CN105818705A - 电动汽车充电控制方法和电动汽车充电控制装置 - Google Patents

电动汽车充电控制方法和电动汽车充电控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电动汽车充电控制方法和电动汽车充电控制装置，首先，记录电动汽车需要充电的时刻t2；然后，对电动汽车采用快充模式或者慢充模式进行充电，选择快充的条件包括：电动汽车处在运营期；选择慢充的条件包括：电动汽车处于非运营期；其中，根据时刻t2判断电动汽车是否处在运营期；快充模式的充电电流大于慢充模式的充电电流。启动快速充电可以实现车辆短时间补电，满足车辆运营需要和实际需要，实现最大限度的节能以及节约充电时间，保证了较长时间的运营，实现利益最大化；晚上不工作就需要慢充，而且由于晚上电费较低，则这种方式能够有效降低充电成本。所以，这种智能充电方式满足电动汽车在不同时间段的充电需求。

Description

电动汽车充电控制方法和电动汽车充电控制装置
技术领域
本发明涉及电动汽车充电控制方法和电动汽车充电控制装置，属于电动车辆充电管理领域。
背景技术
汽车是现代社会的重要交通工具，也是国民经济的重要支柱产业。随着我国经济持续快速发展和城镇化进程加速推进，今后较长一段时期汽车需求量仍将保持增长势头。在世界各国工业化发展进程中，地球上化石能源不断减少，温室气体不断增多，人类的生存环境也不断恶化。于是，各国政府纷纷出台刺激政策，鼓励发展节能减排产品。传统燃油汽车虽然给人们的生活带来了许多便利，但是其作为污染大户已经引起了各国的高度重视，并相继出台专项研究计划，大力扶持和推进新能源汽车产业的发展,尤其是纯电动汽车以其无污染、噪音低、运行平稳等优势得到了大力推广。
中国政府在发展节能与新能源汽车产业方面，始终走在世界的前列，随着国务院办公厅发布《节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020年)》，整车厂纷纷将电动车的开发作为企业发展的重要组成部分，并给予高度重视。电动汽车的普及发展，随即而来的基础服务设施必须全面到位。其中充电基础设施建设，正犹如传统车的加油站一样，更显得迫切与重要。纯电动车辆正常充电过程，是保障车辆正常行驶，满足续驶里程要求必要条件。市场的纯电动车辆，充电过程都要经历先恒流充电，再经历恒压充电两个阶段。其中在对车辆恒流充电时，充电电流值的设置一般为0.5C(充电电流大小为电池额定容量的0.5倍)，再加上恒压充电过程，总的充电时间在2.5h左右，此过程可以保证电池充满。但车辆在实际运营时，尤其是团体车与公交车，客户要在白天多频次运营，以获取最大经济利益，另外为实现降低成本，客户希望在晚上多充，白天只需要短时间补电，那么目前的充电方式，时间过长，不能满足客户需要，也不能降低成本，实现利益最大化。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动汽车充电控制方法，用以解决传统的充电方式比较单一，而且充电成本较高的问题。本发明还提供一种电动汽车充电控制装置。
为实现上述目的，本发明的方案包括一种电动汽车充电控制方法，包括以下步骤：
(1)记录电动汽车需要充电的时刻t2；
(2)对电动汽车采用快充模式或者慢充模式进行充电，选择快充模式进行充电的条件包括：电动汽车处在运营期；
选择慢充模式进行充电的条件包括：电动汽车处于非运营期；
其中，根据时刻t2判断电动汽车是否处在运营期；所述快充模式的充电电流大于慢充模式的充电电流。
实现根据时刻t2判断电动汽车是否处在运营期的手段为：当t2-t1＜tx时，电动汽车处于运营期，否则，电动汽车处于非运营期；其中，t1为电动汽车一天中第一次上电并开始运营的时刻，tx为一天中运营时间阈值。
在所述运营期中，当T2-T1<Tx时，对电动汽车采用快充模式进行充电；其中，T2为时刻t2时的电池的温度，T1为电动汽车一天中开始运营时的电池的初始温度；Tx为设定的温升阈值。
如果电动汽车在t2时刻和t1时间之间的停机时间大于设定的停机阈值，则以电动汽车在该次停机结束时的启动时刻对应的电池温度作为所述电动汽车一天中开始运营时的电池的初始温度。
所述设定的温升阈值根据季节对应设置，不同的季节对应不同的温升阈值，所述季节根据电动汽车在一天中第一次上电时的电池温度来判定。
