CN105680541B - 一种低温充电策略的充电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温充电策略的充电方法，用户通过用户界面给充电机下达用车时间和开始充电命令，监控单元接收到用户信息后，由数据处理模块进行数据处理，计算总的可充电时间并存储在储存模块，同时监控单元通过CAN通信方式与电动汽车BMS进行信息交互，获取电池额定容量、SOC、最低温度、剩余充电时间等信息。结合内置在存储模块中的低温充电方法，监控单元下达指令给功率分配单元控制充电模块的工作个数和输出电流大小。该方法实现了电池低温利用大电流充电来升温，高温时先小电流充电，同时利用电池自身的高温及电池温度变化的特性，控制了电池在下次使用时处于理想的使用温度。减少了高温充电对电池造成的损害，并保证电动汽车良好的使用体验。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车充电技术领域，涉及一种低温充电策略的充电方法。
背景技术
全球对于未来能源危机的担忧及各国对环保意识的增强，促进新能源汽车产业的快速发展，电动汽车得到了越来越广泛的应用，中国的电动汽车在去年也迎来了爆发式的增长，电动汽车在公交、出租、物流、乘用车等许多领域都已形成规模应用。
一个新生事物越多的应用意味着会产生越多的问题，电动汽车也不例外。在寒冬来临之际，以锂离子电池作为动力能源的电动汽车就遇到使用难题。首先，电动汽车行驶结束后，电池温度会比较高，此时停车后马上给车大电流充电，这样会使电池温度再次升高，当电池温度到达一定水平就会对电池寿命造成损害，严重的甚至会造成安全风险；其次，在北方极寒冷地区，电动汽车充满电后静置在一个极低的温度环境中，当静置的时间较长，例如夜晚充电后静置到早上，电动汽车动力电池的温度已经降到较低的温度(-5度以下)，在下一次启用电动汽车的时候，由于极低温度下锂电池的放电性能降低，就会发生动力不足或者无法启动的现象，导致电动汽车无法使用，用户体验差。
目前市场上的充电机基本上都是插枪后立刻按照电动汽车的电池管理系统(BMS)的需求进行充电，充电到截止条件时即停止充电，之后电动汽车处于静置状态。做得相对较好的充电机会相对增加柔性充电技术，即按照电池的特性控制充电电流的大小，以免造成电池过充。但目前并没有相应的充电机和充电方法考虑极低温度环境下，充电机如何给电动汽车充电，可以避免停车时的高温充电，并可以使电池在下次启动前温度维持在较佳的工作温度范围内。
发明内容
本发明的目的是提供一种低温充电策略的充电方法，解决了现有技术中存在的冬天极寒冷的天气下，充满电后，静置时间较长电池温度降至极低温度，导致电动汽车动力不足或者无法启动的问题，以及电动汽车运行停止后，充电机不能根据实际工况需求控制充电电流的大小，立马大电流充电给电池带来更大的温升，对电池造成损害的问题。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。
一种低温充电策略的充电方法，包括下述步骤：
1)用户通过内置充电机上的人机界面或无线网络的手机App选择充电方式、设置用车时间、给充电机下发充电命令，付费充电相关操作；
2)监控单元通过用户从人机界面或无线网络的手机App给充电机下达的充电参数，获取用户的充电结束时间；通过与电动汽车的BMS电池管理系统信息交互，获取电动汽车电池的额定容量、SOC、电池单体电压、电池最高温度和最低温度信息；
3)电动汽车与充电机连接完成后，功率分配单元先控制投入最小功率模块个数为1个，输出最小充电电流为I0；
4)监控单元从与BMS电池管理系统交互的信息中获取电池最低温度，
当最低温度≥T0时，以该电流值持续充电，并监控电池最低温度的变化，通过数据处理模块计算电池最低温度与当前电流值充电初始时最低温度的变化ΔT；
当最低温度＜T0时，充电机控制充电电流为In，直至最低温度≥T0，监控电池最低温度的变化，通过数据处理模块计算电池最低温度与当前电流值充电初始时最低温度的变化ΔT；
当ΔT≤ΔT1时，充电机调整充电电流为Ia+ΔI1，最大不超过In，其中，Ia为调整前当前充电机控制的充电电流，0＜Ia＜Imax，Imax＝In；
当ΔT≥ΔT2时，充电机调整充电电流为Ia-ΔI2(最小不低于0A)，其中，Ia为调整前当前充电机控制的充电电流，0＜Ia＜Imax，Imax＝In；
当ΔT1＜ΔT＜ΔT2时，充电机充电电流不变，为Ia；
