются сложными для выполнения, когда гибридная электрическая сеть включает распределенные нагрузки. Тем не менее, чтобы преодолеть этот недостаток, известные подходы включают в себя фильтрование измерительного сигнала для получения компонента - отфильтрованного сигнала, чтобы управлять модулем аккумулирования энергии первого типа, и компонента - оставшегося сигнала для управления модулем аккумулирования энергии второго типа.

Хотя вышеуказанный подход является эффективным в ограниченных случаях применения, он не может легко адаптироваться к гибридным системам аккумулирования энергии, включающим множество типов модулей аккумулирования энергии. Кроме того, описанный выше традиционный подход плохо подходит для гибридных систем аккумулирования энергии, включающих распределенные нагрузки, возможно на различных шинах, где локальные измерения шины могут быть критическими для оптимальной работы различных модулей аккумулирования энергии.

Сущность изобретения

В одном аспекте приведенной здесь идеи изобретения устройство управления и соответствующий способ управления используют фильтрование для отдельного модуля во множестве контроллеров распределения мощности, чтобы получить командный сигнал по распределению мощности для соответствующих устройств среди множества различных модулей аккумулирования энергии в гибридной системе аккумулирования энергии. Гибридная система аккумулирования энергии формирует часть гибридной электрической сети и включает в себя два или более типов модулей аккумулирования энергии. Командный сигнал по распределению мощности для каждого из модулей аккумулирования энергии является входным сигналом, полученным за счет фильтрования, использующим фильтр, имеющий характеристику фильтра, которая привязана к характеристикам аккумулирования энергии модуля аккумулирования энергии. Входной сигнал отражает изменения нагрузки электрической сети и может локально генерироваться или обеспечиваться другим узлом. В то время как контуры регулирования по распределению мощности используются для каждого из модулей аккумулирования энергии, предпочтительно, то же самое может быть произведено на основе архитектуры и варианта применения, при этом каждый такой контур регулирования использует нестандартное, специализированное фильтрование и, возможно, индивидуализированные значения одного или более других параметров управления, для того чтобы модуль аккумулирования энергии управлялся таким образом, чтобы дополнять его характеристики аккумулирования энергии.

В показательном варианте осуществления изобретения устройство управления конфигурируется таким образом, чтобы управлять гибридной системой аккумулирования энергии, которая включает в себя два или более модулей аккумулирования энергии, взаимодействующих с электрической сетью, содержащей одну или более электрических шин. По меньшей мере два из модулей аккумулирования энергии имеют различные характеристики аккумулирования энергии, при этом различные характеристики модулей аккумулирования энергии могут взаимодействовать с той же самой электрической шиной в электрической сети или с различными электрическими шинами в электрической сети. Рассматриваемое устройство управления включает в себя контроллер распределения мощности, соответствующий каждому из модулей аккумулирования энергии, и контроллер состояния зарядки, соответствующий каждому из модулей аккумулирования энергии. Каждый контроллер состояния зарядки конфигурируется для управления зарядкой и разрядкой соответствующего модуля аккумулирования энергии через взаимодействующий с ним локальный модуль преобразователя в ответ на командный сигнал по распределению мощности, генерируемый соответствующим контроллером распределения мощности.

Предпочтительно, командный сигнал по распределению мощности, генерируемый для контроллера состояния зарядки каждого из модулей аккумулирования энергии, оптимизируется по отношению к характеристикам модуля аккумулирования энергии, основываясь на соответствующем контроллере распределения мощности, включая схему фильтра, которая конфигурируется для получения отфильтрованного входного сигнала, основываясь на фильтровании входного сигнала для контроллера распределения мощности, в соответствии с характеристикой фильтра, которая привязывается к характеристикам аккумулирования энергии соответствующего модуля аккумулирования энергии. Входной сигнал отражает изменения нагрузки в электрической сети, и таким образом может рассматриваться как управляющий вход, на который контроллер распределения мощности динамически реагирует. Каждый контроллер распределения мощности дополнительно включает в себя схему управления, которая конфигурируется таким образом, чтобы генерировать командный сигнал по распределению мощности, как комбинацию отфильтрованного входного сигнала и командного сигнала установившегося режима работы, представляющего целевое состояние установившегося режима работы соответствующего модуля аккумулирования энергии.

