CN111619400A - 车辆、动力系统、电池soc控制和充电阈值确定方法 - Google Patents

车辆、动力系统、电池soc控制和充电阈值确定方法 Download PDF

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    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

本发明提供一种车辆、动力系统、电池SOC控制和充电阈值确定方法，电池SOC控制方法包括以下步骤：采集第二天的环境温度信息；根据环境温度信息与SOC充电阈值的对应关系确定所述第二天的环境温度信息对应的SOC充电阈值，其中环境温度信息与SOC充电阈值的对应关系中涉及至少两组数据，每组数据包括一个环境温度信息与对应的SOC充电阈值；根据得到的SOC充电阈值对车辆进行相关控制。本发明提供的技术方案，根据第二天的环境温度信息获取SOC充电阈值，并根据该SOC充电阈值对车辆进行相关的控制，因此第二天使用车辆时，不会出现由于电池的电量过低而无法启动车辆的现象，从而解决了采用现有的动力电池的控制方式无法保证车辆第二天能够可靠启动的问题。

Description

车辆、动力系统、电池SOC控制和充电阈值确定方法
技术领域
本发明属于车辆电池充电控制技术领域，具体涉及一种车辆、动力系统、电池SOC控制和充电阈值确定方法。
背景技术
新能源汽车包括混合动力汽车和纯电动汽车，其中纯电动汽车是只设置动力电池，采用动力电池为汽车提供动力的车辆；混合动力汽车有很多种，如油气混合型、油电混合型等。
现有技术中，混合动力汽车或者纯电动汽车中的动力电池的SOC(荷电状态)维持区间为固定区间，SOC充电阈值是固定值。该SOC充电阈值为设定值，其作用是：当动力电池的实际SOC小于或者等于该SOC充电阈值时，表示需要对动力电池进行充电，则控制为动力电池进行充电。这种固定值设置方式无法兼顾车辆经济性、动力性、环境适应性等多项性能。因为不同的环境温度下动力电池的性能有很大的差异，此时如果还是按照固定值设置方式进行控制的话，动力电池的性能就会降低变差，甚至造成车辆无法启动，比如：在低温环境下当动力电池的实际SOC略大于SOC充电阈值时，在控制策略的控制下不对动力电池进行充电，但是由于此时温度比较低，动力电池的电量实际上是不足的，如果不对动力电池进行充电，那么，就可能会导致车辆无法启动。在动力电池性能确定的前提下，车辆性能受动力电池限制，不能实现车辆智能控制。
为了解决上述问题，可以根据当前环境温度相应调节动力电池的SOC维持区间以及SOC充电阈值，但是，这种调节方式只是根据当前的数据信息进行调节，调节完后如果动力电池不满足要求，可能还需解决后续的动力电池充电操作过程，动力电池无法实时投入使用等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池SOC控制方法，解决采用现有的动力电池的控制方式无法保证车辆第二天能够可靠启动的问题；相应地，为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种电池SOC充电阈值确定方法、一种动力系统和一种车辆。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种电池SOC控制方法，包括以下步骤：
(1)采集第二天的环境温度信息；
(2)根据环境温度信息与SOC充电阈值的对应关系确定所述第二天的环境温度信息对应的SOC充电阈值，其中，所述环境温度信息与SOC充电阈值的对应关系中涉及至少两组数据，每组数据包括一个环境温度信息与对应的SOC充电阈值，且环境温度越低，SOC充电阈值越高；
(3)根据得到的SOC充电阈值对车辆进行相关控制。
一种实施上述电池SOC控制方法的动力系统，包括控制模块、动力电池、发动机、第一电机、前行星排、后行星排、第二电机和系统输出轴，发动机的输出轴连接所述前行星排的前行星架，所述第一电机连接所述前行星排的前太阳轮，所述前行星排的前齿圈连接所述系统输出轴，所述第二电机连接所述后行星排的后太阳轮，所述后行星排的后行星架连接所述系统输出轴，所述后行星排的后齿圈锁止在壳体上，所述控制模块接收第二天的环境温度信息，并根据第二天的环境温度信息进行相应的控制。
一种实施上述电池SOC控制方法的车辆，包括车辆本体以及一种动力系统，所述动力系统包括控制模块、动力电池、发动机、第一电机、前行星排、后行星排、第二电机和系统输出轴，发动机的输出轴连接所述前行星排的前行星架，所述第一电机连接所述前行星排的前太阳轮，所述前行星排的前齿圈连接所述系统输出轴，所述第二电机连接所述后行星排的后太阳轮，所述后行星排的后行星架连接所述系统输出轴，所述后行星排的后齿圈锁止在壳体上，所述控制模块接收第二天的环境温度信息，并根据第二天的环境温度信息进行相应的控制。
