CN111361449B - 一种电动汽车及其充电控制方法与系统 - Google Patents

Abstract

本公开提出了一种电动汽车及其充电控制方法与系统，该充电控制方法通过获取电动汽车从起点到终点的去程行驶过程中各里程段的能耗、车辆倾角以及速度，并根据电动汽车的重量和去程行驶过程中各里程段的能耗、车辆倾角以及速度，计算电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率，进而可根据电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率计算电动汽车在返程行驶过程中的最大预算回馈电量，从而根据最大预算回馈电量获取电动汽车的最大充电量，并根据最大充电量控制电动汽车的充电过程，无需人工控制，智能化程度高且可靠性强。

Description

一种电动汽车及其充电控制方法与系统

技术领域

本公开涉及车辆技术领域，尤其涉及一种电动汽车及其充电控制方法与系统。

背景技术

近几年来，电动汽车因其噪音低、零排放、能量利用率高等优点成为人们出行的主要交通工具。随着电动汽车逐步市场化、全球化，电动汽车不可避免地需要适应在山地丘陵地带正常运营，纵观世界地质地貌，中国有90％为山地丘陵地带，全球有75％为山地丘陵地带，而山地丘陵地带地质环境复杂，电动汽车充电问题十分明显，主要原因为山地丘陵地带如果车辆充满电则可能造成因回馈充电造成电池过充的危险。

为解决这一问题，现有技术主要采用以下两种方案：第一种为人为控制充电电量，即当电池SOC增加至限值后人为终止充电过程；第二种为在车上设置功能按键，充电前按下该按键，当动力电池SOC到达一定值之后系统自动终止充电过程，防止单节电压过高对电池造成损坏。

然而，由于上述两种方案需要人为干涉充电过程，因此当充电工忙于他事，疏忽大意忘记监视充电过程或者忘记按充电限制按键时，车辆将无法限制充电电量，无法在长下坡地段行驶实现有效的电制动，有安全隐患，因此其智能化程度低，可靠性差。

综上所述，现有的电动汽车高山充电方法存在智能化程度低和可靠性差的问题。

发明内容

本公开的目的在于提供一种电动汽车及其充电控制方法与系统，以解决现有的电动汽车高山充电方法存在智能化程度低和可靠性差的问题。

本公开是这样实现的，本公开第一方面提供一种电动汽车的充电控制方法，所述充电控制方法包括：

获取所述电动汽车从起点到终点的去程行驶过程中各里程段的能耗、车辆倾角以及速度；

获取所述电动汽车的重量，并根据所述电动汽车的重量和所述去程行驶过程中各里程段的能耗、车辆倾角以及速度，计算所述电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率；

根据所述电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率计算所述电动汽车在返程行驶过程中的最大预算回馈电量；

根据所述最大预算回馈电量获取所述电动汽车的最大充电量，并根据所述最大充电量控制所述电动汽车的充电过程。

本公开第二方面提供一种电动汽车的充电控制系统，所述充电控制系统包括：电池管理器和整车控制器以及充电设备；

所述电池管理器用于获取所述电动汽车从起点到终点的去程行驶过程中各里程段的能耗；

所述整车控制器用于获取所述电动汽车从起点到终点的去程行驶过程中各里程段的车辆倾角以及速度；所述整车控制器还用于获取所述电动汽车的重量，并根据所述电动汽车的重量和所述去程行驶过程中各里程段的能耗、车辆倾角以及速度，计算所述电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率；以及根据所述电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率计算所述电动汽车在返程行驶过程中的最大预算回馈电量；

所述电池管理器还用于根据所述最大预算回馈电量获取所述电动汽车的最大充电量，并将所述最大充电量反馈给所述充电设备，以便于所述充电设备根据所述最大充电量控制所述电动汽车的充电过程。

本公开第三方面提供一种电动汽车，所述电动汽车包括第二方面所述的充电控制系统。

本公开提出了一种电动汽车及其充电控制方法与系统，该充电控制方法通过获取电动汽车从起点到终点的去程行驶过程中各里程段的能耗、车辆倾角以及速度，并根据电动汽车的重量和去程行驶过程中各里程段的能耗、车辆倾角以及速度，计算电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率，进而可根据电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率计算电动汽车在返程行驶过程中的最大预算回馈电量，从而根据最大预算回馈电量获取电动汽车的最大充电量，并根据最大充电量控制电动汽车的充电过程，无需人工控制，智能化程度高且可靠性强。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开一种实施例提供的电动汽车的充电控制方法的流程示意图；