В другом варианте осуществления изобретения рассматривается способ управления двумя или более модулями аккумулирования энергии, имеющими различные характеристики аккумулирования энергии. Способ включает в себя управление разрядкой и зарядкой каждого модуля аккумулирования энергии через контроллер состояния зарядки, который конфигурируется таким образом, чтобы управлять преобразователем, соответствующим модулю аккумулирования энергии в ответ на командный сигнал по распределению мощности, индивидуально генерируемый для модуля аккумулирования энергии. В данном контексте генерирование командного сигнала по распределению мощности индивидуально для каждого модуля аккумулирования энергии включает в себя получение входного сигнала для каждого модуля аккумулирования энергии, который отражает изменения нагрузки на электрическую сеть, фильтрацию входного сигнала для каждого модуля аккумулирования энергии с помощью схемы фильтра, имеющей характеристику фильтра, которая привязана к характеристикам аккумулирования энергии модуля аккумулирования энергии, чтобы таким образом получать отфильтрованный входной сигнал, и комбинирование отфильтрованного входного сигнала для каждого модуля аккумулирования энергии с командным сигналом установившегося режима работы для модуля аккумулирования энергии, при этом вышеуказанный командный сигнал установившегося режима работы представляет целевое состояние установившегося режима работы модуля аккумулирования энергии.

Конечно, настоящее изобретение не ограничивается описанными выше признаками и преимуществами. Специалисты в данной области техники будут принимать во внимание дополнительные признаки и преимущества после прочтения последующего подробного описания и просмотра прилагаемых чертежей.

Краткое писание чертежей

Фиг. 1 - блок-схема варианта устройства управления, предназначенного для управления гибридной системой аккумулирования энергии.

Фиг. 2А-2С - блок-схемы устройства управления в соответствии с несколькими примерами компоновок.

Фиг. 3 - блок-схема компенсации задержки, используемой в одном или нескольких вариантах устройства управления, предназначенного для управления гибридной системой аккумулирования энергии.

Фиг. 4 - график показательных характеристик фильтра для настраиваемых фильтров, используемых в раскрываемом здесь устройстве управления.

Фиг. 5 - логическая блок-схема варианта способа управления гибридной системой аккумулирования энергии в соответствии с раскрываемым здесь процессом.

Фиг. 6 - блок-схема варианта компоновки контроллеров распределения мощности и состояния зарядки для множества модулей аккумулирования энергии.

Фиг. 7 - блок-схема другого варианта компоновки контроллеров распределения мощности и состояния зарядки для множества модулей аккумулирования энергии.

Фиг. 8 - блок-схема варианта компоновки контроллеров распределения мощности и состояния зарядки для суперконденсатора и аккумуляторной батареи как двух различных типов модулей аккумулирования энергии в гибридной системе аккумулирования энергии.

Фиг. 9 - блок-схема компьютерной системы, конфигурированной для оптимизации управления, обеспечиваемого раскрываемым здесь устройством управления, предназначенным для управления гибридной системой аккумулирования энергии.

Осуществление изобретения

Фиг. 1 иллюстрирует гибридную электрическую сеть или систему 10, которая включает в себя одну или несколько электрических шин 12, например, шины 12-1, 21-2 постоянного тока. Гибридная электрическая сеть 10 дополнительно включает в себя один или несколько источников 14 генерации и соответствующие соединительные схемы 16 для соединения источников 14 генерации с соответствующей электрической шиной 12, например, источник 14-1 генерации присоединяется к шине 12-1 через соединительную схему 16-1, а источник 14-2 генерации присоединяется к шине 12-2 через соединительную схему 16-2. Например, в случае, когда заданная электрическая шина 12 является шиной постоянного тока, каждая соединительная схема 16 содержит преобразователь переменного тока в постоянный (AC/DC). Соединительные схемы 16 могут присоединяться к соответствующим электрическим шинам 12 через автоматические выключатели 17.

Следует отметить, что в случае, когда подстрочные индексы не являются необходимыми для ясности изложения, любые цифровые ссылочные позиции 12, 14 и 16 могут использоваться без подстрочных индексов для единственной или множественной ссылки. Аналогичный подход используется в остальной части этого описания, в отношении определенных других цифровых ссылочных позиций.