在所述运营期中，当电池的SOC小于设定的SOC阈值，所述电池的温度T2在电池的最佳工作温度区间内，且电动汽车的电源系统没有故障时，对电动汽车采用快充模式进行充电。
所述快充模式是恒流充电方式，所述慢充模式为先恒流充电再恒压充电模式。
一种电动汽车充电控制装置，包括：
用于记录电动汽车需要充电的时刻t2的记录模块；
用于对电动汽车采用快充模式或者慢充模式进行充电的判定模块；
选择快充模式进行充电的条件包括：电动汽车处在运营期；选择慢充模式进行充电的条件包括：电动汽车处于非运营期；
其中，根据时刻t2判断电动汽车是否处在运营期；所述快充模式的充电电流大于慢充模式的充电电流。
实现根据时刻t2判断电动汽车是否处在运营期的手段为：当t2-t1＜tx时，电动汽车处于运营期，否则，电动汽车处于非运营期；其中，t1为电动汽车一天中第一次上电并开始运营的时刻，tx为一天中运营时间阈值。
在所述运营期中，当T2-T1<Tx时，对电动汽车采用快充模式进行充电；其中，T2为时刻t2时的电池的温度，T1为电动汽车一天中开始运营时的电池的初始温度；Tx为设定的温升阈值。
本发明提供一种智能充电控制方式，通过记录当前需要充电的时刻，根据该时刻判断电动汽车是否处于运营期，由于通常情况下，白天是运营期，晚上是非运营期，那么，当电动汽车在运营期时，进行快速充电，当电动汽车在非运营期时，进行慢速充电，也就是说，根据白天和晚上来实际控制车辆的充电方式，实现白天快充，启动快速充电可以实现车辆短时间补电，满足车辆在白天的运营需要和实际需要，保障车辆安全，实现最大限度的节能以及节约充电时间，保证了较长时间的运营，提高了电动汽车的效率，实现利益最大化；晚上不工作就需要慢充，而且由于晚上电费较低，则这种方式能够有效降低充电成本。所以，这种智能充电方式能够满足电动汽车在不同时间段的充电需求。
附图说明
图1是夏季车辆运营时智能充电控制流程图；
图2是应用实例中夏季车辆运营时智能充电控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
方法实施例
本发明主要针对纯电动汽车充电管理部分，依据客户不同时间段的需求，电池管理系统根据电池外特性参数、电动汽车充电间隔以及环境温度等参数，智能识别电动汽车当前需要的充电模式，真正实现智能控制。电池外特性参数主要包含电池的初始温度和过程温升。本发明提供的电动汽车充电控制方法中，首先，记录电动汽车需要充电的时刻t2；然后，对电动汽车采用快充模式或者慢充模式进行充电，选择快充模式进行充电的条件包括：电动汽车处在运营期；选择慢充模式进行充电的条件包括：电动汽车处于非运营期。一般情况下，电动汽车在白天运营，在晚上不工作，即不运营，所以，可以理解为，电动汽车的运营期是白天，非运营期是晚上，那么，运营期的判断就可以理解为白天和晚上的判断：运营期认定为白天，非运营期认定为晚上。
根据时刻t2判断电动汽车是否处在运营期的手段可以为根据t2时刻与电动汽车第一次上电并开始运营的时刻t1之间的时间差来进行判断，即当t2-t1＜tx时，即时刻t2与t1相差不是很大，此时电动汽车处于运营期；当时刻t2与t1相差很大时，电动汽车处于非运营期；其中，tx为设定的运营时间阈值，可以根据具体情况进行设定。另外，根据时刻t2判断电动汽车是否处在运营期的手段还可以为设置有一个时间表，该表内对不同的时刻均有是否是运营期的规定，当获取该需要充电的时刻t2时，根据与该时间表进行比对，来得到电动汽车是否是运营期。在本实施例中，以第一种判断方式为例。
记录电动汽车需要充电的时刻t2，当t2-t1＜tx时，电动汽车处于运营期；而且，为了进一步保证电动汽车采用快速充电时的安全性，在确定电动汽车处在运营期后，还需要满足以下条件才能采用快充模式进行充电：采集时刻t2时的电池的温度T2，若T2-T1<Tx，则电动汽车采用快充模式进行充电；其中，T1为电动汽车第一次上电时电池的初始温度(即t1时刻时的电池的温度)；Tx为设定的电动汽车所处季节对应的温升阈值。