图2是本公开一种实施例提供的电动汽车的充电控制方法中电动汽车的工作路况示意图；

图3是本公开一种实施例提供的电动汽车的充电控制方法中电动汽车的在重力下做功的示意图；

图4是本公开一种实施例提供的电动汽车的充电控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本公开的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本公开进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本公开，并不用于限定本公开。

为了说明本公开的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

本公开实施例提供一种电动汽车的充电控制方法，如图1所示，该充电控制方法包括：

步骤S11：获取所述电动汽车从起点到终点的去程行驶过程中各里程段的能耗、车辆倾角以及速度。

其中，在本公开实施例中，如图2所示，假设电动汽车的去程行驶起点为设置有A充电柜的位置，终点为设置有B充电柜的位置，并且具有A充电柜的起点与具有B充电柜的终点之间的距离很远，即电动汽车从具有A充电柜的起点行驶到具有B充电柜的终点是一段长途行程时，在电动汽车从起点到终点的去程行驶过程中，电动汽车在各里程段的能耗p_顺、车辆倾角θ以及速度ν将被实时记录。

需要说明的是，在本公开实施例中，各里程段指的是电动汽车从起点行驶到终点，或者从终点行驶到起点的过程中各个路段内，该各个路段可以每一公里为一里程段，也可以每两公里为一里程段，此处不做具体限制。

步骤S12：获取所述电动汽车的重量，并根据所述电动汽车的重量和所述去程行驶过程中各里程段的能耗、车辆倾角以及速度，计算所述电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率。

其中，在本公开实施例中，由于电动汽车在行驶过程中会消耗能量，因此在电动汽车从起点行驶到终点的过程中，电动汽车将会消耗一定的能量，该消耗的能量将以电量消耗的形式体现，即电动汽车在从起点行驶到终点的过程中，电动汽车的动力电池的电量将会不断减少，因此为了防止电动汽车在返程时发生电量消耗殆尽而无法正常工作的情况，需要在终点对电动汽车进行充电。

然而，由于电动汽车从起点行驶到终点的过程中，其具有爬坡行驶的工况，而当其从终点返回起点时，该爬坡行驶工况将为下坡行驶工况，由于电动汽车在下坡行驶工作中会产生制动回馈电量，因此为了防止该制动回馈电量使得电动汽车的动力电池发生过充现象，需要计算电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率，该返程行驶过程中各里程段的充电功率为制动回馈充电功率，并且计算得到的各里程段的充电功率为预算充电功率，即预先计算出来，防止电动汽车在返程过程中发生回馈电量使得动力电池过充时的充电功率，而电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率即为当电动汽车从终点行驶到起点的过程中，实时路况对应的各里程段的回馈充电功率。

具体的，可获取电动汽车的重量m，并根据电动汽车的重量m和去程行驶过程中各里程段的能耗p_顺、车辆倾角θ以及速度ν，计算电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率p_回。

进一步地，作为本公开一种实施方式，步骤S12中根据所述电动汽车的重量和所述去程行驶过程中各里程段的能耗、车辆倾角以及速度，计算所述电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率具体为：

根据所述电动汽车的重量和所述去程行驶过程中各里程段的车辆倾角以及速度计算所述去程行驶过程中各里程段的重力功率，并根据所述去程行驶过程中各里程段的重力功率和所述去程行驶过程中各里程段的能耗计算所述电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率。

其中，在本公开实施例中，具体实施时，结合图3的分析图可以计算得到，电动汽车在去程行驶过程中各里程段的重力功率为p_重＝νmgsinθ。当计算得到电动汽车在去程行驶过程中各里程段的重力功率p_重后，便可根据该各里程段的重力功率p_重和去程行驶过程中各里程段的能耗p_顺计算电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率p_回。

进一步地，作为本公开一种实施方式，步骤S12中根据所述去程行驶过程中各里程段的重力功率和所述去程行驶过程中各里程段的能耗计算所述电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率具体为：

其中，在本公开实施例中，当计算得到电动汽车在去程行驶过程中各里程段的重力功率p_重后，首先根据去程行驶过程中各里程段的能耗p_顺和该程行驶过程中各里程段的重力功率p_重计算去程行驶过程中各里程段的摩擦力瞬时功率p_磨，该摩擦力瞬时功率p_磨的计算公式为p_磨＝p_顺-νmgsinθ。