Гибридная электрическая сеть 10 обеспечивает электропитание для одной или более нагрузок 18, и особый интерес представляет то, что гибридная электрическая сеть 10 включает в себя гибридную систему 20 аккумулирования энергии, которая включает в себя два или более модулей 22 аккумулирования энергии (ES), при этом каждый модуль 22 аккумулирования энергии присоединяется к соответствующей электрической шине 12 через локальный модуль-преобразователь 24. В качестве неограничивающего примера схема показывает ряд модулей 22-1-22-n аккумулирования энергии, и соответствующий ряд локальных модулей-преобразователей 24-1-24-n. В данном контексте буква "n" является целым числом, имеющим значение два или более.

Различные модули из числа модулей 22 аккумулирования энергии могут присоединяться к одной и той же электрической шине 12 или к различным электрическим шинам 12 в пределах электрической сети 10. Таким образом будет понятно, что каждый из модулей 22 аккумулирования энергии имеет «соответствующую» электрическую шину 12, которая является электрической шиной 12 в электрической сети 10, к которой присоединяется этот отдельный модуль 22 аккумулирования энергии. Поэтому различные модули 22 аккумулирования энергии могут иметь одну и ту же соответствующую электрическую шину 12, или могут иметь различные соответствующие электрические шины 12, в зависимости от того, присоединены ли они к одной и той же электрической шине 12 или к различным электрическим шинам 12 в электрической сети 10.

Кроме того, следует принимать во внимание, что по меньшей мере два модуля 22 аккумулирования энергии являются модулями различных типов, т.е. по меньшей мере два модуля 22 аккумулирования энергии используют различные технологии аккумулирования энергии, и поэтому имеют по существу различные характеристики аккумулирования энергии. При условии приведенного выше ограничения, n модулей аккумулирования энергии могут представлять до n различных технологий аккумулирования энергии. В этом контексте термин «гибридный», когда он применяется к системе 20 аккумулирования энергии, указывает на использование более одного типа технологии аккумулирования энергии, а термин «гибридный», применяемый к электрической сети 10, указывает на использование аккумулирования энергии во взаимосвязи с генерацией энергии.

В соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно, электрическая сеть 10 включает в себя устройство управления 30 или другим образом связана с устройством 30 управления, которое конфигурировано для управления каждым модулем аккумулирования энергии таким образом, чтобы он был оптимизирован по отношению к конкретным характеристикам аккумулирования энергии, на основе использования специализированного фильтрования сигнала управления в отношении каждого модуля 22 аккумулирования энергии. Как будет видно в дальнейшем, устройство 30 управления обеспечивает робастное распределенное управление и предлагает последовательную или параллельную компоновку контроллеров 32 распределения мощности и контроллеров 34 состояния зарядки, которые составляют устройство 30 управления. Такая гибкость поддерживает робастное специальное управление каждого модуля 22 аккумулирования энергии, независимо от того, являются соответствующие контроллеры 32 распределения мощности взаимосвязанными в смысле управления или нет, и независимо от того, используются ли общие или локализованные входные сигналы управления для приведения в действие контроллеров 32 распределения мощности.

Для n модулей 22 аккумулирования энергии по меньшей мере функционально существует n контроллеров 32 распределения мощности и n контроллеров 34 состояния зарядки, с соответствующими парами контроллеров 32 распределения мощности и контроллеров 34 состояния зарядки, которые соответствуют согласующимся с ними контроллерам модулей 22 аккумулирования энергии. Кроме того, термин «контроллер» в используемом здесь контексте в отношении контроллеров 32 распределения мощности и контроллеров 34 состояния зарядки обозначает фиксированную или программируемую компоновку схем вместе с необходимыми интерфейсами связи или передачи сигналов, например, для приема входных сигналов или измерений, для передачи сигналов между контроллером 32 распределения мощности и соответствующим контроллером 34 состояния зарядки, или для передачи командных сигналов/сигналов управления от заданного одного из контроллеров 34 состояния зарядки к соответствующему модулю 22 аккумулирования энергии/локальному модулю-преобразователю 24.

По меньшей мере в одном варианте, схемы, составляющие каждый контроллер 32 распределения мощности и соответствующий контроллер 34 состояния зарядки, реализуются в программном виде с помощью одного или более микропроцессоров, цифровых сигнальных процессоров (DSP, ДСП), матрицы логических элементов с эксплуатационным программированием (FPGA), специализированных интегральных схем (ASIC), или посредством других схем для цифровой обработки. Эта схема по меньшей мере частично конфигурируется в соответствии с выполнением программных инструкций, содержащих компьютерную программу, сохраняемую на энергонезависимой основе в считываемом компьютером носителе, который включен в состав схемы или является доступным для схемы цифровой обработки сигналов, содержащейся в контроллерах 32 и 34.