该充电控制方法涉及到两种充电模式：快充模式和慢速充电模式(慢充模式)，快充模式的充电电流大于慢充模式的充电电流。慢充模式中，可以一直为恒流充电，也可以是现有的充电模式，即先恒流充电再恒压充电，充电电流和充电电压均可以根据实际情况进行设置，在本实施例中，在对车辆恒流充电时，充电电流值的设置一般为0.5C(充电电流大小为电池额定容量的0.5倍)；快充模式是恒流充电方式，其中，充电电流也是根据具体情况进行设置，在本实施例中，充电电流大于2C。在使用慢充模式下时，电池SOC从0％到80％所花费的时间在2.5小时(h)左右，而使用快充模式下时，电池SOC从0％到80％所花费的时间小于20min，由此可见，快充模式能够极大地节约时间。
在本实施例中，该充电控制方法具体如下：
通常来说，车辆在每个周期运营时间为12小时，理论推算在运营当中快速模式充电时，总运营时间小于9h，即设定的运营时间阈值tx以9h为例。在整个运营过程中，不同季节电池温度升高情况不同，通过实验数据，可以有如下定义：夏季温升阈值为Ta，冬季温升阈值为Tb，春秋季(春季或者秋季)温升阈值为Tc。
电动汽车在每一天第一次上电时，电池管理系统根据第一次上电时电池的温度做出如下定义：电池温度小于5℃，定义环境为冬季；电池温度大于15℃，定义环境为夏季；电池温度在5～15℃之间，定义为春秋季。
记录车辆每天第一次上电，电池管理系统检测电池在第一次上电时的温度，定为电池的初始温度T1，此时的时间为开始运营的时刻t1。
当电动汽车在运营一段时间后，用户需要充电时，记录充电时刻的电池温度为T2，充电时的时刻为t2，做如下判断：
如图1所示，在夏季时：若T2-T1<Ta，且时间t2-t1＜9h，则需要对电动汽车以快充模式进行充电。进一步地，如果为了保证快充模式判定的准确性，此时再判断电池管理系统检测电池外特性参数作为快速充电的进一步的判定条件：若电池的SOC<80％，电池温度范围在20℃-40℃之间(此温度范围为电池最佳的工作区间)，且电源系统没有其他故障告警信息，则确定此时电源系统满足外在和内在的快充条件，启动快充程序，为电池进行快速充电。另外，为实现电源系统安全，确保电池寿命，将电池SOC充电到80％时停止充电，电动汽车继续运营，以满足续驶里程需要。
另外，车辆运营后，若中间有停车关机休息，记录停机次数为N，记录每次停机时间为tN，若有tN>tn时，则重新确定开始运营的初始温度，其中，tn为停机设定阈值，可以根据具体情况进行设置，在本实施例中，tn为8h。具体为：若设定tm是电动汽车在该次停机后的启动时刻，tm-1是电动汽车在该次停机开始时的时刻，则tm-tm-1＝tN，那么，若tm-tm-1＞tn(8h)，则以tm时刻的电池温度作为一天中开始运营时的电池的初始温度(即以tm时刻的电池温度替换原来的时刻t1时的电池温度)。此过程主要因长时间停机，电池温度已逐步回落，所以要重新记录初始温度，另外也用于车辆夜间停车，第二天运营时，重新记录初始值。
同理，在冬季时：若T2-T1<Tb，且时间t2-t1<9h，则需要对电动汽车以快充模式进行充电。进一步地，如果为了保证快充模式判定的准确性，此时再判断电池管理系统检测电池外特性参数作为快速充电的进一步的判定条件：若电池的SOC<80％，电池温度范围在20℃-40℃之间(此温度范围为电池最佳的工作区间)，且电源系统没有其他故障告警信息，则确定此时电源系统满足外在和内在的快充条件，启动快充程序，为电池进行快速充电。另外，为实现电源系统安全，确保电池寿命，将电池SOC充电到80％时停止充电，电动汽车继续运营，以满足续驶里程需要。
在春秋季时：若T2-T1<Tc，且时间t2-t1<9h，则需要对电动汽车以快充模式进行充电。进一步地，如果为了保证快充模式判定的准确性，此时再判断电池管理系统检测电池外特性参数作为快速充电的进一步的判定条件：若电池的SOC<80％，电池温度范围在20℃-40℃之间(此温度范围为电池最佳的工作区间)，且电源系统没有其他故障告警信息，则确定此时电源系统满足外在和内在的快充条件，启动快充程序，为电池进行快速充电。另外，为实现电源系统安全，确保电池寿命，将电池SOC充电到80％时停止充电，电动汽车继续运营，以满足续驶里程需要。
上述对于三种季节各自进行了充电控制说明。经历一次上述快充后，电动汽车又运营一段时间后，司机需要再次充电时，重新记录此时需要充电时的时刻t3，以及该时刻电池的温度T3，并重新做上述判断。