当根据上述公式计算出电动汽车在去程过程中各里程段的摩擦力瞬时功率p_磨后，便可通过公式p_回＝p_重-p_磨＝2νmgsinθ-p_顺计算得到电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率p_回。

需要说明的是，由于我国规定，车辆在山区下山路段最高时速不能大于50千米/每小时(km/h)，故车辆在山区下山路段行驶时，风阻

的计算结果很小，因此上述计算过程中风阻忽略不计。

步骤S13：根据所述电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率计算所述电动汽车在返程行驶过程中的最大预算回馈电量。

其中，在本公开实施例中，当在步骤S12中计算得到电动汽车在返程行驶过程中的充电功率p_回后，便可通过公式

计算得到电动汽车在返程行驶过程中的最大预算回馈电量；需要说明的是，在本公开实施例中，电动汽车在返程行驶过程中的最大预算回馈电量指的是：当电动汽车在从终点返回至起点的过程中，若遇到具有制动回馈的路况时，电动汽车在该制制动回馈路况中所获得的最大回馈电量。

步骤S14：根据所述最大预算回馈电量获取所述电动汽车的最大充电量，并根据所述最大充电量控制所述电动汽车的充电过程。

其中，在本公开实施例中，最大充电量指的是电动汽车充电时最大可以冲到的电量，而最大预算回馈电量则是电动汽车在充电时、防止行驶在下坡路况时出现动力电池过充现象时的高山充电预留电量。

进一步地，作为本公开一种实施方式，步骤S14中根据所述最大预算回馈电量获取所述电动汽车的最大充电量具体为：

获取所述电动汽车的额定电量，并根据所述额定电量和所述最大预算回馈电量的差值获取所述电动汽车的最大充电量；其中，所述电动汽车的最大充电量不大于所述额定电量和所述最大预算回馈电量的差值。

其中，在本公开实施例中，电动汽车的额定电量指的是电动汽车动力电池充满电时的电量，当获取到电动汽车的额定电量和最大预算回馈电量后，便可将额定电量减去最大预算回馈电量后得到的差值作为电动汽车的最大充电量，即电动汽车的最大充电量不大于额定电量和所述最大预算回馈电量的差值。

进一步地，作为本公开一种实施方式，步骤S14中根据所述最大充电量控制所述电动汽车的充电过程具体为：

监测所述电动汽车的充电量，并在所述电动汽车的充电量大于所述最大充电量时，停止向所述电动汽车充电。

其中，在本公开实施例中，为了防止电动汽车行驶在山地丘陵地区发生动力电池过充的现象，在对电动汽车充电时，需要实时监测电动汽车的充电量，并在电动汽车的充电量大于最大充电量时，停止向电动汽车充电，以有效防止电动汽车的动力电池过充。

在本实施方式中，本公开通过获取电动汽车从起点到终点的去程行驶过程中各里程段的能耗、车辆倾角以及速度，并根据电动汽车的重量和去程行驶过程中各里程段的能耗、车辆倾角以及速度，计算电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率，进而可根据电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率计算电动汽车在返程行驶过程中的最大预算回馈电量，从而根据最大预算回馈电量获取电动汽车的最大充电量，并根据最大充电量控制电动汽车的充电过程，无需人工控制，智能化程度高且可靠性强。

图4示出了一种电动汽车的充电控制系统4的结构示意图，该充电控制系统4中各个器件的功能与图1所示的充电控制方法中的各步骤相对应。具体的，该充电控制系统4：电池管理器41、整车控制器42以及充电设备43。

其中，电池管理器41用于获取电动汽车从起点到终点的去程行驶过程中各里程段的能耗。

整车控制器42用于获取电动汽车从起点到终点的去程行驶过程中各里程段的车辆倾角以及速度；整车控制器42还用于获取电动汽车的重量，并根据电动汽车的重量和去程行驶过程中各里程段的能耗、车辆倾角以及速度，计算电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率；以及根据电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率计算电动汽车在返程行驶过程中的最大预算回馈电量。