С учетом этих неограничивающих подробностей предназначенное устройство 30 управления конфигурировано для управления гибридной системой 20 аккумулирования энергии, содержащей два или более модуля 22 аккумулирования энергии. Каждый модуль аккумулирования энергии связан с соответствующей электрической шиной 12 в гибридной электрической системе, имеющей различные характеристики аккумулирования энергии. Устройство 30 управления включает в себя контроллер 32 распределения мощности, соответствующий каждому модулю 22 аккумулирования энергии. Каждый контроллер 32 распределения мощности конфигурируется таким образом, чтобы генерировать командный сигнал по распределению мощности. Устройство 30 управления дополнительно включает в себя контроллер 34 состояния зарядки, соответствующий каждому модулю 22 аккумулирования энергии. Каждый контроллер 34 состояния зарядки конфигурируется таким образом, чтобы управлять зарядкой и разрядкой соответствующего модуля 22 аккумулирования энергии через связанный с ним локальный модуль-преобразователь 24 в ответ на командный сигнал по распределению мощности, генерируемый соответствующим контроллером 32 распределения мощности.

В качестве неограничивающего примера, n равно двум, а гибридная система 20 аккумулирования энергии включает в себя два модуля 22 аккумулирования энергии, обозначенные как 22-1 и 22-2. Соответственно, устройство 30 управления включает в себя первый контроллер 32-1 распределения мощности и соответствующий первый контроллер 34-1 состояния зарядки, причем оба контроллера соответствуют первому модулю 22-1 аккумулирования энергии. Аналогичным образом, устройство 30 управления в этом примере дополнительно включает в себя второй контроллер 32-2 распределения мощности и соответствующий второй контроллер 34-2 состояния зарядки, причем оба контроллера соответствуют второму модулю 22-2 аккумулирования энергии.

Фиг. 2А иллюстрирует подробности для заданного контроллера 32 распределения мощности и соответствующего контроллера 34 состояния зарядки. Оба контроллера показаны в связи с соответствующим модулем 22 аккумулирования энергии и ассоциированным локальным модулем-преобразователем 24, обозначенным как РЕС 24, где РЕС расшифровывается как силовой электронный преобразователь ("power electronic converter"). Проиллюстрированный вариант осуществления изобретения применяется в токовом режиме и помимо других признаков, эта конфигурация означает, что командный сигнал по распределению мощности генерируется как командный сигнал в токовом режиме для ввода в контроллер 34 состояния зарядки.

Контроллер 32 распределения мощности включает в себя схему 40 фильтра, которая конфигурируется таким образом, чтобы получать отфильтрованный входной сигнал 42 за счет фильтрования входного сигнала 44 для контроллера 32 распределения мощности. Фильтрование выполняется в соответствии с характеристикой фильтра, которая адаптирована к характеристикам аккумулирования энергии соответствующего модуля 22 аккумулирования энергии, при этом входной сигнал 44 отражает изменения нагрузки на электрическую сеть 10. Как описано ранее, входной сигнал 44 для каждого контроллера 32 распределения мощности может быть получен контроллером 32 распределения мощности в соответствии с локальными измерениями сети, или может быть обеспечен другим контроллером 32 распределения мощности, или может быть обеспечен другим удаленным узлом, например, исходя из глобальных измерений в масштабе всей системы, таких как общая нагрузка системы.

В любом случае, каждый контроллер 32 распределения мощности, реализуемый в устройстве 30 управления, предпочтительно, включает в себя специализированную схему 40 фильтра, имеющую характеристики фильтра, адаптированные к характеристикам аккумулирования энергии соответствующего типа модуля аккумулирования энергии. Например, рассмотрим компоновку, в которой первый модуль 22-1 аккумулирования энергии является модулем на основе суперконденсатора, а второй модуль 22-2 аккумулирования энергии является модулем на основе аккумуляторной батареи. В этом случае схема 40 фильтра контроллера 32 распределения мощности, соответствующего модулю аккумулирования энергии на основе суперконденсатора, конфигурируется таким образом, чтобы иметь более высокую частотную характеристику по сравнению со схемой 40 фильтра контроллера 32 распределения мощности, соответствующего модулю аккумулирования энергии на основе аккумуляторной батареи.

