CN107310408B - 一种纯电动汽车用锂电池充电控制方法 - Google Patents

一种纯电动汽车用锂电池充电控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纯电动汽车用锂电池充电控制方法，包括以下步骤：步骤A:插入充电枪后，充电系统的各部件唤醒，并进行充电插头的连接确认,各部件包括整车控制器、车载充电机及电池管理控制器；步骤B:确认连接状态后，开始进行充电前系统自检；步骤C:若无异常，整车控制器发送启动充电指令给车载充电机，车载充电机按最终充电电流进行常规充电；步骤D：若充电异常或充电完成，则整车控制器发送停止充电指令给车载充电机禁止充电。本发明将整车控制器通过CAN总线与车载充电机和电池管理控制器进行通信，使得整车控制器对整个充电过程起监测和监控的作用，在提高充电时整车安全性能的同时有效的提高了锂电池充电效率和使用寿命。

Description

一种纯电动汽车用锂电池充电控制方法
技术领域
本发明属于新能源汽车领域,具体涉及一种纯电动汽车用锂电池充电控制方法。
背景技术
动力电池是纯电动汽车的核心能源，而锂电池作为一种新型电池，其具有高能量、高安全性、高稳定性、长寿命和绿色环保的特点，且锂电池没有记忆效应，可以在放电周期内任意点充电，并能非常有效地保持电荷，因此被广泛应用于电动车以及能源车等领域。目前，在新能源领域，对锂电池进行充电控制的方法主要是由电池管理系统和车载充电机共同控制进行充电的，为了提高恒流阶段充电的速度,往往是通过优化车载充电机来提高充电的效率，然而通过对车载充电机进行优化以提升锂电池充电效率的方式中，车载充电机通常以大的充电电流进行充电，这样忽视了锂电池自身的状态，容易造成锂电池充电电流过大而对锂电池造成伤害，影响锂电池的使用寿命。且充电过程中忽略了整车状态对充电的影响，整车的安全性能未能得到较好保障。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
为此，本发明的目的在于提出一种纯电动汽车用锂电池充电控制方法，通过整车控制器、车载充电机及电池管理控制器间的相互通信来实现对锂电池实时的充电状态控制，在尽可能提高锂电池充电效率的同时减少对锂电池的伤害，通过整车控制器对充电过程的实时监控，提高充电过程中电动汽车整车的安全性，同时延长了锂电池的使用寿命。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案：
一种纯电动汽车用锂电池充电控制方法，包括以下步骤：
步骤A: 插入充电枪，充电系统的各部件唤醒，并进行充电插头的连接确认，所述充电系统的各部件包括整车控制器、车载充电机及置于锂离子动力电池组中的电池管理控制器；
步骤B: 确认连接状态，开始进行充电前系统自检；
步骤C: 若无异常，整车控制器发送启动充电指令给车载充电机，车载充电机按最终充电电流进行常规充电；
步骤D：若充电异常或充电完成，则整车控制器发送停止充电指令给车载充电机，车载充电机禁止充电。
优选地，步骤A中，插入充电枪后，充电接口连接信号导通，唤醒车载充电机，之后依次唤醒整车控制器和电池管理控制器。
优选地，所示整车控制器的唤醒由充电接口连接信号进行，或者是车载充电机发送过来的特定的CAN信号。
优选地，步骤B中，确认连接状态后，车载充电机和电池管理控制器进行自检，并将是否允许进行充电的状态发送给整车控制器，整车控制器对整车的状态进行监测，综合判断能否进行充电，并将结果发送给车载充电机。
优选地，步骤C中，所述整车控制器通过比较锂电池包允许的最优充电电流、充电桩能够提供的最大电流、充电线缆的额定电流，并将三者的最小值作为最终的充电电流发送给车载充电机。
优选地，所述锂电池包允许的最优充电电流是通过采集锂电池包的电压、电流、电池温度、SOC值相关参数，进行预定的分析和计算得出相应的控制数据，从而得出锂电池包允许的最优充电电流；所述充电桩能够提供的最大电流可由用于监控电动汽车和电动汽车供电设备之间交互的控制导引信号监测得出；所述充电线缆的额定电流由充电接口连接信号的电阻值得出。
优选地，在步骤C中，所述整车控制器在整个充电过程中持续性地对车载充电机、电池管理控制器、锂电池包、充电接口连接信号、充电输入信号和整车状态进行监测。
优选地，所述整车控制器的监测周期小于等于35ms。
优选地，充电过程中，车载充电机根据自身内部温度调整充电功率，若温度高于或低于设定范围时，将降低充电功率进行充电，当温度在正常范围内时，则按照整车控制器反馈的充电功率需求进行充电。
优选地，在步骤D中，所述整车控制器监测到充电异常，或者充电完成，将发送停止充电指令给车载充电机，达到停止充电的条件后，车载充电机、整车控制器、电池管理控制器会进入休眠状态。
