CN108011138A - 一种基于单体最高电压的电动汽车放电保护方法 - Google Patents

一种基于单体最高电压的电动汽车放电保护方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于单体最高电压的电动汽车放电保护方法，在电池放电过程中，判断电池当前温度是否处于允许放电的温度区间，否则停止放电，是则计算电池当前放电倍率，根据电池当前温度与电池当前放电倍率，确定电池目标放电倍率，并根据电池目标放电倍率计算电池放电单体最高电压保护阈值V1，当电池单体当前最高电压Vmax小于等于电池放电单体最高电压保护阈值V1时结束放电，否则继续放电，本发明的保护方法以电池单体最高电压作为保护点，在综合考虑放电时的电池温度、放电倍率以及电池压差范围因素情况下，提出了单体最高电压保护阈值的计算方法，对电池的最高单体电压进行保护，可有效杜绝电池过放危险。

Description

一种基于单体最高电压的电动汽车放电保护方法
技术领域
本发明属于电动汽车放电技术领域，具体涉及一种基于单体最高电压的电动汽车放电保护方法。
背景技术
电动汽车快速发展带来了汽车产业的重大转变，也给储能产业带来了新的运作模式。电动汽车以车载动力电池系统作为汽车动力的能源来源，本身就是一种新型的储能形式—移动储能。而电动汽车放电过程中，是否会对人身安全、车辆安全、设备安全造成损害，是车辆使用者以及充放电设备运营者着重关注的焦点。动力电池的放电过程是化学能转化为电能的过程，由电动汽车向外放电时，需要保证不会对车辆本身的动力电池造成伤害。
而目前电动汽车在通过放电设备经充电接口进行放电时，BMS不向放电设备提供电池单体电压的信息，因此放电设备不能对电动汽车的动力电池进行传统的低压保护。在放电过程中对电池的状态并没有有效的监控，这种盲目粗放的放电，无法对电池做出有效的保护，会对电池的安全和寿命产生严重的影响。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种基于单体最高电压的电动汽车放电保护方法，通过对电池特性和电动汽车放电流程的研究，以放电设备可以获得的单体最高电压信息，结合电池放电的倍率、温度，以及电池的种类，对电动汽车放电进行保护，使电动汽车在合理放电、有效储能的基础上，保证车辆本身和充放电设备等的安全，不损害动力电池的寿命。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是，一种基于单体最高电压的电动汽车放电保护方法，在电池放电过程中，判断电池当前温度是否处于允许放电的温度区间，否则停止放电，是则计算电池当前放电倍率，根据电池当前温度与电池当前放电倍率，确定电池目标放电倍率，并根据电池目标放电倍率计算电池放电单体最高电压保护阈值V1，当电池单体当前最高电压Vmax小于等于电池放电单体最高电压保护阈值V1时结束放电，否则继续放电。
电池目标放电倍率＝电池当前放电倍率×预设倍数，其中，0＜预设倍数≤1。
电池放电单体最高电压保护阈值V1的计算公式为：
V1＝μc·ψ·V0+ΔV
式中，μc为电池放电倍率系数，0<μc≤1；Ψ为不同温度区间对应的电池放电温度系数，通过不同温度下电池放电曲线对比得到；V0为室温下1C倍率放电时各类型电池单体最低放电截止电压值；ΔV为电池压差值，电池压差值ΔV根据BMS允许的最大单体压差范围取值。
电池压差值ΔV取值区间如下：0＜ΔV≤0.8V。
电池放电倍率系数μc根据电池放电倍率Ic进行选择，具体如下：0＜Ic＜1时，0.5＜μc≤0.8；1≤Ic＜3时，0.8＜μc≤1；3≤Ic，0＜μc≤0.5。
允许放电的温度区间依次划分有三个，第一温度区间为：第一设定温度T1<电池当前温度T≤最高允许放电温度，第二温度区间为：第二设定温度T2<电池当前温度T≤第一设定温度T1，第三温度区间为：最低允许放电温度<电池当前温度T≤第二设定温度T2，其中，第一设定温度T1>第二设定温度T2。
最高允许放电温度通过BMS报文获取。
具体包括以下步骤：
S1：电动汽车BMS和放电设备交互；
S2：电动汽车通过放电设备放电；
S31：判断电池当前温度T是否处于第一温度区间，若是，则进行S41，若否，则进行S32；
S41：计算电池当前放电倍率，进行S5；
S32：判断电池当前温度T是否处于第二温度区间，若是，则进行S42，若否，则进行S33，其中T2<T1；
S42：计算电池当前放电倍率，放电设备控制电池当前放电倍率在1C的预设倍数D1内，得到电池目标放电倍率，其中，0＜D1≤1，进行S5；