Входной сигнал 44 представляет измерения динамической мощности, тока или напряжения для электрической сети 10, причем такие измерения могут быть выполнены локально на контроллере 32 распределения мощности или могут быть обеспечены другим контроллером 32 распределения мощности, или другим удаленным узлом, или и тем, и другим. В свою очередь, отфильтрованный входной сигнал 42 представляет собой отфильтрованную версию измерений динамической мощности, тока или напряжения, которая предназначена для соответствующих характеристик аккумулирования энергии соответствующего модуля 22 аккумулирования энергии.

В одном варианте осуществления изобретения входной сигнал 44 для каждого контроллера 32 распределения мощности содержит разностный сигнал, представляющий сигнал разности напряжений между измеренным напряжением шины электрической сети 10 и номинальной установкой напряжения. Например, разностный сигнал может формироваться как разность между номинальной установкой напряжения шины и сигналом измерения напряжения шины, полученным для электрической шины 12, соответствующей модулю 22 аккумулирования энергии, который связан с контроллером 32 распределения мощности. Взаимодополняющим образом, схема управления 46 в контроллере 32 распределения мощности конфигурируется таким образом, чтобы генерировать упоминавшийся выше командный сигнал распределения мощности, идентифицируемый в дальнейшем цифровой позицией «48», как комбинацию отфильтрованного входного сигнала 42 и командного сигнала 50 в установившемся режиме, который представляет целевое состояние соответствующего модуля 22 аккумулирования энергии в установившемся режиме.

В неограничивающем примере командный сигнал 48 распределения мощности обозначен как I_{ES_ref}, чтобы отметить, что он является опорным сигналом управления в токовом режиме для ввода в контроллер 34 состояния зарядки, который обозначен на схеме как предназначенный для низкоуровневого управления локального модуля-преобразователя 24, используемый для управления зарядкой и разрядкой соответствующего модуля 22 аккумулирования энергии. Если более подробно, то схема 52 сложения в схеме 46 управления объединяет командный сигнал 50 в установившемся режиме с отфильтрованным входным сигналом 42, чтобы получить командный сигнал 48 распределения мощности, который обозначается как 48'.

В проиллюстрированном примере сигнал 48' проходит через ограничитель 54 в схеме 46 управления, чтобы получить командный сигнал 48 распределения мощности, который подвергается воздействию ограничений, накладываемых ограничителем 54. Таким образом, в одном или более вариантах командный сигнал 48 распределения мощности получается путем сложения отфильтрованного входного сигнала 42 с командным сигналом 50 в установившемся режиме, который представляет целевую мощность зарядки или разрядки в установившемся режиме, ток зарядки или разрядки в установившемся режиме, или состояние зарядки в установившемся режиме для соответствующего модуля 22 аккумулирования энергии, и далее прохождения суммарного сигнала 48' через ограничитель 54.

Командный сигнал 50 в установившемся режиме является выходным сигналом из переключающей схемы 56, которая может быть реализована в виде программного средства в одном или более вариантах. Например, переключающая схема 56 содержит компьютерную логику, которая выбирает сигнал источника, чтобы выводить его в схему 52 сложения как командный сигнал 50 в установившемся режиме. В этом примере переключающая схема 56 выводит командный сигнал 50 в установившемся режиме либо как первый входной командный сигнал 58, либо как производный входной командный сигнал 60.

В данном случае первый входной командный сигнал 58 является командным сигналом тока в установившемся режиме и обозначенным как I_ES*, где знак звездочки «*» обозначает, что сигнал, о котором идет речь, является внешним командным входным сигналом для контроллера 32 распределения мощности, и этот знак используется во всем остальном описании изобретения. Первый входной командный сигнал 58 в проиллюстрированном примере приходит от компьютера оптимизатора стоимости топлива или другого узла 62, который связан через средства связи с контроллером 32 распределения мощности, например, через такие средства связи, как сеть Ethernet или другие средства связи. В дальнейшем, узел 62 будет определяться как узел 62 оптимизации стоимости.

Производный входной командный сигнал 60 извлекается схемой 64 регулятора на основе второго входного командного сигнала 66, который в данном случае содержит командный сигнал состояния заряда батареи (SOC) в установившемся режиме, обозначенный как SOC*, а также измеренный или оценочный сигнал 68 состояния заряда батареи, обозначенный как SOC. В соответствии с этим обозначением, SOC* обозначает целевое или желаемое состояние заряда для модуля 22 аккумулирования энергии, соответствующего контроллеру 32 распределения мощности, a SOC обозначает действительное - измеренное или другим образом оцененное - состояние заряда для соответствующего модуля 22 аккумулирования энергии.