电池温升过快对电池寿命影响很大，所以，在依据电池温升判断时，无论是第几次判断，若在夏季温升大于Ta，冬季温升大于Tb，春秋温升季大于Tc，则充电时均为慢充模式，禁止使用快充模式。另外若充电时间间隔大于9小时，则用户白天运营可以满足续驶里程需要，不需要中间补电，所以采用慢充模式为电动汽车进行充电。
为了确保电池安全，以及有效延长电池寿命，在当天内最多对电池进行连续两次快充，已经经过两次快充之后，如果还需要对电池进行充电，即使满足快充模式，也不能启动快充模式，只能启动慢充模式。
图1为夏季车辆运营时智能充电控制流程图，冬季与春秋季同理。
下面根据图2，给出一个该充电控制方法的应用实例。
司机用钥匙上打开车辆，此时为当天电动汽车第一次上电，电池管理系统记录此时电池初始温度T1＝18℃，汽车开始运营的时刻t1为7点30分；记录初始条件后，依据车辆初始温度T1＝18℃＞15℃，表明车辆运营季节在夏季。
此车辆在整天的运营环境中，当电池温度达到平衡时的温度为43℃，那么整天的运营过程中温升Ta＝43℃-18℃＝25℃。
车辆开始运营，车辆运营5h后，需要充电，记录此时电池的温度T2＝35℃，t2为12点30分。但是司机急于要车辆运营，想快速补电，此时需要判定是否能够采用快充模式为汽车进行充电。因为T2-T1＝35-18＝17℃<Ta＝25℃，且车辆运营时间t2-t1＝5h＜9h，且电池的SOC为15％＜80％，电池温度35℃在20℃～40℃之间，电源系统没有故障告警信息，完全满足快充模式，车辆开始以快充模式充电，在0.5h内将电池充电到SOC为80％，车辆继续运营。
车辆再运营4h后，SOC为20％，续驶里程不够，为满足车辆运营，需要继续快速补电。车子再次充电，需要更新并记录此时电池的温度T3＝38℃，时间t3为15点30分，因为T3-T1＝38-18＝20℃<Ta＝25℃，且车辆运营时间t3-t1＝8h＜9h，且电池的SOC为20％＜80％，电池温度38℃在20℃～40℃之间，电源系统没有故障告警信息，完全满足快充模式，车辆开始以快充模式充电，在0.5h内将电池充到SOC为80％，车辆继续运营。
车辆运营结束时，已到晚上，车子需要充电，以便次日运营，重新更新并记录此时电池温度T4＝44℃，t4为18点30分，因为T4-T1＝44-18＝26℃＞Ta＝25℃，车辆运营时间t4-t1＝10h＞9h，电池温度44℃不在20℃～40℃之间，首先上述每个判定条件均不满足快速充电的条件，而且电池在一个运营周期内已经有两次快充过程，所以此时电动汽车不满足快充模式的要求，电池管理系统启动慢充模式，对电池充电，需要2.5h对电池充满，并对电池均衡保养，实现电池安全。因为是在晚上充电，波谷用电，实现节约能源，降低成本。
车辆通过上述慢充模式充满后，关闭低压电，停机时间大于8h，次日7点开始运营时，需要重新确定在次日第一次上电时的时刻以及电池的温度分别作为次日开始运营的时刻以及次日电池的初始温度，在次日当中的充电方式以及判定条件与上述方式相同。具体实施方式流程图如图2，车辆在冬季运营以及春秋季运营同理。
该充电控制方法采用快充模式与慢速充电模式相结合的方式，满足用户实际充电需要，节约能源，降低成本，实现电池充电安全以及最大限度的节能和节约时间的目的。
上述实施例中，在运营期的前提下，该需要满足T2-T1<Tx，才能对电动汽车采用快充模式进行充电，；或者，在运营期的前提下，还需要满足电池的SOC小于设定的SOC阈值，所述电池的温度T2在电池的最佳工作温度区间内，且电动汽车的电源系统没有故障，对电动汽车采用快充模式进行充电；当然，上述两个实施方式均是为了保证充电的安全性，属于优化的实施方式，作为其他的实施例，只要满足在运营期这一条件，就可以对电动汽车采用快速模式进行充电。
上述实施例中，对于各个参数均各自给出了具体的数值，比如：运营时间阈值，SOC阈值，停机设定阈值，电池的最佳工作温度区间等，但是本发明并不局限于上述具体的数值，本发明在于上述基本思路，对于各个判定阈值的设定是根据具体情况进行具体设定的。
上述实施例中，温升阈值为电池温度达到平衡时的温度与初始温度之差，作为其他的实施例，温升阈值还可以直接给定，并且并不局限于具体的数值。
上述实施例中，利用电池的初始温度满足的范围来确定季节，作为其他的实施例，季节的判定还可以根据月份来确定。
装置实施例
该电动汽车充电控制装置，包括：
用于记录电动汽车需要充电的时刻t2的记录模块；
用于对电动汽车采用快充模式或者慢充模式进行充电的判定模块；