本发明所提供的电池SOC控制方法以及实施该电池SOC控制方法的车辆、动力系统，根据第二天的环境温度信息获取SOC充电阈值，并根据该SOC充电阈值对车辆进行相关的控制；由于本发明所提供的技术方案能够提前确定SOC充电阈值，因此能在电池的SOC低于该SOC充电阈值时提前为电池充电，那么第二天使用车辆时，就不会出现由于电池的电量过低而无法启动车辆的现象，从而解决了采用现有的动力电池的控制方式无法保证车辆第二天能够可靠启动的问题。
进一步的，步骤(3)中，根据得到的SOC充电阈值对车辆进行相关控制包括以下两种情况：(i)当电池的SOC小于或者等于得到的SOC充电阈值时，控制发动机启动并带动电机运行，为电池进行充电；(ii)当车辆制动时，若电池的SOC小于或者等于得到的SOC充电阈值，则将制动能量回收至电池中。
当电池的SOC小于或者等于得到的SOC充电阈值时为电池充电，能够保证电池的SOC不会低于SOC充电阈值；当车辆制动时将制动能量回馈到电池中，不仅能够保证电池的SOC不会低于SOC充电阈值，而且还能够节约能量，保证车辆的续航里程。
进一步的，步骤(1)中采集到的第二天的环境温度信息为第二天的最低环境温度。
将第二天的最低环境温度作为第二天的环境温度信息，得到的SOC充电阈值更能够满足第二天车辆启动时电池对电量的需求。
进一步的，步骤(1)中，若第二天的环境温度信息采集失败，则采用第一天发动机水温的最低值当做第二天的环境温度信息。
由于一般情况下相邻两天的温度差别不会太大，因此以第一天发动机水温的最低值当作第二天的环境温度信息，也能够满足第二天车辆启动时电池对电量的需求。
一种电池SOC充电阈值确定方法，包括以下步骤：
(1)采集第二天的环境温度信息；
(2)根据环境温度信息与SOC充电阈值的对应关系确定所述第二天的环境温度信息对应的SOC充电阈值，其中，所述环境温度信息与SOC充电阈值的对应关系中涉及至少两组数据，每组数据包括一个环境温度信息与对应的SOC充电阈值，且环境温度越低，SOC充电阈值越高。
本发明所提供的电池SOC充电阈值确定方法，根据第二天的环境温度信息获取SOC充电阈值，即本发明所提供的技术方案能够提前确定SOC充电阈值，那么根据该提前确定的SOC充电阈值，就能在电池的SOC低于该SOC充电阈值时提前为电池充电，这种情况下，在第二天使用车辆时，就不会出现由于电池的电量过低而无法启动车辆的现象，从而解决了采用现有的动力电池的控制方式无法保证车辆第二天能够可靠启动的问题。
进一步的，步骤(1)中采集到的第二天的环境温度信息为第二天的最低环境温度。
将第二天的最低环境温度作为第二天的环境温度信息，得到的SOC充电阈值更能够满足第二天车辆启动时电池对电量的需求。
进一步的，步骤(1)中，若第二天的环境温度信息采集失败，则采用第一天发动机水温的最低值当做第二天的环境温度信息。
由于一般情况下相邻两天的温度差别不会太大，因此以第一天发动机水温的最低值当作第二天的环境温度信息，也能够满足第二天车辆启动时电池对电量的需求。
附图说明
图1为本发明车辆实施例中动力系统的结构原理图；
图2为本发明车辆实施例中动力电池SOC控制方法的流程图；
图3为本发明车辆实施例中发动机水温信息存储的流程图；
图1中：1为发动机，2为扭转减振器，3为第一电机，4为前太阳轮，5为前行星架，6为前齿圈，7为第二电机，8为后太阳轮，9为后行星架，10为后齿圈，11为系统输出轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
车辆实施例：
本实施例提供一种车辆，包括车辆本体和动力系统，动力系统为用于车辆提供动力，驱动车辆前行。
本实施例所提供的动力系统为混合动力系统，包括控制模块、动力电池以及如图1所示的传动结构，传动结构包括发动机1、扭转减振器2、第一电机3、前行星排、后行星排、第二电机7和系统输出轴11。前行星排包括前太阳轮4、前行星架5和前齿圈6，后行星排包括后太阳轮8、后行星架9和后齿圈10。
发动机1的输出轴连接前星型排的前行星架5，第一电机3连接前行星排的前太阳轮4，前行星排的前齿圈6连接系统输出轴11。第二电机7连接后行星排的后太阳轮8，后行星排的后行星架9连接系统输出轴11，后行星排的后齿圈10锁止在壳体上，本实施例中壳体为动力系统的壳体，作为其他实施方式，也可以为车身壳体。