Для этих и других измерений или оценок, контроллер 32 распределения мощности и контроллер 34 состояния зарядки в одном или более вариантов осуществления изобретения содержат или связаны с измерительным модулем 70. Измерительный модуль 70 включает в себя, например, один или более датчиков или измерительных схем, например, для измерения мощности, тока, и/или напряжения в отношении соответствующей электрической шины 12 и/или для измерения мощности, тока, напряжения, и/или состояния заряда в отношении модуля 22 аккумулирования энергии. Как известно специалистам в данной области техники, такие схемы могут включать в себя интерфейсы дискретизации сигнала, имеющие схемы оцифровки для получения цифровых значений, представляющих аналоговые измерения, соответствующие току, напряжению, заряду и т.д. В целом по меньшей мере некоторые локальные измерения сети, например, любое одно или несколько измерений мощности, тока, напряжения, состояния заряда, и т.д., снимаются и подаются в контур управления низкого уровня, реализуемый контроллером 34 состояния зарядки, и в контур управления распределением мощности, реализуемый контроллером 32 распределения мощности.

Другие проиллюстрированные компоненты включают схему 72 адаптации фильтра, которая реализована в одном или более вариантах предполагаемого контроллера 32 распределения мощности. Схема 72 адаптации фильтра позволяет перенастраивать характеристику фильтра схемы 40 фильтра в соответствии с целями оптимизации или управления зарядкой, и/или для индивидуальной адаптации к конкретным характеристикам аккумулирования энергии отдельного модуля 22 аккумулирования энергии, с которым связан контроллер 32 распределения мощности.

Пример схемы 72 адаптации фильтра включает в себя регулировочную схему 74, которая производит корректировочные сигналы 76 (ΔK) и 78 (ΔT), представляющие собой поправки к коэффициенту K усиления фильтра и постоянной Т времени схемы 40 фильтра. Эти поправки основаны, например, на множестве входных сигналов, включающих в себя: 1) упоминавшийся выше измеренный или оценочный сигнал 68 состояния зарядки SOC; 2) сигнал 80 обратной связи от модуля 22 аккумулирования энергии; и одно или более сконфигурированных максимальных или минимальных значений. В вариантах реализации в токовом режиме сигнал 80 обратной связи обозначается как I_{ES_m} и представляет оценочное значение действительного тока I_ES из (или в) соответствующий модуль 22 аккумулирования энергии. Максимальный и/или минимальный параметры включают в себя значения SOC_max/min, представляющие максимальные и/или минимальные допустимые значения состояния зарядки для модуля 22 аккумулирования энергии, и в этом варианте реализации в токовом режиме, значения I_max/min, представляющие верхний и/или нижний пределы амплитуды тока I_ES модуля аккумулирования энергии.

Корректировочные сигналы 76 (ΔK) и 78 (ΔT) складываются в схеме 82 сложения с заданными значениями для K и Т, обозначенными здесь как K* и Т*, чтобы получить рабочие значения K и Т, используемые схемой 40 фильтра. Например, оптимизатор 84 управления аккумулированием энергии обеспечивает заданные значения K* и Т*. Оптимизатор 84 управления аккумулированием энергии может содержать компьютер или другой сетевой узел, который коммуникативно связан с контроллером 32 распределения мощности и может быть реализован в ранее упомянутом узле 62 оптимизации стоимости или во взаимодействии с этим узлом. В дальнейшем оптимизатор 84 управления аккумулированием энергии определяется как узел 84 оптимизации управления.

Таким образом, в некоторых вариантах схема 40 фильтра по меньшей мере в одном из контроллеров 32 распределения мощности является схемой адаптивного фильтра. Каждая схема адаптивного фильтра конфигурируется таким образом, чтобы адаптировать характеристику фильтра как функцию по меньшей мере одного из следующих параметров: заданное изменение частотной характеристики, заданное изменение коэффициента усиления, корректировочный сигнал, выведенный из измеренного состояния в установившемся режиме или состояния зарядки модуля аккумулирования энергии и соответствующей максимальной или минимальной установки состояния в установившемся режиме или максимальной или минимальной установки состояния зарядки.

