CN108357368A - 一种新能源汽车动力电池系统的安全诊断监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源汽车动力电池系统的安全诊断监控方法，包括如下步骤：VCU计算出电机系统，电空调系统，电加热系统等高压零部件的功率消耗总量；根据零部件本身的误差范围，计算出当前工况下系统消耗的功率值范围；BCU通过动力电池的电压及电流信号，计算出当前工况下，动力电池的功率；VCU在当前工况下对BCU进行校验，若BCU所计算得出的功率曲线超出VCU计算得出的功率曲线范围，则VCU判定动力电池系统出现故障，进行扭矩及功率限制，同时通过仪表进行报警。本发明的有益效果：本发明能够结合整车其他系统的信号，对动力电池的输出进行校验，能够提升动力电池的诊断精度，提高动力电池及人身的安全性。

Description

一种新能源汽车动力电池系统的安全诊断监控方法

技术领域

本发明涉及动力电池安全诊断技术领域，具体来说，涉及一种新能源汽车动力电池系统的安全诊断监控方法。

背景技术

现有的纯电动新能源汽车主要依靠VCU（整车控制器），和BMS（电池管理系统）共同进行系统的诊断及处理；BMS负责动力电池的监控及诊断，VCU负责除动力电池外其他系统及零部件的诊断。

VCU没有针对动力电池系统的安全诊断监控，动力电池的安全诊断主要依靠BMS，但BMS不监控整车工况和相关系统的状态，只能根据电池包内部的电压、电流、温度、绝缘阻值等信息对动力电池进行诊断；而为了保证BMS的诊断不误判，BMS通常会放宽某些诊断的判断条件，只有出现较明显的异常时，BMS才会判定为故障并进行处理；有时为了避免误判而放宽的诊断阀值，会错失最佳的诊断和处理时机，延误了故障判定的最佳时机，可能会加速零部件的损坏及危害到人身安全。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种新能源汽车动力电池系统的安全诊断监控方法，能够克服现有技术的上述不足。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种新能源汽车动力电池系统的安全诊断监控方法，包括如下步骤：

S1：整车控制器VCU通过传感器反馈的油门踏板信号、高压零部件的电压、电流信号，计算出高压零部件的功率消耗总量；

S2：根据零部件本身的误差范围，计算出当前工况下系统消耗的功率值范围；

S3：电池控制器BCU通过动力电池的电压及电流信号，计算出当前工况下，动力电池的功率；和

S4：所述的VCU在当前工况下对所述BCU进行校验，若所述BCU所计算得出的功率曲线超出所述VCU计算得出的功率曲线范围，则所述VCU判定动力电池系统出现故障，进行扭矩及功率限制，同时通过仪表进行报警。

进一步的，在步骤S1中，所述高压零部件包括电机系统、电空调系统、电加热系统。

进一步的，在步骤S1中，所述功率消耗总量的计算步骤如下：

S1.1：所述VCU通过当前油门踏板信号值，计算出当前扭矩值，通过以下公式得出电机消耗功率：

电机功率：P1=F*n/9549；

其中，P1：电机功率，单位Kw；F：电机输出扭矩，单位N·m；n：电机转速，单位rpm；

S1.2：VCU通过EAS的输入电压与输入电流，计算得出EAS消耗的功率，通过以下公式得出EAS消耗功率：

EAS功率：P2=U1*I1；

其中：P2：EAS消耗功率，单位Kw；U1：EAS电压，单位V；I1：EAS电流，单位A；

S1.3：VCU通过PTC的输入电压与输入电流，计算得出PTC消耗的功率，通过以下公式得出PTC消耗功率：

PTC功率：P3=U2*I2；

其中：P3：PTC消耗功率，单位Kw；U2：PTC电压，单位V；I2：PTC电流，单位A；

S1.4：VCU通过DC/DC的输入电压与输入电流，计算得出DC/DC消耗的功率，通过以下公式得出DC/DC消耗功率：

DC/DC功率：P4=U3*I3；

其中：P4：DC/DC消耗功率，单位Kw；U3：DC/DC电压，单位V；I3：DC/DC电流，单位A；

S1.5：整车系统消耗的功率P'为：P'=P1+P2+P3+P4。

进一步的，在步骤S3中，还应包括如下步骤：

S3.1：所述BCU通过监控动力电池电压值与电流值，计算动力电池的输出功率，公式如下：

动力电池输出功率：P=U3*I3；

S3.2：所述BCU将功率信号输出给所述VCU。

进一步的，在步骤S4中，还应包括如下步骤：

S4.1：所述VCU根据整车系统消耗的功率P'=P1+P2+P3+P4及各零部件的合理偏移值，生成整车消耗功率的边界曲线；和

S4.2：当动力电池输出功率P在曲线范围外时，VCU判定动力电池系统输出不正常。

本发明的有益效果：本发明能够结合整车其他系统的信号，对动力电池的输出进行校验，能够提升动力电池的诊断精度，提高动力电池及人身的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例所述的一种新能源汽车动力电池系统的安全诊断监控方法的整车消耗功率的边界曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，根据本发明实施例所述的一种新能源汽车动力电池系统的安全诊断监控方法，包括如下步骤：