相比现有技术，本发明的有益效果：通过将整车控制器、车载充电机及电池管理控制器联系起来，由整车控制器对整车充电状态进行实时监测监控，进而对锂电池进行安全高效的充电控制，在提高充电时整车安全性能的同时也提高了锂电池的充电效率和使用寿命。
附图说明
图1是本发明充电控制方法的系统框架图。
图2是本发明充电控制方法的具体流程示意图。
具体实施方式
下面根据说明书附图并结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步详细说明。
下面结合图1对本发明的充电控制系统做简要说明：
如图1所示，充电系统主要由交流充电桩或220V家用插座、整车控制器VCU、车载充电机 OBC、锂动力电池组及电池管理控制器BMS等组成。充电接口与车载充电机之间通过充电接口连接信号（CC信号）与控制导引信号（CP信号）连接，整车控制器VCU和车载充电机OBC、电池管理控制器BMS之间通过CAN总线进行信息交互。其中整车控制器VCU对整车系统进行管理，协调整个充电系统的工作，电池管理控制器BMS对动力电池状态进行监控，将电池电压、电流、温度、SOC等相关参数实时告知整车控制器VCU和车载充电机 OBC，车载充电机OBC将充电桩或插座输入的交流电转换成高压直流电，并根据整车控制器的指令以及电池管理控制器BMS提供的电池状态信息对动力电池进行最佳方式的充电。
下面结合图2对本发明的充电控制流程加以说明：
一种纯电动汽车用锂电池充电控制方法，包括如下步骤：
步骤A：插入充电枪后，充电系统的各部件唤醒，并进行充电插头的连接确认。插入充电枪后，充电接口连接信号（即CC信号）导通，唤醒车载充电机OBC，之后依次唤醒整车控制器VCU和电池管理控制器BMS。整车控制器VCU的唤醒可以由CC信号进行，也可以是车载充电机OBC发送过来的特定的CAN信号。本例中，整车控制器由CC信号唤醒。若在30ms后未能接收到整车控制器VCU的唤醒成功信号，车载充电机OBC将进入休眠状态。
当插入充电枪后，如果插枪人的手依然按住了充电枪上的按钮，这时是半连接状态；插枪人的手松开充电枪上的按钮后，此时为完全连接状态。半连接和完全连接状态时，锁止电机，让车辆处于不可行驶的状态。若车辆电机无法锁止，将禁止充电并进入休眠状态。
整车控制器VCU唤醒成功后将发送唤醒信号给电池管理控制器BMS，期间，整车控制器VCU与电池管理控制器BMS之间通过CAN信号的有无来进行通信确认，确保充电系统间的正常通信。
当充电接口处于完全连接状态且电池管理系统满足充电要求时，将对整车控制器VCU发出充电请求信号，若整车控制器VCU收到正确的反馈信号则进入充电监测阶段，若反馈信号错误或超时，将发送对应的CAN诊断故障码。
步骤B: 确认完充电插头的连接状态及充电系统间正常通信后，开始进行充电前自检。车载充电机OBC和电池管理控制器BMS会进行自检，并将是否允许进行充电的状态发送给整车控制器VCU，整车控制器VCU也会对整车的状态进行监测，综合判断是否许可进行充电，并将结果发送给车载充电机OBC。期间，整车控制器VCU通过比较锂电池包允许的最优充电电流、充电桩能够提供的最大电流、充电线缆的额定电流，并将三者的最小值作为最终的充电电流发送给车载充电机OBC。
其中，所述锂电池包允许的最优充电电流是通过采集锂电池包的电压、电流、电池温度、SOC值相关参数，进行预定的分析和计算得出相应的控制数据，从而得出锂电池包允许的最优充电电流。
其中，所述充电桩能够提供的最大电流可由用于监控电动汽车和电动汽车供电设备之间交互的控制导引信号（CP信号）监测得出；由充电桩发出，连入车载充电机OBC，再通过CAN线将信号状态发送到整车控制器VCU。整车控制器VCU监测控制导引信号（CP信号）的目的是了解充电桩的状态，控制导引信号（CP信号）的占空比指示了充电桩是否允许充电，以及能够提供的最大充电电流。
其中，所述充电线缆的额定电流由充电接口连接信号（CC信号）的电阻值得出。根据连接信号（CC信号）的电阻值，不仅能够判断充电接头的连接状态，也标示了充电电缆的额定电流容量。
整车控制器VCU根据电池管理控制器BMS、车载充电机OBC、锂电池包内继电器RLY及自身的监测结果，若结果正常，则对电池管理控制器BMS发出主继电器闭合指令，同时对车载充电机OBC发送监测完成信号，当判定锂电池包内继电器状态正常后对车载充电机OBC发送开始充电指令，若有异常，将发出对应的故障码。
步骤C: 若无异常，整车控制器VCU发送启动充电指令给车载充电机OBC，车载充电机OBC按最终充电电流进行常规充电；充电过程中，整车控制器VCU持续性地对车载充电机OBC、电池管理控制器BMS、锂电池包、充电接口连接信号、充电输入信号和整车状态进行监测，监测周期不大于35ms。