电池管理器41还用于根据最大预算回馈电量获取电动汽车的最大充电量，并将最大充电量反馈给充电设备43，以便于充电设备43根据最大充电量控制电动汽车的充电过程。

具体实施时，电池管理器41通过动力网域整车控制器41进行通信，并且通过动力网、网关、电机子网与充电设备43进行通信。其中，网关是整车各网络之间通信数据的交互媒介，实现整车数据在各系统模块中的交互；动力网主要包括动力系统和充电系统，其信息传输波特率为250kbps；电机子网主要包含驱动电机与电机控制器(VTOG)，其信息传输波特率为500kbps；此外，整车控制器42中设置有倾角传感器，该倾角传感器可实施检测电动汽车的车辆倾角，并将检测到的车辆倾角传输给整车控制器42；充电设备43可以为充电机，也可以是电机控制器(VTOG)，此处不做具体限制。

进一步地，作为本公开一种实施方式，整车控制器42具体用于根据电动汽车的重量和去程行驶过程中各里程段的车辆倾角以及速度计算去程行驶过程中各里程段的重力功率，并根据去程行驶过程中各里程段的重力功率和去程行驶过程中各里程段的能耗计算电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率。

进一步地，作为本公开一种实施方式，整车控制器42具体用于根据公式p_重＝νmgsinθ计算去程行驶过程中各里程段的重力功率；其中，m为为电动汽车的重量，v为电动汽车的去程行驶过程中各里程段的速度，θ为去程行驶过程中各里程段的车辆倾角，g为重力常数。

进一步地，作为本公开一种实施方式，整车控制器42还具体用于：根据去程行驶过程中各里程段的能耗与去程行驶过程中各里程段的重力功率计算去程行驶过程中各里程段的摩擦力瞬时功率；根据去程行驶过程中各里程段的重力功率和去程行驶过程中各里程段的摩擦力瞬时功率，计算电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率。

进一步地，作为本公开一种实施方式，整车控制器42具体用于根据公式p_磨＝p_顺-νmgsinθ计算去程行驶过程中各里程段的摩擦力瞬时功率；其中，p_磨为去程行驶过程中各里程段的摩擦力瞬时功率，p_顺为去程行驶过程中各里程段的能耗。

进一步地，作为本公开一种实施方式，整车控制器42还具体用于根据公式p_回＝p_重-p_磨＝2νmgsinθ-p_顺计算电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率；其中，p_回为电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率。

进一步地，作为本公开一种实施方式，整车控制器42还具体用于根据公式

计算电动汽车在返程行驶过程中的最大预算回馈电量；其中，W_充电t为电动汽车在返程行驶过程中的最大预算回馈电量。

进一步地，作为本公开一种实施方式，电池管理器41具体用于获取电动汽车的额定电量，并根据额定电量和最大预算回馈电量的差值获取电动汽车的最大充电量；其中，电动汽车的最大充电量不大于额定电量和最大预算回馈电量的差值。

进一步地，作为本公开一种实施方式，充电设备43具体用于监测电动汽车的充电量，并在电动汽车的充电量大于最大充电量时，停止向电动汽车充电。

在本实施方式中，充电控制系统4通过获取电动汽车从起点到终点的去程行驶过程中各里程段的能耗、车辆倾角以及速度，并根据电动汽车的重量和去程行驶过程中各里程段的能耗、车辆倾角以及速度，计算电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率，进而可根据电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率计算电动汽车在返程行驶过程中的最大预算回馈电量，从而根据最大预算回馈电量获取电动汽车的最大充电量，并根据最大充电量控制电动汽车的充电过程，无需人工控制，智能化程度高且可靠性强。

进一步地，本公开还提供了一种电动汽车，该电动汽车包括上述的充电控制系统4。需要说明的是，由于本公开实施例所提供的电动汽车的充电控制系统4和图4所示的充电控制系统4相同，因此，本公开实施例所提供的电动汽车中的充电控制系统4的具体工作原理，可参考前述关于图4的详细描述，此处不再赘述。

在本公开中，当电动汽车行驶在高山工况时，通过在行驶过程中实时监测车辆倾角状态、能耗、速度等信息，并根据上述信息自动回去最大预算回馈电量，进而根据该最大预算回馈电量得到电动汽车的充电量，以对电动汽车的充电过程进行控制，无需人工设置，智能化程度更高，并且充电电量可精确控制，降低了充电电量失控风险。

以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车的充电控制方法，其特征在于，所述充电控制方法包括：

获取所述电动汽车从起点到终点的去程行驶过程中各里程段的能耗、车辆倾角以及速度；

获取所述电动汽车的重量，并根据所述电动汽车的重量和所述去程行驶过程中各里程段的车辆倾角以及速度计算所述去程行驶过程中各里程段的重力功率，并根据所述去程行驶过程中各里程段的重力功率和所述去程行驶过程中各里程段的能耗计算所述电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率；