S1：整车控制器VCU通过传感器反馈的油门踏板信号、高压零部件的电压、电流信号，计算出高压零部件的功率消耗总量；

S2：根据零部件本身的误差范围，计算出当前工况下系统消耗的功率值范围；

S3：电池控制器BCU通过动力电池的电压及电流信号，计算出当前工况下，动力电池的功率；和

S4：所述的VCU在当前工况下对所述BCU进行校验，若所述BCU所计算得出的功率曲线超出所述VCU计算得出的功率曲线范围，则所述VCU判定动力电池系统出现故障，进行扭矩及功率限制，同时通过仪表进行报警。

在一具体实施例中，在步骤S1中，所述高压零部件包括电机系统、电空调系统、电加热系统。

在一具体实施例中，在步骤S1中，所述功率消耗总量的计算步骤如下：

S1.1：所述VCU通过当前油门踏板信号值，计算出当前扭矩值，通过以下公式得出电机消耗功率：

电机功率：P1=F*n/9549；

其中，P1：电机功率，单位Kw；F：电机输出扭矩，单位N·m；n：电机转速，单位rpm；

S1.2：VCU通过EAS的输入电压与输入电流，计算得出EAS消耗的功率，通过以下公式得出EAS消耗功率：

EAS功率：P2=U1*I1；

其中：P2：EAS消耗功率，单位Kw；U1：EAS电压，单位V；I1：EAS电流，单位A；

S1.3：VCU通过PTC的输入电压与输入电流，计算得出PTC消耗的功率，通过以下公式得出PTC消耗功率：

PTC功率：P3=U2*I2；

其中：P3：PTC消耗功率，单位Kw；U2：PTC电压，单位V；I2：PTC电流，单位A；

S1.4：VCU通过DC/DC的输入电压与输入电流，计算得出DC/DC消耗的功率，通过以下公式得出DC/DC消耗功率：

DC/DC功率：P4=U3*I3；

其中：P4：DC/DC消耗功率，单位Kw；U3：DC/DC电压，单位V；I3：DC/DC电流，单位A；

S1.5：整车系统消耗的功率P'为：P'=P1+P2+P3+P4。

在一具体实施例中，在步骤S3中，还应包括如下步骤：

S3.1：所述BCU通过监控动力电池电压值与电流值，计算动力电池的输出功率，公式如下：

动力电池输出功率：P=U3*I3；

S3.2：所述BCU将功率信号输出给所述VCU。

在一具体实施例中，在步骤S4中，还应包括如下步骤：

S4.1：所述VCU根据整车系统消耗的功率P'=P1+P2+P3+P4及各零部件的合理偏移值，生成整车消耗功率的边界曲线；和

S4.2：当动力电池输出功率P在曲线范围外时，VCU判定动力电池系统输出不正常。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。

在具体使用时，根据本发明所述的电池系统安全监控诊断方法，其诊断流程如下：

首先VCU通过传感器反馈的油门踏板信号、高压零部件的电压、电流信号，计算出电机系统，电空调系统，电加热系统等高压零部件的功率消耗总量，根据零部件本身的误差范围，计算出当前工况下系统消耗的功率值范围；其次，BCU（电池控制器）通过动力电池的电压及电流信号，计算出当前工况下，动力电池的功率；最后，VCU在当前工况下对BCU进行校验，若BCU所计算得出的功率曲线超出VCU计算得出的功率曲线范围，则VCU判定动力电池系统出现故障，进行扭矩及功率限制，同时通过仪表进行报警，反之，则判定动力电池系统工作正常。

本发明所述的VCU监控信号包括油门踏板信号、电机转速信号、EAS（空调压缩机）电压、EAS（空调压缩机）电流、DC/DC（直流-直流变换器）、PTC（电机热器）电压和PTC（电机热器）电流。

