CN112193126A - 一种电动汽车充电控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电动汽车充电控制方法及系统，属于电动汽车充电技术领域。其中控制方法包括以下步骤：实时获取动力电池的温度；当动力电池的温度满足第一设定条件时，控制动力电池边充电边加热，根据动力电池当前的温度确定对应的充电电流，将所确定的充电电流和动力电池的加热电流的和作为第一请求电流向充电机请求恒流充电，并在恒流充电过程根据动力电池的温度调整对应的充电电流。本发明按照动力电池当前的充电能力对动力电池进行充电，可以避免电流多大而造成动力电池的损伤，又能避免电流过小造成低效的充电，保证动力电池可以高效的充电，缩短充电时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动汽车充电控制方法及系统，属于电动汽车充电技术领域。
背景技术
随着纯电动汽车的逐步推广及发展，目前纯电动汽车已经遍布各地。不同时节不同地区对电动汽车的使用及性能要求也有所不同。在寒冷的地区或者冬天，由于动力电池温度低，动力电池的充放电性能下降，导致充电时间变长，而且在低温下充电会导致电池析锂，对动力电池造成损伤，影响动力电池寿命。因此，在寒冷地区或者冬天，为了动力电池有效的充电，一般情况下都会对动力电池进行加热。
目前从电气上来看，电动汽车中动力电池的加热模式基本一致，如图1所示，在动力电池周边布局加热膜或PTC，在温度较低的时候启用，实现加热目的。对动力电池进行加热时，由于动力电池温度到达一定温度时继续加热，则会造成资源浪费，因此加热时要实施一定的加热策略，例如申请公布号为CN 106965700A的中国发明专利申请文件，公开了一种电动汽车加热充电电路以充电方法，其中充电方法中当电池包的温度大于第一温度阈值小于第二温度阈值之间时，采用恒流充电模式，电池包进行充电的同时加热回路也在工作，当电池包的温度大于第二温度阈值时，加热回路停止工作，节约一定的资源，但是该方法在电池包进行充电、加热回路也在工作的时候，电池管理系统是以动力电池内的电流不变为基础向充电机发送电流请求，然而在实际的边加热边充电的过程中，动力电池的充电能力并不是一成不变的，温度低时，充电能力较低，温度高时，充电能力较高，那么保证动力电池内电流不变进行充电，会导致充电时间过长，无法实现高效的充电。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车充电控制方法，用以解决现有充电方法充电效率低的问题；同时还提供一种电动汽车充电控制系统，用以解决现有充电系统充电效率低的问题。
为实现上述目的，本发明提出一种电动汽车充电控制方法，包括以下步骤：
实时获取动力电池的温度；
当动力电池的温度满足第一设定条件时，控制动力电池边充电边加热，根据动力电池当前的温度确定对应的充电电流，将所确定的对应的充电电流和动力电池的加热电流的和作为第一请求电流向充电机请求恒流充电，并在恒流充电过程根据动力电池的温度调整对应的充电电流。
另外，本发明还提出一种电动汽车充电控制系统，包括动力电池管理系统，动力电池管理系统用于与充电机、动力电池通信连接，动力电池管理系统包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现上述电动汽车充电控制方法。
有益效果是：本发明在控制动力电池边充电边加热过程中，通过实时获取动力电池的温度确定对应的充电电流，该充电电流可以体现在当前的温度的情形下，动力电池的充电能力，按照动力电池当前的充电能力对动力电池进行充电，可以避免电流过大而造成动力电池的损伤，又能避免电流过小造成低效的充电，保证动力电池可以高效的充电，缩短充电时间。
进一步的，上述电动汽车充电控制方法及系统中，为了进一步的实现高效的充电，在控制动力电池边充电边加热时，还执行第一动态调整策略；
所述第一动态调整策略为：采集对应的充电电流下动力电池的实际充电电流，若实际充电电流小于对应的充电电流，则增加第一请求电流；若实际充电电流大于对应的充电电流，则减小第一请求电流；直至实际充电电流等于对应的充电电流。
进一步的，上述电动汽车充电控制方法及系统中，若充电机的输出能力有限，则在控制动力电池边充电边加热时，还实时获取充电机的最大输出电流，若所确定的对应的充电电流≥充电机的最大输出电流时，关闭加热，提高了充电效率。
进一步的，上述电动汽车充电控制方法及系统中，为了避免过度加热浪费资源，还实时获取动力电池的SOC，当动力电池的温度满足第二设定条件时，控制动力电池纯充电，根据动力电池当前的温度和SOC确定对应的最大充电电流，将所确定的对应的最大充电电流作为第二请求电流向充电机请求恒流充电。
进一步的，上述电动汽车充电控制方法及系统中，为了保证纯充电过程中的充电效率，在控制动力电池纯充电时，还执行第二动态调整策略；