控制模块用于对动力电池的SOC进行控制，控制方法的流程如图2所示，远程监控后台从互联网等平台获取车辆所在区域第二天的环境温度信息(例如从天气预报中获取)，然后将其发送给车载监控主机；车载监控主机接收到第二天的环境温度信息后再将其发送给车辆控制器，车辆控制器再将该温度信息发送给控制模块，控制模块根据第二天的环境温度信息对动力电池的SOC进行控制，控制的方法包括如下步骤：
(1)获取第二天的环境温度信息。
为了保证第二天车辆启动的可靠性，本实施例中控制模块所获取的第二天的环境温度信息是指车辆所在区域内第二天的最低环境温度。
(2)根据环境温度信息与SOC充电阈值的对应关系确定第二天的环境温度信息对应的SOC充电阈值。
环境温度信息与SOC充电阈值之间的对应关系中包括至少两组数据，每组数据包括一个环境温度信息和与该环境温度信息相对应的SOC充电阈值，即在该环境温度信息下车辆上动力电池的SOC大于该SOC充电阈值时车辆能够正常运行。
环境温度信息与SOC充电阈值之间的对应关系可通过实验标定得到，即在不同环境温度下对动力电池做标定实验，得到在各温度下车辆动力电池的SOC充电阈值，从而得到环境温度信息与动力电池SOC充电阈值之间的关系。其中，环境温度越低，动力电池对应的SOC充电阈值越高。
当获得第二天的环境温度信息后，根据环境温度与SOC充电阈值之间的对应关系，即可得到相应的SOC充电阈值。
(3)根据得到的SOC充电阈值对车辆进行相关控制，具体为根据SOC充电阈值对动力电池进行充电控制，控制的方法为：
如果动力电池的SOC值小于得到的SOC充电阈值，则向发动机1和第一电机3发送充电指令，发动机1通过与第一电机3之间的传动连接带动第一电机3发电，为动力电池充电；
当车辆处于制动状态时，如果动力电池的SOC值小于得到的SOC充电阈值，则第二电机7利用制动过程中产生的动能发电，并利用所产生的电能为动力电池充电，从而将制动能量回馈到动力电池中。
远程监控后台获取车辆信息，对车辆进行监控。
通过上述的控制方法，可控制动力电池的SOC不低于第二天最低环境温度所对应的SOC充电阈值，能够保证第二天车辆的正常运行。
作为其他实施方式，如果车辆不能够接收第二天的环境温度信息或者对第二天的环境温度信息采集失败，则采用第一天发动机水温的最低值当做第二天的环境温度信息，因此为了能够获取第一天发动机水温的最低值，需要对第一天发动机的最低水温进行存储，存储的过程如图3所示：
首先在第一天车辆上电完成后，获取存储中的日期；
判断存储中的日期与当前日期是否一致；
如果存储中的日期与当前日期不一致，则说明存储的水温不是第一天的水温，此时采集车辆启动稳定后发动机的水温，将存储的水温信息替换为采集到的水温信息，将存储的水温信息对应的日期替换为当前日期，从而对存储的水温信息和水温信息所对应的日期进行更新；
如果存储的水温信息所对应的日期与当前日期一致，则说明存储的水温是第一天的水温，此时采集发动机的水温信息，判断采集到的发动机的水温信息是否大于所存储的水温信息；如果采集到的发动机的水温信息小于存储的水温信息，则将存储的水温信息替换为采集到的发动机的水温信息；如果采集到的发动机的水温信息不小于记录的水温信息，则无需对存储的信息进行更新。
作为其他实施方式，如果车辆不能够接收第二天的环境温度信息或者对第二天的环境温度信息采集失败，还可以采用第一天车辆首次上电时的发动机水温信息当作第二天的环境温度信息。
本实施例中，第二天的环境温度信息取的是第二天环境温度的最低值；作为其他实施方式，第二天的环境温度信息还可以取其他温度值，如可取比第二天环境温度中最低温度值稍大或稍小的值、第二天环境温度的平均温度值等。
本实施例所提供的车辆，其动力电池SOC控制方法不仅适用于图1所示的动力系统，也适用于其他的混合动力系统。
本实施例中，环境温度信息与SOC充电阈值之间的关系通过实验标定得到。作为其他实施方式，也可以通过专家经验得到环境温度信息与SOC充电阈值之间的关系。
动力系统实施例：
本实施例提供一种动力系统，与上述车辆实施例中的动力系统相同，该动力系统已在上述车辆实施例中做了详细介绍，这里不多做说明。
电池SOC控制方法实施例：
本实施例提供一种电池SOC控制方法，与上述车辆实施例中动力电池SOC的控制方法相同，该方法已在上述车辆实施例中做了详细介绍，这里不多做说明。
电池SOC充电阈值确定方法实施例：
本实施例提供一种电池SOC充电阈值确定方法，与上述车辆实施例中确定动力电池SOC充电阈值的方法相同，即动力电池SOC控制方法中的步骤(1)和步骤(2)所实现的电池SOC充电阈值确定方法，该方法已在上述车辆实施例中做了详细介绍，这里不多做说明。