S33：判断电池当前温度T是否处于第三温度区间，若是，则进行S43，若否，则进行S7；
S43：计算电池当前放电倍率，放电设备控制电池当前放电倍率在1C的预设倍数D2内，得到电池目标放电倍率，其中，0<D2<1，D1>D2，进行S5；
S5：根据电池目标放电倍率，计算与电池目标放电倍率对应的电池放电单体最高电压保护阈值V1；
S6：判断电池单体当前最高电压Vmax是否小于等于V1，若是，则进行S7，若否，则进行S2；
S7：结束放电。
与划分的三个温度区间对应的电池放电温度系数包括：
Ψ1为第一温度区间电池放电温度系数，0.8<Ψ1≤1；
Ψ2为第二温度区间电池放电温度系数，0.5＜Ψ2≤0.8；
Ψ3为第三温度区间电池放电温度系数，0＜Ψ3≤0.5；
第一设定温度T1＝15℃，第二设定温度T2＝0℃。
步骤S1中还包括判断放电电池种类。
本发明的保护方法以电池单体最高电压作为保护点，在综合考虑放电时的电池温度、放电倍率以及电池压差范围因素情况下，提出了单体最高电压保护阈值的计算方法，根据该计算方法所制定的单体最高电压保护阈值，在放电过程中，对电池的最高单体电压进行保护，可有效杜绝电池过放危险。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果，本发明在BMS系统不提供单体电池最低电压的基础上，通过结合电池管理系统的电压测量精度、电池放电温度、放电倍率、电池单体压差范围等因素，制定了不同种类动力电池，在不同温度范围和不同发电倍率下的放电单体最高电压保护阈值，通过合理的逻辑判断，可在综合考虑单体电压、电池一致性、放电温度、放电倍率等多重因素基础上，对放电的动力电池进行单体电池电压保护，不使电池发生过放，同时，也能保证电动汽车放出较多的电能，而不存在保护过度，从而导致电动汽车储能失效的情况。
附图说明
图1是本发明的放电保护逻辑流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1所示，放电设备对电动汽车进行放电时，放电设备获取电动汽车电池管理系统BMS的报文信息，通过解析获取电池类型和电池单体最高电压值，以及最高允许放电温度，最低允许放电温度为电池产品参数，使用人员可以从产品手册获取；不同类型的动力电池的最低允许放电温度设定如下：
表1电池最低允许温度列表
电池类型 磷酸铁锂 三元锂 锰酸锂 钛酸锂
最低允许温度 -20℃ -20℃ -20℃ -40℃
实施例，以磷酸铁锂为例，电动汽车与放电设备做好物理连接、参数配置等准备工作，电动汽车开始放电，放电保护按如下步骤进行：
S1：电动汽车BMS和放电设备交互；本步骤中还包括判断放电电池类型，确定电池的最低允许放电温度和最高允许放电温度；
S2：电动汽车通过放电设备放电；
S31：判断电池当前温度T是否满足15℃＜T≤最高允许放电温度，若是，则进行S41，若否，则进行S32；
S41：计算电池当前放电倍率，并将电池当前放电倍率作为电池目标放电倍率，然后进行S5；电池当前放电倍率计算公式如下：
S32：判断电池当前温度T是否满足0℃＜T≤15℃，若是，则进行S42，若否，则进行S33；
S42：计算电池当前放电倍率，放电设备控制放电倍率在1C的D1倍得到电池目标放电倍率，其中，0＜D1≤1，进行S5；
S33：判断电池当前温度T是否满足最低允许放电温度＜T≤0℃，若是，则进行S43，若否，则进行S7；
S43：计算电池当前放电倍率，放电设备控制放电倍率在1C的D2倍得到电池目标放电倍率，其中，0<D2<1，D1>D2，进行S5；
S5：根据电池目标放电倍率，计算与电池目标放电倍率对应的电池放电单体最高电压保护阈值V1；计算公式如公式(1-1)所示：
V1＝μc·ψ·V0+ΔV (1-1)
式中，μc为电池放电倍率系数，电池放电倍率系数μc根据电池放电倍率Ic进行选择，当0＜Ic＜1时，0.5＜μc≤0.8；1≤Ic＜3时，0.8＜μc≤1；3≤Ic，0＜μc≤0.5；
Ψ为不同温度区间对应的电池放电温度系数，在本实施例中，Ψ1为第一温度区间电池放电温度系数，0.8<Ψ1≤1；Ψ2为第二温度区间电池放电温度系数，0.5＜Ψ2≤0.8；Ψ3为第三温度区间电池放电温度系数，0＜Ψ3≤0.5；
V0为室温下1C倍率放电时各类型电池单体最低放电截止电压值；
ΔV为电池压差值，根据BMS允许的最大单体压差范围取值，在本实施例中，0＜ΔV≤0.8V；
S6：判断电池单体当前最高电压Vmax是否小于等于V1，若是，则进行S7，若否，则进行S2；
S7：结束放电。

