CN111907373A - 一种电动汽车充电电流动态调节的充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车充电电流动态调节的充电方法，包括以下步骤：S1：通过大量实验数据，形成以电池温度、电池电量为坐标的二维充电电流MAP，充电过程中，实时采集当前电池温度以及电池电量，然后通过查表得出对应允许充电电流；S2：将实时已知的整车高压器件的功率消耗纳入计算，并对计算功率做均值处理；S3：充电电流预调节；S4：偏差值做滤波处理；S5：充电电流进行过程调节，本发明通过实时计算，实际充电电流通过实时采集，保证调节过程的动态性，从而确保充电时间的稳定。本发明通过三个维度、两级调节和两种处理的并行策略对充电电流进行计算，保证充电电流的稳定性，对电池寿命起到保护作用。

Description

一种电动汽车充电电流动态调节的充电方法
技术领域
本发明属于电动汽车充电技术领域，具体涉及一种电动汽车充电电流动态调节的充电方法。
背景技术
电动汽车(BEV)是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好，电动汽车的种类：纯电动汽车(BEV)、混合动力汽车(HEV)、燃料电池汽车(FCEV)，电动汽车电池的研发工作经历了从铅酸电池、镍氢电池到锂电池的发展过程。
充电功能作为电动汽车一项重要功能，准确稳定的充电电流，对充电时间的稳定性和电池寿命都将起到良好的保障作用。现有的充电方法只是对充电电流进行预先的调节，未做过程的实时动态调节。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车充电电流动态调节的充电方法，提出一种以目标充电电流和实际充电电流的偏差作为充电电流调节的充电方法。目标充电电流通过实时计算，实际充电电流通过实时采集，保证调节过程的动态性，从而确保充电时间的稳定。本发明通过三个维度、两级调节和两种处理的并行策略对充电电流进行计算，保证充电电流的稳定性，对电池寿命起到保护作用，以解决上述背景技术中提出现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种电动汽车充电电流动态调节的充电方法，包括以下步骤：
S1：通过大量实验数据，形成以电池温度、电池电量为坐标的二维充电电流MAP，充电过程中，实时采集当前电池温度以及电池电量，然后通过查表得出对应允许充电电流；
S2：将实时已知的整车高压器件的功率消耗纳入计算，并对计算功率做均值处理；
S3：结合整车高压电器件电流消耗的计算结果，在电池允许充电电流的基础上进行充电电流预调节，避免由于充电桩反应慢而导致的充电电流调整不及时；
S4：考虑存在其他一些无法实时采集的电流损耗，通过实时采集进入电池的实际充电电流，与允许充电电流进行对比，得出存在的偏差，并对偏差值做滤波处理；
S5：结合滤波后的偏差值，对充电电流进行过程调节，最终形成充电电流的闭环控制。
优选的，所述步骤S1中查表采用的为数字式电流表。
优选的，所述步骤S2中的整车高压器件包括空调、DCDC、电池加热及冷却系统。
优选的，所述步骤S4中的滤波处理是去掉原始数据中的随机误差，以提高数据质量和DEM地形表达精度，数据滤波的方式很多，包括最邻近重采样、基于局部移动窗口的中值滤波、平均值滤波以及基于频率域的低通滤波。
优选的，所述汽车电池电量中的剩余的荷电电量SOC的计算公式为：
SOCini＝f(UO，T) (1)
其中，SOCini为蓄电池初始电量，U0为电池的开路电压，T为电池的温度。
优选的，所述车辆运行时荷电电量SOC的计算公式为：
SOC＝SOCini+∫icη(T，SOC)dt-∫iddt-S(Ta，t) (2)
其中，SOC为蓄电池剩余电量，ic为充电电流，id为放电电流，Ta为电池使用时间，η(T，SOC)为充电效率，是当前温度和剩余电量的函数，S(Ta，t)为自放电电量，为平均温度Ta和电池使用时间的函数。
本发明提出的一种电动汽车充电电流动态调节的充电方法，与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明整个动态调节过程分为三个维度：电池允许充电电流实时计算、整车高压器件电流消耗计算、实际充电电流偏差动态计算；两级调节：预调节、过程调节；两种处理：均值处理、滤波处理，本发明提出一种以目标充电电流和实际充电电流的偏差作为充电电流调节的充电方法。目标充电电流通过实时计算，实际充电电流通过实时采集，保证调节过程的动态性，从而确保充电时间的稳定。本发明通过三个维度、两级调节和两种处理的并行策略对充电电流进行计算，保证充电电流的稳定性，对电池寿命起到保护作用。