5)充电机监控单元充电过程中不断与BMS电池管理系统交互信息，并利用获取的电池最低温度信息，持续监控和计算电池温度变化情况，按照步骤2)-4)控制电流输出进行充电，直至监控单元监测并经过数据处理发现t2≤t1，此时调整充电电流至In，进行充电，直至达到充电截止条件，结束充电。
进一步，所述步骤3)中，I0范围为0～In A，其中，In为BMS电池管理系统实时需求的充电电流。
进一步，所述步骤4)中，T0范围为-10～15℃。
进一步，所述步骤4)中，ΔT1范围为-1～-5℃。
进一步，所述步骤4)中，ΔI1范围为0～1CA。
进一步，所述步骤4)中，ΔT2范围为1～5℃。
进一步，所述步骤4)中，ΔI2范围为0～1CA。
进一步，所述步骤5)中，t1为充电机按照电池当前剩余电量SOC和BMS电池管理系统当前需求电流In估算的剩余充电时间+Δt，计算公式如下：
t1＝(1-SOC)×C/In+Δt，C为电池的额定容量。
t2由如下公式计算得到：
t2＝t0-t3
式中，t2为充电机计算的剩余充电时间，t0为总的可充电时间，由用户下设的用车时间减去开始充电时间计算而得，t3为已充电时间，由当前时间减去开始充电时间计算而得。
进一步，Δt为时间补偿，取值范围为0.5～1.5h。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本充电机利用与BMS交互获取的电池相关信息，经过数据处理后得到电池温度变化特性，依据温度的变化特性通过充电机的功率分配功能，控制充电机的输出电流大小，从而实现电动汽车低温环境中充电时，在电池温度偏高的情况下不会马上大电流充电，先采用小电流充电，减少温度继续升高导致高温对电池造成损害，延长使用寿命，同时通过调整电流控制了电池温度的变化，在电动汽车下次使用前，使电池的温度保持在一个较为理想的使用温度范围内，保证了电动汽车正常运行和更佳的续航能力，充分发挥电池性能，客户的电动汽车使用体验更好。
附图说明
图1是充电机内部连接示意图；
图2是低温充电方法控制流程图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
结合图1所示，本充电机包含了用户界面、充电模块、监控单元、存储单元。
用户界面包括了充电机上的人机界面(HMI)或手机App终端，用户通过内置充电机上的人机界面或无线网络的手机App可以选择充电方式、设置用车时间、给充电机下发充电命令，付费等充电相关操作。
充电模块为功率转换模块，通过AC/DC转换电路将交流电转换为直流电，提供电池充电所需的功率。
监控单元包括通讯模块、数据处理模块和功率分配单元。通讯模块用于与外部的电动汽车和用户界面进行信息交互，获取电池容量、SOC(电池荷电状态)、电压、温度、充电需求电压、充电需求电流、客户开始充电时间、用车时间(充电结束时间)等信息，同时还负责充电机内部系统各功能单元(充电模块、监控单元、存储模块等)之间的信息交互，包括充电输出功率、充电电压、充电电流、充电开始时间、充电结束时间等；数据处理模块负责对从用户界面、充电模块、监控单元以及电动汽车等获取的数据信息进行分析处理；功率分配单元通过电子开关控制功率模块的工作个数和输出功率大小。
存储模块包括充电机内部的数据存储单元，主要用于存储充电过程相关数据和低温充电方法。
如图2所示，给出了本发明低温充电方法控制流程图。本发明低温充电策略的充电方法包括下述步骤：
1)电动汽车与充电机连接好后，用户通过内置充电机上的人机界面或无线网络的手机App选择充电方式、设置用车时间、给充电机下发充电命令，付费充电相关操作。
2)监控单元通过用户从人机界面或无线网络的手机App给充电机下达的充电参数，由数据处理模块进行数据处理，计算总的可充电时间并存储在储存模块中，获取用户的充电结束时间；监控单元通过CAN通信方式与电动汽车的BMS电池管理系统信息交互，获取电动汽车电池的额定容量、SOC、电池单体电压、电池最高温度和最低温度信息。
3)电动汽车与充电机连接完成后，结合内置在存储模块中的低温充电方法，监控单元下达指令给功率分配单元控制充电模块的工作个数和输出电流大小。功率分配单元先控制投入最小功率模块个数为1个，输出最小充电电流为I0，I0范围为0～In A，其中，In为BMS电池管理系统实时需求的充电电流。
4)监控单元从与BMS电池管理系统交互的信息中获取电池最低温度，