Claims (10)

1.一种基于单体最高电压的电动汽车放电保护方法，其特征在于，在电池放电过程中，判断电池当前温度是否处于允许放电的温度区间，否则停止放电，是则计算电池当前放电倍率，根据电池当前温度与电池当前放电倍率，确定电池目标放电倍率，并根据电池目标放电倍率计算电池放电单体最高电压保护阈值V1，当电池单体当前最高电压Vmax小于等于电池放电单体最高电压保护阈值V1时结束放电，否则继续放电。
2.根据权利要求1所述的一种基于单体最高电压的电动汽车放电保护方法，其特征在于，电池目标放电倍率＝电池当前放电倍率×预设倍数，其中，0＜预设倍数≤1。
3.根据权利要求1所述的一种基于单体最高电压的电动汽车放电保护方法，其特征在于，电池放电单体最高电压保护阈值V1的计算公式为：
V1＝μc·ψ·V0+ΔV
式中，μc为电池放电倍率系数，0<μc≤1；Ψ为不同温度区间对应的电池放电温度系数，通过不同温度下电池放电曲线对比得到；V0为室温下1C倍率放电时各类型电池单体最低放电截止电压值；ΔV为电池压差值，电池压差值ΔV根据BMS允许的最大单体压差范围取值。
4.根据权利要求3所述的一种基于单体最高电压的电动汽车放电保护方法，其特征在于，电池压差值ΔV取值区间如下：0＜ΔV≤0.8V。
5.根据权利要求3所述的一种基于单体最高电压的电动汽车放电保护方法，其特征在于，电池放电倍率系数μc根据电池放电倍率Ic进行选择，具体如下：0＜Ic＜1时，0.5＜μc≤0.8；1≤Ic＜3时，0.8＜μc≤1；3≤Ic，0＜μc≤0.5。
6.根据权利要求1所述的一种基于单体最高电压的电动汽车放电保护方法，其特征在于，允许放电的温度区间依次划分有三个，第一温度区间为：第一设定温度T1<电池当前温度T≤最高允许放电温度，第二温度区间为：第二设定温度T2<电池当前温度T≤第一设定温度T1，第三温度区间为：最低允许放电温度<电池当前温度T≤第二设定温度T2，其中，第一设定温度T1>第二设定温度T2。
7.根据权利要求6所述的一种基于单体最高电压的电动汽车放电保护方法，其特征在于，最高允许放电温度通过BMS报文获取。
8.根据权利要求6所述的一种基于单体最高电压的电动汽车放电保护方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1：电动汽车BMS和放电设备交互；
S2：电动汽车通过放电设备放电；
S31：判断电池当前温度T是否处于第一温度区间，若是，则进行S41，若否，则进行S32；
S41：计算电池当前放电倍率，进行S5；
S32：判断电池当前温度T是否处于第二温度区间，若是，则进行S42，若否，则进行S33，其中T2<T1；
S42：计算电池当前放电倍率，放电设备控制电池当前放电倍率在1C的预设倍数D1内，得到电池目标放电倍率，其中，0＜D1≤1，进行S5；
S33：判断电池当前温度T是否处于第三温度区间，若是，则进行S43，若否，则进行S7；
S43：计算电池当前放电倍率，放电设备控制电池当前放电倍率在1C的预设倍数D2内，得到电池目标放电倍率，其中，0<D2<1，D1>D2，进行S5；
S5：根据电池目标放电倍率，计算与电池目标放电倍率对应的电池放电单体最高电压保护阈值V1；
S6：判断电池单体当前最高电压Vmax是否小于等于V1，若是，则进行S7，若否，则进行S2；
S7：结束放电。
9.根据权利要求8所述的一种基于单体最高电压的电动汽车放电保护方法，其特征在于，与划分的三个温度区间对应的电池放电温度系数包括：
Ψ1为第一温度区间电池放电温度系数，0.8<Ψ1≤1；
Ψ2为第二温度区间电池放电温度系数，0.5＜Ψ2≤0.8；
Ψ3为第三温度区间电池放电温度系数，0＜Ψ3≤0.5；
第一设定温度T1＝15℃，第二设定温度T2＝0℃。
10.根据权利要求8所述的一种基于单体最高电压的电动汽车放电保护方法，其特征在于，步骤S1中还包括判断放电电池种类。
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Address after: 710065 R&D Building E206-2, E Building, No. 211 Tiangu Eighth Road, Xi'an High-tech Zone, Shaanxi Province