充电过程中，车载充电机OBC根据自身内部温度调整充电功率，若温度高于或低于设定范围时，将降低充电功率进行充电，当温度在正常范围内时，则按照整车控制器VCU反馈的充电功率需求进行充电。
步骤D: 若充电异常或充电完成，则整车控制器VCU发送停止充电指令给车载充电机OBC，达到停止充电的条件后，车载充电机OBC、整车控制器VCU、电池管理控制器BMS会进入休眠状态。
本实施例将整车控制器VCU通过CAN总线与车载充电机OBC和电池管理控制器BMS进行通信，使得整车控制器VCU对整个充电过程起监测和监控的作用，在提高充电时整车安全性能的同时有效的提高了锂电池充电效率和使用寿命。
需要说明的是，上述实施方式只是本发明的一个实例，不是用来限制发明的实施与权利范围，根据上述说明书的揭示和阐述，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些等同修改和变更也应当在本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种纯电动汽车用锂电池充电控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A: 插入充电枪后，充电系统的各部件唤醒，并进行充电插头的连接确认, 所述充电系统的各部件包括整车控制器、车载充电机及置于锂离子动力电池组中的电池管理控制器, 所述整车控制器VCU通过CAN总线与车载充电机和电池管理控制器进行通信，所述电池管理控制器用于对动力电池状态进行监控，将电池电压、电流、温度、SOC相关参数实时发送至所述整车控制器和车载充电机；
步骤B: 确认连接状态后，开始进行充电前系统自检；
步骤C: 若无异常，整车控制器发送启动充电指令给车载充电机，车载充电机根据整车控制器的指令以及电池管理控制器BMS提供的电池状态信息按最终充电电流进行常规充电；
步骤D：若充电异常或充电完成，则整车控制器发送停止充电指令给车载充电机，车载充电机禁止充电。
2.根据权利要求1所述的纯电动汽车用锂电池充电控制方法，其特征在于：
步骤A中，插入充电枪后，充电接口连接信号导通，唤醒车载充电机，之后依次唤醒整车控制器和电池管理控制器。
3.根据权利要求2所述的纯电动汽车用锂电池充电控制方法，其特征在于：
所示整车控制器的唤醒由充电接口连接信号进行，或者是车载充电机发送过来的特定的CAN信号。
4.根据权利要求1所述的纯电动汽车用锂电池充电控制方法，其特征在于：
步骤B中，确认连接状态后，车载充电机和电池管理控制器进行自检，并将是否允许进行充电的状态发送给整车控制器，整车控制器对整车的状态进行监测，综合判断能否进行充电，并将结果发送给车载充电机。
5.根据权利要求1所述的纯电动汽车用锂电池充电控制方法，其特征在于：
步骤C中，所述整车控制器通过比较锂电池包允许的最优充电电流、充电桩能够提供的最大电流、充电线缆的额定电流，并将三者的最小值作为最终的充电电流发送给车载充电机。
6.根据权利要求5所述的纯电动汽车用锂电池充电控制方法，其特征在于：所述锂电池包允许的最优充电电流是通过采集锂电池包的电压、电流、电池温度、SOC值相关参数，进行预定的分析和计算得出相应的控制数据，从而得出锂电池包允许的最优充电电流；所述充电桩能够提供的最大电流可由用于监控电动汽车和电动汽车供电设备之间交互的控制导引信号监测得出；所述充电线缆的额定电流由充电接口连接信号的电阻值得出。
7.根据权利要求1所述的纯电动汽车用锂电池充电控制方法，其特征在于：
在步骤C中，所述整车控制器在整个充电过程中持续性地对车载充电机、电池管理控制器、锂电池包、充电接口连接信号、充电输入信号和整车状态进行监测。
8.根据权利要求7所述的纯电动汽车用锂电池充电控制方法，其特征在于：
所述的整车控制器的监测周期小于等于35ms。
9.根据权利要求7所述的纯电动汽车用锂电池充电控制方法，其特征在于：
充电过程中，车载充电机根据自身内部温度调整充电功率，若温度高于或低于设定范围时，将降低充电功率进行充电，当温度在正常范围内时，则按照整车控制器反馈的充电功率需求进行充电。
10.根据权利要求1所述的纯电动汽车用锂电池充电控制方法，其特征在于：
在步骤D中，所述整车控制器监测到充电异常，或者充电完成，将发送停止充电指令给车载充电机，达到停止充电的条件后，车载充电机、整车控制器、电池管理控制器会进入休眠状态。
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