所述第二动态调整策略为：采集对应的最大充电电流下动力电池的实际充电电流，若实际充电电流小于对应的最大充电电流，则增加第二请求电流；若实际充电电流大于对应的最大充电电流，则减小第二请求电流；直至实际充电电流等于对应的最大充电电流。
进一步的，上述电动汽车充电控制方法及系统中，为了避免在低温下动力电池工作而造成动力电池损坏，还实时获取动力电池的SOC，当动力电池的温度和SOC满足第三设定条件时，控制充电机向动力电池纯加热，将动力电池的加热电流作为第三请求电流向充电机请求恒压充电。
进一步的，上述电动汽车充电控制方法及系统中，为了进一步的避免低温下动力电池的充放电，在控制充电机向动力电池纯加热时，还执行第三动态调整策略；
第三动态调整策略为：采集加热电流下动力电池的电流，根据电流的方向判断动力电池的工作状态，若动力电池为充电状态，则降低第三请求电流，若动力电池为放电状态，则增加第三请求电流，控制动力电池不充电也不放电。
进一步的，上述电动汽车充电控制方法及系统中，为了进一步的节约资源，还实时获取动力电池的SOC，当动力电池的温度和SOC满足第四设定条件时，控制动力电池放电为动力电池纯加热。
附图说明
图1为现有技术中动力电池的加热模式；
图2为本发明电动汽车充电控制方法的流程图；
图3为本发明动力电池在边加热边充电时，控制加热的流程图。
具体实施方式
电动汽车充电控制系统实施例：
本实施例提出的电动汽车充电控制系统，包括动力电池管理系统，动力电池管理系统用于与充电机、动力电池通信连接，动力电池管理系统包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器在执行计算机程序时实现以下电动汽车充电控制方法。
电动汽车充电控制方法的具体实施过程如图2所示：
1)实时获取动力电池的温度和SOC；通过动力电池的温度和SOC判断动力电池的充电、放电能力。
动力电池的充电能力通过动力电池的允许充电电流(以下简称充电电流)所体现，也就是说不同的温度对应有不同的充电电流，动力电池的放电能力通过动力电池的允许放电电流(以下简称放电电流)所体现，也就是说在动力电池在一定的温度和SOC下，对应有相应的放电电流，关于动力电池的温度、SOC、充电电流和放电电流的对应关系一般在动力电池出厂时已经确定，表一为某型号动力电池单支路系统放电电流限制表，表二为某型号动力电池单支路系统直流充电矩阵表，表格中电流的单位为A。
表一 单支路系统放电电流限制表
表二 单支路系统直流充电矩阵表
本实施例中，根据上述表格，通过查表法和线性插值法，对动力电池的充电能力和放电能力进行划分，从上述表格可以看出，某型号电池的充电能力可以划分为3个阶段，无充电能力、小电流充电能力和大电流充电能力，当动力电池的温度2℃时，无充电能力，当2℃＜动力电池的温度＜20℃时，为小电流充电能力，当20℃＜动力电池的温度＜50℃时，为大电流充电能力，某型号电池的放电能力可以划分为2个阶段，有放电能力和无放电能力，当动力电池的温度＜-30℃或者动力电池的SOC＜10％时，无放电能力，当动力电池的温度＞-30℃且动力电池的SOC＞10％时，有放电能力。
根据动力电池的温度和SOC，也即根据动力电池的充放电能力，将动力电池的充电划分为4个阶段：
动力电池的温度满足第一设定条件时，也即动力电池的充电能力为小电流充电能力；动力电池的温度满足第二设定条件时，也即动力电池的充电能力为大电流充电能力；动力电池的温度和SOC满足第三设定条件时，也即动力电池的充电能力为无充电能力，且动力电池的放电能力为无放电能力；动力电池的温度和SOC满足第四设定条件时，也即动力电池的充电能力为无充电能力，且动力电池的放电能力为有放电能力。
以上设定条件只是粗略的进行划分，具体划分条件还要根据线性插值法进行划分，因此以上关于划分条件的具体数据并不做限制。而且，关于充放电能力所满足的条件根据动力电池的性质决定，不同型号的动力电池有不同的划分范围，具体设定条件的范围本发明并不做限制。
关于本发明未涉及到的温度范围，与本发明的技术方案无关，因此不做介绍。
2)当动力电池的温度满足第一设定条件时，控制动力电池边充电边加热，此时图1中的电气动作为：闭合充电正极、充电负极继电器；闭合加热正极、加热负极继电器。
动力电池管理系统根据动力电池当前的温度确定对应的充电电流，将所确定的对应的充电电流和动力电池的加热电流的和作为第一请求电流向充电机请求恒流充电，由于在该过程中，动力电池的温度是在实时变化的，因此在恒流充电过程根据动力电池的温度调整对应的充电电流，以调整第一请求电流，保证动力电池一直以当前的充电能力进行充电，进行高效的充电。
在实际充电过程中，由于充电机的精度问题，可能导致充电机的输出电流往往与动力电池管理系统的请求电流不相同，或者由于线路的损耗，即使充电机的输出电流与请求电流相同，都将会导致动力电池的实际充电电流与当前充电能力下的充电电流不相同，因此，在该过程中还执行第一动态调整策略；
