CN109980710B

CN109980710B - 一种插电式复合电源车的充电系统以及充电控制方法

Info

Publication number: CN109980710B
Application number: CN201711463947.6A
Authority: CN
Inventors: 李晓菲; 游祥龙; 赵宇斌
Original assignee: Zhengzhou Yutong Bus Co Ltd
Current assignee: Yutong Bus Co Ltd
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2020-10-02
Anticipated expiration: 2037-12-28
Also published as: CN109980710A

Abstract

本发明涉及一种插电式复合电源车的充电系统以及充电控制方法，当电池管理系统向车载充电机请求恒流充电模式充电时，确定电池管理系统向车载充电机的第一请求电压；根据电池管理系统向充电机请求恒压充电模式时的第二请求电压和第二请求电流，确定充电机对车载充电机的输出功率；根据充电机对车载充电机的输出功率、车载充电机的功率比例系数及第一请求电压，确定电池管理系统向车载充电机的第一请求电流；车载充电机按照第一请求电压和第一请求电流对动力电池进行恒流模式充电。在本发明中，通过确定电池管理系统向车载充电机的请求电流，电池管理系统向车载充电机的请求功率不会超出充电机的最大输出功率，可以适用于各种不同规格的充电机。

Description

一种插电式复合电源车的充电系统以及充电控制方法

技术领域

本发明涉及一种插电式复合电源车的充电系统以及充电控制方法，属于插电式汽车充电技术领域。

背景技术

目前国家大力发展新能源汽车，市场新能源汽车数量越来越多，其中复合电源插电式车辆也占了相当的比例。动力电池作为重要组成部分，对整车动力性和经济性起着至关重要的作用。为保证动力电池的性能和使用寿命，需要定期的对电池满充电以保证单体的一致性和电池核电状态(SOC)的校准。

现有电动汽车的充电方式都是基于电池和充电机之间的直接匹配，参照的标准为GB/T 27930-2011和GB/T 27930-2015，流程相对比较简单。当电池管理系统(BMS)请求电流大于充电机电流时，充电机也会以自身最大能力进行输出，不会出现因请求电流大于充电机最大输出而不能充电的情况。而插电式复合电源车辆充电涉及动力电池、车载充电机(DC-DC)、充电机的三方匹配，如何请求电流才能保证针对市场上各种不同规格的直流充电桩都能正常充电就显得尤为重要。在插电式复合电源车辆的充电过程，电池会跟车载充电机(DC-DC)发送一个请求功率，同时跟充电机请求一个恒压充电模式，意在使充电机实时根据负载需求提供充电功率。车载充电机(DC-DC)在中间起到一个将充电机端输出功率降压输入给电池的作用。当电池给车载充电机(DC-DC)的请求功率大于充电机最大输出能力时，充电机输出电压将瞬间被拉低，不能保证正常的稳压模式，同时车载充电机(DC-DC)也会因输入端功率不够停止工作，充电流程将被迫终止。

因为市面上存在很多不同规格的充电机，大到几百千瓦，小到几千瓦，所以不能定出一个确定的电流值来请求，因为这个值有可能针对部分充电桩来说太大，超出负载不能充电，也可能会对部分充电桩来说太小，导致最终充电时间过长。所以制定一个动态电流请求策略以应对不同规格的充电桩显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种插电式复合电源车的充电系统以及充电控制方法，用于解决插电式复合电源车辆的请求充电电流不能适用不同规格充电机的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种插电式复合电源车的充电控制方法，包括以下方案：

方法方案一：步骤如下：

当电池管理系统向车载充电机请求恒流充电模式充电时，确定电池管理系统向车载充电机的第一请求电压；

根据电池管理系统向充电机请求恒压充电模式时的第二请求电压和第二请求电流，确定充电机对车载充电机的输出功率；

根据充电机对车载充电机的输出功率、车载充电机的功率比例系数以及第一请求电压，确定电池管理系统向车载充电机的第一请求电流；

车载充电机按照第一请求电压和第一请求电流对动力电池进行恒流模式充电。

方法方案二：在方法方案一的基础上，还包括第二请求电流不小于充电机的最大输出电流。

方法方案三：在方法方案二的基础上，还包括判断第一请求电流是否大于动力电池相对应的可充电电流，所述可充电电流为固有参数，若大于动力电池相对应的可充电电流，则更新第一请求电流为所述动力电池相对应的可充电电流。