Applicant after: XI'AN TGOOD INTELLIGENT CHARGING TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Address before: 710077 R & D building 101, 102-2, C science and Technology Industrial Park, 211 Tiangu Road, Xi'an, Shaanxi

Applicant before: XI'AN TGOOD INTELLIGENT CHARGING TECHNOLOGY Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
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TR01 Transfer of patent right
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Effective date of registration: 20201202

Address after: Room 101, building a, building 6, digital Economic Industrial Park, No. 201, Pufeng Road, hi tech Zone, Xi'an City, Shaanxi Province

Patentee after: Xi'an teride lingchong New Energy Technology Co.,Ltd.

Address before: 710065 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

Patentee before: Xi'an TGOOD Intelligent Charging Technology Co.,Ltd.

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
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Application publication date: 20180508

Assignee: Xi'an TGOOD Intelligent Charging Technology Co.,Ltd.

Assignor: Xi'an teride lingchong New Energy Technology Co.,Ltd.

Contract record no.: X2021370010006

Denomination of invention: A method of electric vehicle discharge protection based on maximum voltage of single unit

Granted publication date: 20191213

License type: Common License

Record date: 20210129

CP01 Change in the name or title of a patent holder
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Address after: Room 101, building a, building 6, digital Economic Industrial Park, 201 Pufeng Road, high tech Zone, Xi'an, Shaanxi 710003

Patentee after: Xi'an telingchong New Energy Technology Co.,Ltd.

Address before: Room 101, building a, building 6, digital Economic Industrial Park, 201 Pufeng Road, high tech Zone, Xi'an, Shaanxi 710003

Patentee before: Xi'an teride lingchong New Energy Technology Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right
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Effective date of registration: 20230314

Address after: 710000 Room 309, building a, building 6, digital economy industrial park, No. 201, Pufeng Road, high tech Zone, Xi'an, Shaanxi Province

Patentee after: Xi'an lingchong chuangxiang New Energy Technology Co.,Ltd.

Address before: Room 101, building a, building 6, digital Economic Industrial Park, 201 Pufeng Road, high tech Zone, Xi'an, Shaanxi 710003

Patentee before: Xi'an telingchong New Energy Technology Co.,Ltd.