本发明所述的功率消耗总量的计算过程如下：

首先VCU通过当前油门踏板信号值，计算出当前扭矩值，通过以下公式得出电机消耗功率：电机功率：P1=F*n/9549，其中，P1：电机功率，单位Kw；F：电机输出扭矩，单位N·m；n：电机转速，单位rpm；然后VCU通过EAS的输入电压与输入电流，计算得出EAS消耗的功率，通过以下公式得出EAS消耗功率：EAS功率：P2=U1*I1；其中：P2：EAS消耗功率，单位Kw；U1：EAS电压，单位V；I1：EAS电流，单位A；其次，VCU通过PTC的输入电压与输入电流，计算得出PTC消耗的功率，通过以下公式得出PTC消耗功率：PTC功率：P3=U2*I2；其中：P3：PTC消耗功率，单位Kw；U2：PTC电压，单位V；I2：PTC电流，单位A；再然后VCU通过DC/DC的输入电压与输入电流，计算得出DC/DC消耗的功率，通过以下公式得出DC/DC消耗功率：DC/DC功率：P4=U3*I3；其中：P4：DC/DC消耗功率，单位Kw；U3：DC/DC电压，单位V；I3：DC/DC电流，单位A；最后得出整车系统消耗的功率P'为：P'=P1+P2+P3+P4。

本发明所述的BCU监控信号包括动力电池输出电压和动力电池输出电流，BCU通过监控动力电池电压值与电流值，计算动力电池的输出功率，公式如下：动力电池输出功率：P=U3*I3，然后BCU再将功率信号输出给VCU；VCU根据整车系统消耗的功率P'=P1+P2+P3+P4及各零部件的合理偏移值，生成整车消耗功率的边界曲线，当动力电池输出功率P在曲线范围外时，VCU判定动力电池系统输出不正常，进行限扭与限功率，反之，则判定动力电池系统输出正常。

综上所述，本发明能够结合整车其他系统的信号，对动力电池的输出进行校验，能够提升动力电池的诊断精度，提高动力电池及人身的安全性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种新能源汽车动力电池系统的安全诊断监控方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：整车控制器VCU通过传感器反馈的油门踏板信号、高压零部件的电压、电流信号，计算出高压零部件的功率消耗总量；

S2：根据零部件本身的误差范围，计算出当前工况下系统消耗的功率值范围；

S3：电池控制器BCU通过动力电池的电压及电流信号，计算出当前工况下，动力电池的功率；和

S4：所述的VCU在当前工况下对所述BCU进行校验，若所述BCU所计算得出的功率曲线超出所述VCU计算得出的功率曲线范围，则所述VCU判定动力电池系统出现故障，进行扭矩及功率限制，同时通过仪表进行报警。

2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车动力电池系统的安全诊断监控方法，其特征在于，在步骤S1中，所述高压零部件包括电机系统、电空调系统、电加热系统。

3.根据权利要求2所述的一种新能源汽车动力电池系统的安全诊断监控方法，其特征在于，在步骤S1中，所述功率消耗总量的计算步骤如下：

S1.1：所述VCU通过当前油门踏板信号值，计算出当前扭矩值，通过以下公式得出电机消耗功率：

电机功率：P1=F*n/9549；

其中，P1：电机功率，单位Kw；F：电机输出扭矩，单位N·m；n：电机转速，单位rpm；

S1.2：VCU通过EAS的输入电压与输入电流，计算得出EAS消耗的功率，通过以下公式得出EAS消耗功率：

EAS功率：P2=U1*I1；

其中：P2：EAS消耗功率，单位Kw；U1：EAS电压，单位V；I1：EAS电流，单位A；

S1.3：VCU通过PTC的输入电压与输入电流，计算得出PTC消耗的功率，通过以下公式得出PTC消耗功率：

PTC功率：P3=U2*I2；

其中：P3：PTC消耗功率，单位Kw；U2：PTC电压，单位V；I2：PTC电流，单位A；

S1.4：VCU通过DC/DC的输入电压与输入电流，计算得出DC/DC消耗的功率，通过以下公式得出DC/DC消耗功率：

DC/DC功率：P4=U3*I3；

其中：P4：DC/DC消耗功率，单位Kw；U3：DC/DC电压，单位V；I3：DC/DC电流，单位A；

S1.5：整车系统消耗的功率P'为：P'=P1+P2+P3+P4。

4.根据权利要求1所述的一种新能源汽车动力电池系统的安全诊断监控方法，其特征在于，在步骤S3中，还应包括如下步骤：

S3.1：所述BCU通过监控动力电池电压值与电流值，计算动力电池的输出功率，公式如下：

动力电池输出功率：P=U3*I3；

S3.2：所述BCU将功率信号输出给所述VCU。

5. 根据权利要求1所述的一种新能源汽车动力电池系统的安全诊断监控方法，其特征在于，在步骤S4中，还应包括如下步骤：

S4.1：所述VCU根据整车系统消耗的功率P'=P1+P2+P3+P4及各零部件的合理偏移值，生成整车消耗功率的边界曲线；和

S4.2：当动力电池输出功率P在曲线范围外时，VCU判定动力电池系统输出不正常。