附图说明
图1为本发明一种电动汽车充电电流动态调节的充电方法的模型图；
图2为本发明一种电动汽车充电电流动态调节的充电方法的流程图。
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。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供了一种电动汽车充电电流动态调节的充电方法，包括以下步骤：
S1：通过大量实验数据，形成以电池温度、电池电量为坐标的二维充电电流MAP，充电过程中，实时采集当前电池温度以及电池电量，然后通过查表得出对应允许充电电流；
S2：将实时已知的整车高压器件的功率消耗纳入计算，并对计算功率做均值处理；
S3：结合整车高压电器件电流消耗的计算结果，在电池允许充电电流的基础上进行充电电流预调节，避免由于充电桩反应慢而导致的充电电流调整不及时；
S4：考虑存在其他一些无法实时采集的电流损耗，通过实时采集进入电池的实际充电电流，与允许充电电流进行对比，得出存在的偏差，并对偏差值做滤波处理；
S5：结合滤波后的偏差值，对充电电流进行过程调节，最终形成充电电流的闭环控制。
充电电流的闭环控制由一个电流误差放大器，一个PWM比较器，一个乘法器以及高频提升电路组成，它迫使输入电流跟踪输入电压波形而呈正弦波形。
电流IPR它正比于输入整流电压和误差放大器输出电压VEAOU T在乘法器中相乘，产生电流IMO，通过电阻Rc，在其上产生一个电压，(它具有与输入整流电压相同的波形)，输入电流IL通过取样电阻RS产生一个电压VS，它与RC上的电压相减后加在电流误差放大器的输入端，由于电流环是无差的，它必将迫使RC和RS上的电压差等于0，即迫使主回路电流跟踪输入整流电压的波形，呈正弦波整流波形，因而输入电流就呈正弦波形，这一结果的实现是靠PWM开关电路来完成的，电流误差放大器输出电压与一个三角波电压在PWM比较器中比较后产生一个PWM触发脉冲，去驱动MOSFET，脉宽调制的高频开关电流在提升电感L的作用下全周期向负载提供电能，而不是象普通整流电路那样，只在电压峰值时提供电能。
具体的，所述步骤S1中查表采用的为数字式电流表；经CPU进行数据处理.将三相电流参数、频率等电参量由LED直接显示，同时输出0～5V、0—20mA或4—20mA相应的模拟电量，与远动装置RTU相连；并带有RS-232或485接口。与微机进行数据交换；具有设置显示倍率、多路变送、多量显示的组合功能。
具体的，所述步骤S2中的整车高压器件包括空调、DCDC、电池加热及冷却系统。
DCDC表示的是高压(低压)直流电源变换为低压(高压)直流电源。例如车载直流电源上接的DC/DC变换器是把高压的直流电变换为低压的直流电，具体是指通过自激振荡电路把输入的直流电转变为交流电，再通过变压器改变电压之后再转换为直流电输出，或者通过倍压整流电路将交流电转换为高压直流电输出。
具体的，所述步骤S4中的滤波处理是去掉原始数据中的随机误差，以提高数据质量和DEM地形表达精度，数据滤波的方式很多，包括最邻近重采样、基于局部移动窗口的中值滤波、平均值滤波以及基于频率域的低通滤波。应用最邻近重采样将空间分辨率为10m的SPOTDEM重采样成分辨率为20-70m的DEM，虽然数据误差仍然存在，但却提高了DEM对地形形态的表达，应用中值滤波、平均值滤波、卡尔曼滤被等技术对不同传感器所获取的DEM进行了滤波处理，大量的实验表明通过滤被处理可提高DEM的地形描述精度。
具体的，所述汽车电池电量中的剩余的荷电电量SOC的计算公式为：
SOCini＝f(UO，T) (1)
其中，SOCini为蓄电池初始电量，U0为电池的开路电压，T为电池的温度。
具体的，所述车辆运行时荷电电量SOC的计算公式为：
SOC＝SOCini+∫icη(T，SOC)dt-∫iddt-S(Ta，t) (2)
其中，SOC为蓄电池剩余电量，ic为充电电流，id为放电电流，Ta为电池使用时间，η(T，SOC)为充电效率，是当前温度和剩余电量的函数，S(Ta，t)为自放电电量，为平均温度Ta和电池使用时间的函数。
SOC，电池荷电状态，也叫剩余电量，代表的是电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余可放电电量与其完全充电状态的电量的比值，常用百分数表示。其一般用一个字节也就是两位的十六进制表示(取值范围为0-100)，含义是剩余电量为0％-100％，当SOC＝0时表示电池放电完全，当SOC＝100％时表示电池完全充满。