Claims (9)

1.一种电池SOC控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)采集第二天的环境温度信息；
(2)根据环境温度信息与SOC充电阈值的对应关系确定所述第二天的环境温度信息对应的SOC充电阈值，其中，所述环境温度信息与SOC充电阈值的对应关系中涉及至少两组数据，每组数据包括一个环境温度信息与对应的SOC充电阈值，且环境温度越低，SOC充电阈值越高；
(3)根据得到的SOC充电阈值对车辆进行相关控制。
2.根据权利要求1所述的电池SOC控制方法，其特征在于，步骤(3)中，根据得到的SOC充电阈值对车辆进行相关控制包括以下两种情况：
(i)当电池的SOC小于或者等于得到的SOC充电阈值时，控制发动机启动并带动电机运行，为电池进行充电；
(ii)当车辆制动时，若电池的SOC小于或者等于得到的SOC充电阈值，则将制动能量回收至电池中。
3.根据权利要求1或2所述的电池SOC控制方法，其特征在于，步骤(1)中采集到的第二天的环境温度信息为第二天的最低环境温度。
4.根据权利要求1或2所述的电池SOC控制方法，其特征在于，步骤(1)中，若第二天的环境温度信息采集失败，则采用第一天发动机水温的最低值当做第二天的环境温度信息。
5.一种电池SOC充电阈值确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采集第二天的环境温度信息；
(2)根据环境温度信息与SOC充电阈值的对应关系确定所述第二天的环境温度信息对应的SOC充电阈值，其中，所述环境温度信息与SOC充电阈值的对应关系中涉及至少两组数据，每组数据包括一个环境温度信息与对应的SOC充电阈值，且环境温度越低，SOC充电阈值越高。
6.根据权利要求5所述的电池SOC充电阈值确定方法，其特征在于，步骤(1)中采集到的第二天的环境温度信息为第二天的最低环境温度。
7.根据权利要求5或6所述的电池SOC充电阈值确定方法，其特征在于，步骤(1)中，若第二天的环境温度信息采集失败，则采用第一天发动机水温的最低值当做第二天的环境温度信息。
8.一种实施权利要求1所述电池SOC控制方法的动力系统，其特征在于，包括控制模块、动力电池、发动机、第一电机、前行星排、后行星排、第二电机和系统输出轴，发动机的输出轴连接所述前行星排的前行星架，所述第一电机连接所述前行星排的前太阳轮，所述前行星排的前齿圈连接所述系统输出轴，所述第二电机连接所述后行星排的后太阳轮，所述后行星排的后行星架连接所述系统输出轴，所述后行星排的后齿圈锁止在壳体上，所述控制模块接收第二天的环境温度信息，并根据第二天的环境温度信息进行相应的控制。
9.一种实施权利要求1所述电池SOC控制方法的车辆，包括车辆本体以及一种动力系统，其特征在于，所述动力系统包括控制模块、动力电池、发动机、第一电机、前行星排、后行星排、第二电机和系统输出轴，发动机的输出轴连接所述前行星排的前行星架，所述第一电机连接所述前行星排的前太阳轮，所述前行星排的前齿圈连接所述系统输出轴，所述第二电机连接所述后行星排的后太阳轮，所述后行星排的后行星架连接所述系统输出轴，所述后行星排的后齿圈锁止在壳体上，所述控制模块接收第二天的环境温度信息，并根据第二天的环境温度信息进行相应的控制。
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