选择快充模式进行充电的条件包括：电动汽车处在运营期；选择慢充模式进行充电的条件包括：电动汽车处于非运营期；其中，根据时刻t2判断电动汽车是否处在运营期；所述快充模式的充电电流大于慢充模式的充电电流。
该装置中的组成模块为软件模块，其实质上是控制方法的各个步骤，所以，该装置实质上还是保护控制方法。而且，该装置可以设置在充电桩上，也可以设置在电动汽车上，也就是说，该控制方法可以加载在充电桩上，由充电桩进行控制实施，也可以加载在电动汽车上，由电动汽车进行控制实施。当充电桩上加载该控制方法时，在为电动汽车进行充电时，直接根据实际情况进行充电控制；当电动汽车上加载该控制方法时，电动汽车在连接充电桩进行充电时，电动汽车需要与充电桩进行控制信号的交互，以实现充电的具体控制。由于该控制方法在上述控制方法实施例中已经有了详细的描述，这里不再具体说明。
综上，本发明不局限于所描述的实施方式，本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、具体参数数值的修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电动汽车充电控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)记录电动汽车需要充电的时刻t2；
(2)对电动汽车采用快充模式或者慢充模式进行充电，选择快充模式进行充电的条件包括：电动汽车处在运营期；
选择慢充模式进行充电的条件包括：电动汽车处于非运营期；
其中，根据时刻t2判断电动汽车是否处在运营期；所述快充模式的充电电流大于慢充模式的充电电流。
2.根据权利要求1所述的电动汽车充电控制方法，其特征在于，实现根据时刻t2判断电动汽车是否处在运营期的手段为：当t2-t1＜tx时，电动汽车处于运营期，否则，电动汽车处于非运营期；其中，t1为电动汽车一天中第一次上电并开始运营的时刻，tx为一天中运营时间阈值。
3.根据权利要求2所述的电动汽车充电控制方法，其特征在于，在所述运营期中，当T2-T1<Tx时，对电动汽车采用快充模式进行充电；其中，T2为时刻t2时的电池的温度，T1为电动汽车一天中开始运营时的电池的初始温度；Tx为设定的温升阈值。
4.根据权利要求3所述的电动汽车充电控制方法，其特征在于，如果电动汽车在t2时刻和t1时间之间的停机时间大于设定的停机阈值，则以电动汽车在该次停机结束时的启动时刻对应的电池温度作为所述电动汽车一天中开始运营时的电池的初始温度。
5.根据权利要求3所述的电动汽车充电控制方法，其特征在于，所述设定的温升阈值根据季节对应设置，不同的季节对应不同的温升阈值，所述季节根据电动汽车在一天中第一次上电时的电池温度来判定。
6.根据权利要求3所述的电动汽车充电控制方法，其特征在于，在所述运营期中，当电池的SOC小于设定的SOC阈值，所述电池的温度T2在电池的最佳工作温度区间内，且电动汽车的电源系统没有故障时，对电动汽车采用快充模式进行充电。
7.根据权利要求1所述的电动汽车充电控制方法，其特征在于，所述快充模式是恒流充电方式，所述慢充模式为先恒流充电再恒压充电模式。
8.一种电动汽车充电控制装置，其特征在于，包括：
用于记录电动汽车需要充电的时刻t2的记录模块；
用于对电动汽车采用快充模式或者慢充模式进行充电的判定模块；
选择快充模式进行充电的条件包括：电动汽车处在运营期；选择慢充模式进行充电的条件包括：电动汽车处于非运营期；
其中，根据时刻t2判断电动汽车是否处在运营期；所述快充模式的充电电流大于慢充模式的充电电流。
9.根据权利要求8所述的电动汽车充电控制装置，其特征在于，实现根据时刻t2判断电动汽车是否处在运营期的手段为：当t2-t1＜tx时，电动汽车处于运营期，否则，电动汽车处于非运营期；其中，t1为电动汽车一天中第一次上电并开始运营的时刻，tx为一天中运营时间阈值。
10.根据权利要求9所述的电动汽车充电控制装置，其特征在于，在所述运营期中，当T2-T1<Tx时，对电动汽车采用快充模式进行充电；其中，T2为时刻t2时的电池的温度，T1为电动汽车一天中开始运营时的电池的初始温度；Tx为设定的温升阈值。
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