当最低温度≥T0时(T0范围可为-10～15度，优选为0度)，以该电流值持续充电，并监控电池最低温度的变化，通过数据处理模块计算电池最低温度与当前电流值充电初始时最低温度的变化ΔT；
当最低温度＜T0时，充电机控制充电电流为In，直至最低温度≥T0，监控电池最低温度的变化，通过数据处理模块计算电池最低温度与当前电流值充电初始时最低温度的变化ΔT；
当ΔT≤ΔT1时，充电机调整充电电流为Ia+ΔI1，最大不超过In，其中，ΔT1范围为-1～-5℃，优选-2℃。Ia为调整前当前充电机控制的充电电流，Imax＜Ia＜0，Imax＝In；ΔI1范围为0～1CA，优选0.1CA。
当ΔT≥ΔT2时，充电机调整充电电流为Ia-ΔI2(最小不低于0A)，其中，ΔT2范围为1～5℃，优选2℃。Ia为调整前当前充电机控制的充电电流，Imax＜Ia＜0，Imax＝In；ΔI2范围为0～1CA，优选0.05CA。
当ΔT1＜ΔT＜ΔT2时，充电机充电电流不变，为Ia。
5)充电机监控单元充电过程中不断与BMS电池管理系统交互信息，并利用获取的电池最低温度信息，持续监控和计算电池温度变化情况，按照步骤2)-4)控制电流输出进行充电，直至监控单元监测并经过数据处理发现t2≤t1，此时调整充电电流至In，进行充电，直至达到充电截止条件，结束充电。
其中，t1为充电机按照电池当前剩余电量SOC和BMS电池管理系统当前需求电流In估算的剩余充电时间+Δt，计算公式如下：
t1＝(1-SOC)×C/In+Δt，C为电池的额定容量，Δt为时间补偿，取值范围为0.5～1.5h，优选1h。t2由如下公式计算得到：
t2＝t0-t3
式中，t2为充电机计算的剩余充电时间，t0为总的可充电时间，由用户下设的用车时间减去开始充电时间计算而得，t3为已充电时间，由当前时间减去开始充电时间计算而得。
该方法实现了电池低温利用大电流充电来升温，高温时先小电流充电，同时利用电池自身的高温及电池温度变化的特性，控制了电池在下次使用时处于理想的使用温度。减少了高温充电对电池造成的损害，并保证电动汽车良好的使用体验。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种低温充电策略的充电方法，其特征在于，包括下述步骤：
1)用户通过内置充电机上的人机界面或无线网络的手机App选择充电方式、设置用车时间、给充电机下发充电命令，付费充电相关操作；
2)监控单元通过用户从人机界面或无线网络的手机App给充电机下达的充电参数，获取用户的充电结束时间；通过与电动汽车的BMS电池管理系统信息交互，获取电动汽车电池的额定容量、电池剩余电量SOC、电池单体电压、电池最高温度和最低温度信息；
3)电动汽车与充电机连接完成后，功率分配单元先控制投入最小功率模块个数为1个，输出最小充电电流为I0；
4)监控单元从与BMS电池管理系统交互的信息中获取电池最低温度，
当最低温度≥T0时，以该电流值持续充电，并监控电池最低温度的变化，通过数据处理模块计算电池最低温度与当前电流值充电初始时最低温度的变化ΔT；
当最低温度＜T0时，T0范围为-10～15℃，充电机控制充电电流为In，直至最低温度≥T0，监控电池最低温度的变化，通过数据处理模块计算电池最低温度与当前电流值充电初始时最低温度的变化ΔT；
当ΔT≤ΔT1时，充电机调整充电电流为Ia+ΔI1，最大不超过In，其中，Ia为调整前当前充电机控制的充电电流，0＜Ia＜Imax，Imax＝In；
当ΔT≥ΔT2时，充电机调整充电电流为Ia-ΔI2，最小不低于0A，其中，Ia为调整前当前充电机控制的充电电流，0＜Ia＜Imax，Imax＝In；
当ΔT1＜ΔT＜ΔT2时，充电机充电电流不变，为Ia；
5)充电机监控单元充电过程中不断与BMS电池管理系统交互信息，并利用获取的电池最低温度信息，持续监控和计算电池温度变化情况，按照步骤2)-4)控制电流输出进行充电，直至监控单元监测并经过数据处理发现t2≤t1，此时调整充电电流至In，进行充电，直至达到充电截止条件，结束充电；
t1为按照当前电池剩余电量SOC和当前BMS电池管理系统需求充电电流In估算的剩余充电时间+Δt，Δt为时间补偿，t2为充电机计算的剩余充电时间。
2.根据权利要求1所述的低温充电策略的充电方法，其特征在于，所述步骤3)中，I0范围为0～In A，其中，In为BMS电池管理系统实时需求的充电电流。