方法方案四：在方法方案三的基础上，第一请求电流的计算公式为：

I＝min{i,(k*U′*I_max)/U}

其中，I为第一请求电流，i为动力电池相对应的可充电电流，k为车载充电机的功率比例系数，U′为第二请求电压，I_max为充电机的最大输出电流，U为第一请求电压。

方法方案五：在方法方案一、二、三或四的基础上，所述第一请求电压为动力电池上限电压。

本发明还提供了一种插电式复合电源车的充电系统，包括以下方案：

系统方案一：包括处理器和存储器，所述处理器用于处理存储在所述存储器中的指令以实现如下方法：

系统方案二：在系统方案一的基础上，所述处理器还用于处理存储在所述存储器中的指令以实现如下方法：

第二请求电流不小于充电机的最大输出电流。

系统方案三：在系统方案二的基础上，所述处理器还用于处理存储在所述存储器中的指令以实现如下方法：

判断第一请求电流是否大于动力电池相对应的可充电电流，所述可充电电流为固有参数，若大于动力电池相对应的可充电电流，则更新第一请求电流为所述动力电池相对应的可充电电流。

系统方案四：在系统方案三的基础上，第二请求电流的计算公式为：

I＝min{i,(k*U′*I_max)/U}

系统方案五：在系统方案一、二、三或四的基础上，所述第一请求电压为动力电池上限电压。

本发明的有益效果是：

电池管理系统向车载充电机请求恒流充电模式时，根据电池管理系统向车载充电机的第一请求电压、车载充电机的功率比例系数以及电池管理系统向充电机请求恒压充电模式时的第二请求电压和第二请求电流，来确定电池管理系统向车载充电机的第一请求电流，此时电池管理系统向车载充电机的请求功率不会超出充电机的最大输出功率，可以适用于各种不同规格的充电机。

进一步的，由于第二请求电流不小于充电机的最大输出电流，充电机按照最大输出电流给车载充电机充电，相应提高了车载充电机对动力电池的充电功率，在匹配不同规格的充电机的同时，动力电池的充电电流较大，缩短了充电时间。

进一步的，在确定电池管理系统向车载充电机的请求电流时，还会综合考虑动力电池电芯的充电能力，有效避免了损坏动力电池电芯。

附图说明

图1是本发明插电式复合电源车的充电系统的结构示意图；

图2是本发明插电式复合电源车的充电控制方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

本发明提供了一种插电式复合电源车的充电系统，可匹配客户不同规格充电机的正常充电，且能以可匹配的最大电流进行充电，保证充电时间最少。该充电系统的结构示意图如图1所示，包括动力电池、电池管理系统、车载充电机(DC-DC)和充电机。在充电过程中，该充电系统主要涉及动力电池、车载充电机(DC-DC)和充电机的三方匹配，通过电池管理系统(BMS)向车载充电机(DC-DC)请求恒流充电模式，请求电压为第一请求电压，请求电流为第一请求电流；向充电机请求恒压充电模式，请求电压为第二请求电压，请求电流为第二请求电流，充电机和车载充电机(DC-DC)根据请求进行响应，以实现一种插电式复合电源车的充电控制方法，其流程图如图2所示，具体包括以下步骤：

(1)电池管理系统通过整车CAN网络与车载充电机进行通信，电池管理系统向车载充电机请求恒流充电模式充电，确定电池管理系统向车载充电机的第一请求电压U。

在本实施例中，第一请求电压为动力电池上限电压，为电池单体上限电压乘以串数。

(2)电池管理系统BMS通过充电CAN网络与充电机进行通信，并向充电机请求恒压充电模式，请求电压为第二请求电压U′，请求电流值为第二请求电流I′。

其中，第二请求电压U′已知，为车载充电机DC-DC处于最佳转换效率时的工作电压。恒压模式主要还是根据负载的需求决定输出，为保证足够的功率转化，第二请求电流I′不小于充电机最大输出电流I_max，以保证充电机有足够的功率输出。

(3)在恒压模式下，充电机根据电池管理系统BMS的请求，给车载充电机DC-DC输送功率。

根据GB/T 27930-2011和GB/T 27930-2015，充电机会给出自身的最大输出能力报文CML，以便于估算剩余充电时间。其中，报文CML的第5、6个字节代表充电机的最大输出电流，设定该最大充电电流为I_max，该I_max值已知，由充电机自身参数决定。在本实施例中，表1给出了PGN2048充电机的CML报文格式内容。