SOC主要估算方法解析：
1、内阻法，内阻测量法是用不同频率的交流电激励电池，测量电池内部交流电阻，并通过建立的计算模型得到SOC估计值。该方法测量得到的电池荷电状态反映了电池在某特定恒流放电条件下的SOC值。
2、线性模型法，线性模型法原理是基于SOC的变化量、电流、电压和上一个时间点SOC值，建立的线性模型，这种模型适用于低电流、SOC缓变的情况，对测量误差和错误的初始条件，有很高的鲁棒性。
3、卡尔曼滤波法，卡尔曼滤波法是建立在安时积分法的基础之上的。卡尔曼滤波法的主要思想，是对动力系统的状态做出最小方差意义上的最优估计。该方法应用于电池SOC估计，电池被视为一动力系统，荷电状态为系统的一个内部状态。
综上所述：本发明整个动态调节过程分为三个维度：电池允许充电电流实时计算、整车高压器件电流消耗计算、实际充电电流偏差动态计算；两级调节：预调节、过程调节；两种处理：均值处理、滤波处理，本发明提出一种以目标充电电流和实际充电电流的偏差作为充电电流调节的充电方法。目标充电电流通过实时计算，实际充电电流通过实时采集，保证调节过程的动态性，从而确保充电时间的稳定。本发明通过三个维度、两级调节和两种处理的并行策略对充电电流进行计算，保证充电电流的稳定性，对电池寿命起到保护作用。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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，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 (6)

1.一种电动汽车充电电流动态调节的充电方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：通过大量实验数据，形成以电池温度、电池电量为坐标的二维充电电流MAP，充电过程中，实时采集当前电池温度以及电池电量，然后通过查表得出对应允许充电电流；
S2：将实时已知的整车高压器件的功率消耗纳入计算，并对计算功率做均值处理；
S3：结合整车高压电器件电流消耗的计算结果，在电池允许充电电流的基础上进行充电电流预调节，避免由于充电桩反应慢而导致的充电电流调整不及时；
S4：考虑存在其他一些无法实时采集的电流损耗，通过实时采集进入电池的实际充电电流，与允许充电电流进行对比，得出存在的偏差，并对偏差值做滤波处理；
S5：结合滤波后的偏差值，对充电电流进行过程调节，最终形成充电电流的闭环控制。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电电流动态调节的充电方法，其特征在于：所述步骤S1中查表采用的为数字式电流表。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电电流动态调节的充电方法，其特征在于：所述步骤S2中的整车高压器件包括空调、DCDC、电池加热及冷却系统。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电电流动态调节的充电方法，其特征在于：所述步骤S4中的滤波处理是去掉原始数据中的随机误差，以提高数据质量和DEM地形表达精度，数据滤波的方式很多，包括最邻近重采样、基于局部移动窗口的中值滤波、平均值滤波以及基于频率域的低通滤波。
5.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电电流动态调节的充电方法，其特征在于：所述汽车电池电量中的剩余的荷电电量SOC的计算公式为：
SOCini＝f(UO，T) (1)
其中，SOCini为蓄电池初始电量，U0为电池的开路电压，T为电池的温度。
6.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电电流动态调节的充电方法，其特征在于：所述车辆运行时荷电电量SOC的计算公式为：
SOC＝SOCini+∫icη(T，SOC)dt-∫iddt-S(Ta，t) (2)
其中，SOC为蓄电池剩余电量，ic为充电电流，id为放电电流，Ta为电池使用时间，η(T，SOC)为充电效率，是当前温度和剩余电量的函数，S(Ta，t)为自放电电量，为平均温度Ta和电池使用时间的函数。
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