3.根据权利要求1所述的低温充电策略的充电方法，其特征在于，所述步骤4)中，ΔT1范围为-1～-5℃。
4.根据权利要求1所述的低温充电策略的充电方法，其特征在于，所述步骤4)中，ΔI1范围为0～1CA。
5.根据权利要求1所述的低温充电策略的充电方法，其特征在于，所述步骤4)中，ΔT2范围为1～5℃。
6.根据权利要求1所述的低温充电策略的充电方法，其特征在于，所述步骤4)中，ΔI2范围为0～1CA。
7.根据权利要求1所述的低温充电策略的充电方法，其特征在于，所述步骤5)中，t1计算公式如下：
t1＝(1-SOC)×C/In+Δt
式中，C为电池的额定容量；
t2由如下公式计算得到：
t2＝t0-t3
式中，t0为总的可充电时间，由用户下设的用车时间减去开始充电时间计算而得，t3为已充电时间，由当前时间减去开始充电时间计算而得。
8.根据权利要求7所述的低温充电策略的充电方法，其特征在于，Δt取值范围为0.5～1.5h。
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Effective date of registration: 20191218 Address after: 710077 Shaanxi city of Xi'an province high tech Zone No. 211 days Valley Ba Lu HUanpu science and Technology Industrial Park building E Building No. E206-2 Co-patentee after: Qingdao teltel New Energy Technology Co., Ltd Patentee after: XI'AN TERUIDE INTELLIGENT CHARGING TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 710077 Shaanxi city of Xi'an province high tech Zone No. 211 days Valley Ba Lu HUanpu science and Technology Industrial Park building E Building No. E206-2 Co-patentee before: Qingdao Tgood Electric Co., Ltd. Patentee before: XI'AN TERUIDE INTELLIGENT CHARGING TECHNOLOGY CO., LTD. |
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Address after: No. e206-2, R & D building, building e, HUanpu science and Technology Industrial Park, 211 tianguba Road, high tech Zone, Xi'an City, Shaanxi Province, 710077 Patentee after: Xi'an Telai Intelligent Charging Technology Co.,Ltd. Patentee after: Qingdao special call New Energy Technology Co., Ltd Address before: No. e206-2, R & D building, building e, HUanpu science and Technology Industrial Park, 211 tianguba Road, high tech Zone, Xi'an City, Shaanxi Province, 710077 Patentee before: XI'AN TGOOD INTELLIGENT CHARGING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Patentee before: Qingdao special call New Energy Technology Co., Ltd |
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