Дополнительные проиллюстрированные компоненты включают контроллер 34 состояния зарядки, генерирующий сигнал 86 управления преобразователем через схему 88 регулятора. Здесь схема 88 регулятора принимает как входные сигналы командный сигнал 48 распределения мощности в токовом режиме и сигнал 80 обратной связи. В этом варианте токового режима регулятор реагирует на командный сигнал 48 распределения мощности в токовом режиме, I_{ES_ref}, и сигнал 80 обратной связи, I_{ES_m}. Альтернативно, фиг. 2В изображает другую конфигурацию, которая основана на измерении и управлении в режиме мощности, а не на измерении и управлении в токовом режиме.

На фиг. 2В все ссылки "I_ES" заменены на "P_ES", чтобы показать, что рассматриваемые значения сигнала относятся к режиму мощности, а не к токовому режиму. Например, первый входной командный сигнал 58 является заданным сигналом мощности в установившемся режиме, обозначенным как P_ES, командный сигнал 48 распределения мощности обозначен как P_{ES_ref}, и т.д. В данном случае каждый контроллер 34 состояния зарядки действует как контроллер низкого уровня, который посылает переключающие сигналы в локальный модуль-преобразователь 24, чтобы регулировать ток, выходящий из модуля 22 аккумулирования энергии или входящий в него. При регулировании локального модуля-преобразователя 24 с помощью контроллера 34 состояния зарядки отслеживается командный сигнал 48 распределения мощности, который генерируется в контуре регулирования распределения мощности соответствующего контроллера 32 распределения мощности.

Если более подробно, контур регулирования распределения мощности в данном случае включает в себя упоминавшуюся выше схему 40 фильтра, которая может быть единственным фильтром или набором фильтров. Схема 40 фильтра устанавливает различные коэффициенты усиления для различных частотных полос входного сигнала 44, который в данном случае может быть результатом измерения мощности нагрузки. Командный сигнал 50 состояния в установившемся режиме - в данном случае это сигнал мощности в установившемся режиме - суммируется с отфильтрованным входным сигналом 42, чтобы получить командный сигнал 48 распределения мощности в качестве опорного сигнала управления мощностью для приведения в действие контроллера 34 состояния зарядки. По существу, каждый модуль 22 аккумулирования энергии реагирует различным образом на изменения нагрузки различных частот, так что каждый модуль 22 аккумулирования энергии дает наибольший вклад в полосе (или полосах) частот, которая в наибольшей степени согласуется с его характеристиками разряда.

Фиг. 2С иллюстрирует еще одно изменение, для использования в вариантах, где один или более контроллеров 32 распределения мощности используют выходной сигнал 90, генерируемый другим контроллером 32 распределения мощности, в качестве входного сигнала 44. Таким образом, изображенный на фигуре контроллер 32 распределения мощности включает в себя схему 92 сложения, которая формирует выходной сигнал 90 как разность между входным сигналом 44, который сам может быть выходным сигналом 90 из логически "предшествующего" ("prior") контроллера 32 распределения мощности, и этот выходной сигнал 90 подается как входной сигнал 44 в логически "последующий" ("succeeding") контроллер 32 распределения мощности. Однако следует отметить, что даже в этом случае входной сигнал 44 каждого контроллера 32 распределения мощности, предпочтительно, фильтруется с помощью специализированной фильтрующей функции, в которой характеристика фильтра адаптируется к характеристикам аккумулирования энергии соответствующего модуля 22 аккумулирования энергии.

Таким образом, по меньшей мере для одного варианта осуществления изобретения система 20 аккумулирования энергии включает в себя первый и второй модули 22-1 и 22-2 аккумулирования энергии. Соответственно, устройство 30 управления содержит первый контроллер 32-1 распределения мощности и первый контроллер 34-1 состояния зарядки, соответствующие первому модулю 22-1 аккумулирования энергии, а также второй контроллер 32-2 распределения мощности и второй контроллер 34-2 состояния зарядки, соответствующие второму модулю 22-2 аккумулирования энергии. Кроме того, первый и второй контроллеры 32-1 и 32-2 распределения мощности соединены последовательно, так что входной сигнал 44 второго контроллера 32-2 распределения мощности обеспечивается выходным сигналом 90 из первого контроллера 32-1 распределения мощности. Первый контроллер 32-1 распределения мощности в этой компоновке конфи