根据所述电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率计算所述电动汽车在返程行驶过程中的最大预算回馈电量；

根据所述最大预算回馈电量获取所述电动汽车的最大充电量，并根据所述最大充电量控制所述电动汽车的充电过程。

2.如权利要求1所述的充电控制方法，其特征在于，所述根据所述电动汽车的重量和所述去程行驶过程中各里程段的车辆倾角以及速度计算所述去程行驶过程中各里程段的重力功率包括：

根据公式p_重＝νmg sinθ计算所述去程行驶过程中各里程段的重力功率；其中，m为电动汽车的重量，v为电动汽车的去程行驶过程中各里程段的速度，θ为去程行驶过程中各里程段的车辆倾角，g为重力常数。

3.如权利要求2所述的充电控制方法，其特征在于，所述根据所述去程行驶过程中各里程段的重力功率和所述去程行驶过程中各里程段的能耗计算所述电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率包括：

根据所述去程行驶过程中各里程段的能耗与所述去程行驶过程中各里程段的重力功率计算所述去程行驶过程中各里程段的摩擦力瞬时功率；

根据所述去程行驶过程中各里程段的重力功率和所述去程行驶过程中各里程段的摩擦力瞬时功率，计算所述电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率。

4.如权利要求3所述的充电控制方法，其特征在于，所述根据所述去程行驶过程中各里程段的能耗与所述去程行驶过程中各里程段的重力功率计算所述去程行驶过程中各里程段的摩擦力瞬时功率包括：

根据公式p_磨＝p_顺-νmg sinθ计算所述去程行驶过程中各里程段的摩擦力瞬时功率；其中，p_磨为去程行驶过程中各里程段的摩擦力瞬时功率，p_顺为去程行驶过程中各里程段的能耗。

5.如权利要求4所述的充电控制方法，其特征在于，所述根据所述去程行驶过程中各里程段的重力功率和所述去程行驶过程中各里程段的摩擦力瞬时功率，计算所述电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率包括：

根据公式p_回＝p_重-p_磨＝2νmg sinθ-p_顺计算所述电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率；其中，p_回为电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率。

6.如权利要求5所述的充电控制方法，其特征在于，所述根据所述电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率计算所述电动汽车在返程行驶过程中的最大预算回馈电量包括：

根据公式

计算所述电动汽车在返程行驶过程中的最大预算回馈电量；其中，W_充电t为电动汽车在返程行驶过程中的最大预算回馈电量。

7.如权利要求1至6任一项所述的充电控制方法，其特征在于，所述根据所述最大预算回馈电量获取所述电动汽车的最大充电量包括：

获取所述电动汽车的额定电量，并根据所述额定电量和所述最大预算回馈电量的差值获取所述电动汽车的最大充电量；其中，所述电动汽车的最大充电量不大于所述额定电量和所述最大预算回馈电量的差值。

8.如权利要求7所述的充电控制方法，其特征在于，所述根据所述最大充电量控制所述电动汽车的充电过程包括：

监测所述电动汽车的充电量，并在所述电动汽车的充电量大于所述最大充电量时，停止向所述电动汽车充电。

9.一种电动汽车的充电控制系统，其特征在于，所述充电控制系统包括：电池管理器和整车控制器以及充电设备；

所述电池管理器用于获取所述电动汽车从起点到终点的去程行驶过程中各里程段的能耗；

所述整车控制器用于获取所述电动汽车从起点到终点的去程行驶过程中各里程段的车辆倾角以及速度；所述整车控制器还用于获取所述电动汽车的重量，并根据所述电动汽车的重量和所述去程行驶过程中各里程段的车辆倾角以及速度计算所述去程行驶过程中各里程段的重力功率，并根据所述去程行驶过程中各里程段的重力功率和所述去程行驶过程中各里程段的能耗计算所述电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率；以及根据所述电动汽车在返程行驶过程中各里程段的充电功率计算所述电动汽车在返程行驶过程中的最大预算回馈电量；

所述电池管理器还用于根据所述最大预算回馈电量获取所述电动汽车的最大充电量，并将所述最大充电量反馈给所述充电设备，以便于所述充电设备根据所述最大充电量控制所述电动汽车的充电过程。

10.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车包括如权利要求9所述的充电控制系统。

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