表1

起始字节或位	长度	SPN	SPN定义	发送选项
					1	2字节	2824	最高输出电压(V)	必须项
3	2字节	2825	最低输出电压(V)	必须项
					5	2字节	2826	最大输出电流(A)	必须项
7	2字节	2827	最小输出电流(A)	必须项

在本实施例中，为保证充电机有足够的功率输出，第二请求电流I′＝I_max，此时充电机按照最大输出电流输出，输出功率P′的计算公式为：

P′＝U′*I_max

(4)根据充电机对车载充电机DC-DC的输送功率、车载充电机的功率比例系数以及电池管理系统向车载充电机的第一请求电压，确定电池管理系统向车载充电机请求充电时的第一请求电流。

具体的，车载充电机DC-DC需要将充电机输出功率降压输入给动力电池(电池端电压较低，小于充电机的最小输出电压)，在给动力电池充电过程中充电机输出存在损耗，车载充电机DC-DC存在转换效率，所以在计算功率转换时要适当乘以车载充电机的功率比例系数k(预留误差区间)。车载充电机的功率比例系数k为已知量，可根据充电机和车载充电机DC-DC的充电数据制定出，也可以根据车载充电机DC-DC的型号来确定。

此时，车载充电机DC-DC对动力电池的充电功率P的计算公式为：

P＝k*P′

又因为电池管理系统向车载充电机DC-DC请求恒流充电模式，设第一请求电压为U，设第一请求电流为I，根据请求功率P＝U*I，此时有：

P＝k*P′＝k*U′*I_max＝U*I

可得出第一请求电流I的表达式为：

I＝(k*U′*I_max)/U

另外，动力电池电芯在不同的温度和SOC值时，都有一个相对应的可充电电流i，可充电电流i为一个固有数值，代表此时的电芯充电能力，由电池供应商给出数据。为了防止充电电流过大时会损坏动力电池电芯，当动力电池电芯当前允许充电电流值i较大时，最终的第一请求电流I＝(k*U′*I_max)/U；当动力电池电芯当前允许充电电流值i较小时，最终的第一请求电流I＝i。

综上所述，最终计算出的电池管理系统向车载充电机DC-DC的第一请求电流I的表达式为：

I＝min{i,(k*U′*I_max)/U}

(5)根据电池管理系统的充电请求，车载充电机DC-DC按照恒流充电模式对动力电池进行充电，充电电流为步骤(4)中计算出的第一请求电流I，充电电压为第一请求电压。

在本发明中，车载充电机DC-DC按照最终计算出来的第一请求电流值给动力电池进行充电，既考虑了电池电芯的最大充电能力，又可以匹配市场上不同规格的充电机，且以可匹配的最大电流进行充电，保证了充电时间最少。

Claims

1.一种插电式复合电源车的充电控制方法，其特征在于，步骤如下：

车载充电机按照第一请求电压和第一请求电流对动力电池进行恒流模式充电；

所述功率比例系数为功率转换效率。

2.根据权利要求1所述的插电式复合电源车的充电控制方法，其特征在于，第二请求电流不小于充电机的最大输出电流。

3.根据权利要求2所述的插电式复合电源车的充电控制方法，其特征在于，还包括判断第一请求电流是否大于动力电池相对应的可充电电流，所述可充电电流为固有参数，若大于动力电池相对应的可充电电流，则更新第一请求电流为所述动力电池相对应的可充电电流。

4.根据权利要求3所述的插电式复合电源车的充电控制方法，其特征在于，第一请求电流的计算公式为：

I＝min{i,(k*U′*I_max)/U}

5.根据权利要求1-4中任一项所述的插电式复合电源车的充电控制方法，其特征在于，所述第一请求电压为动力电池上限电压。

6.一种插电式复合电源车的充电系统，其特征在于，包括处理器和存储器，所述处理器用于处理存储在所述存储器中的指令以实现如下方法：

所述功率比例系数为功率转换效率。

7.根据权利要求6所述的插电式复合电源车的充电系统，其特征在于，所述处理器还用于处理存储在所述存储器中的指令以实现如下方法：

第二请求电流不小于充电机的最大输出电流。

8.根据权利要求7所述的插电式复合电源车的充电系统，其特征在于，所述处理器还用于处理存储在所述存储器中的指令以实现如下方法：

9.根据权利要求8所述的插电式复合电源车的充电系统，其特征在于，第二请求电流的计算公式为：

I＝min{i,(k*U′*I_max)/U}

10.根据权利要求6-9中任一项所述的插电式复合电源车的充电系统，其特征在于，所述第一请求电压为动力电池上限电压。