第一动态调整策略为：采集对应的充电电流下动力电池的实际充电电流，若实际充电电流小于对应的充电电流，则增加第一请求电流；若实际充电电流大于对应的充电电流，则减小第一请求电流；直至实际充电电流等于对应的充电电流，保证动力电池的实际充电电流为当前充电能力下对应的充电电流。
在充电过程中，如果充电机的最大输出电流只够提供动力电池的充电电流，那么关闭加热，具体实施过程如图3所示，进入国标充电后，电池管理系统通过报文交互从而得到充电机的最大输出能力，如果动力电池当前的温度所确定的充电电流≥充电机的最大输出能力，则关闭加热(即断开加热正极、加热负极继电器)，反之，加热开启。
当然，在充电机的输出能力足够大，以及保证充电精度和线路损耗可以忽略的情况下，也可以不执行第一动态调整策略和判断充电机的输出能力。
3)当动力电池的温度满足第二设定条件时，控制动力电池纯充电，关闭加热，断开加热正极、加热负极继电器。
动力电池管理系统将根据动力电池当前的温度和SOC确定对应的最大充电电流，(在这个阶段中，由于动力电池已经可以正常充电，动力电池完全可以以最大的充电电流进行充电，也即为大电流充电)，将所确定的对应的最大充电电流作为第二请求电流向充电机请求恒流充电。
在此过程中，由于线路的损耗以及充电机的精度问题，充电机的输出电流往往与动力电池管理系统的请求电流不相同，因此，为了保证动力电池以额定充电电流进行充电，还执行第二动态调整策略；
第二动态调整策略为：采集对应的最大充电电流下动力电池的实际充电电流，若实际充电电流小于对应的最大充电电流，则增加第二请求电流；若实际充电电流大于对应的最大充电电流，则减小第二请求电流；直至实际充电电流等于对应的最大充电电流。
当然保证充电精度和线路损耗可以忽略的情况下，也可以不执行第二动态调整策略。
4)当动力电池的温度和SOC满足第三设定条件时，控制充电机向动力电池纯加热，此时的电气动作为：闭合充电正极、充电负极继电器；闭合加热正极、加热负极继电器。
动力电池管理系统将动力电池的加热电流作为第三请求电流向充电机请求恒压充电，请求电压为系统总压，而且为了保证在该过程中，动力电池不充电也不放电，还执行第三动态调整策略；
第三动态调整策略为：采集加热电流下动力电池的电流，根据电流的方向判断动力电池的工作状态，若动力电池为充电状态，则降低第三请求电流，若动力电池为放电状态，则增加第三请求电流，控制动力电池不充电也不放电，也即动力电池的电流为0A。
在实际情况下，无法保证动力电池的放电电流为0A，只要保证动力电池的放电电流维持在0-1A之间即可，也即当放电电流＞1A时，再增加第三请求电流。当然，在可以保证动力电池在该阶段不充电也不放电时，第三动态调整策略也可以没有。
5)当动力电池的温度和SOC满足第四设定条件时(也即动力电池的充电能力处于无法充电但可以放电的阶段)，控制动力电池放电为动力电池纯加热，动力电池的放电电流等于动力电池的加热电流，此时的电气动作为：闭合充电正极、充电负极继电器；闭合加热正极、加热负极继电器，利用动力电池自身放电产生热量，提高效率。
在该过程中，动力电池管理系统向充电机发送请求电流为0A的恒压充电，请求电压为系统总压。
6)充电结束，断开充电正极、充电负极、加热正极、加热负极继电器。
上述各设定值，可根据不同类型的充电机、动力电池，调整相应的参数，本发明不做任何限制。
本实施例中，是通过电池管理系统实现了该控制方法，作为其他实施方式，也可以是电池管理系统和整车控制器通信连接，进而实现该控制方法，本发明对具体实现该方法的硬件结构不做限制。
电动汽车充电控制方法实施例：
本实施例提出的电动汽车充电控制方法，包括以下步骤：
实时获取动力电池的温度；
当动力电池的温度满足第一设定条件时，控制动力电池边充电边加热，根据动力电池当前的温度确定对应的充电电流，将所确定的对应的充电电流和动力电池的加热电流的和作为第一请求电流向充电机请求恒流充电，并在恒流充电过程根据动力电池的温度调整对应的充电电流。
电动汽车充电控制方法的具体实施过程在上述电动汽车充电控制系统实施例中已经介绍，这里不做过多介绍。
Claims (9)
1.一种电动汽车充电控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
实时获取动力电池的温度；
当动力电池的温度满足第一设定条件时，控制动力电池边充电边加热，根据动力电池当前的温度确定对应的充电电流，将所确定的对应的充电电流和动力电池的加热电流的和作为第一请求电流向充电机请求恒流充电，并在恒流充电过程根据动力电池的温度调整对应的充电电流。
2.根据权利要求1所述的电动汽车充电控制方法，其特征在于，在控制动力电池边充电边加热时，还执行第一动态调整策略；
所述第一动态调整策略为：采集对应的充电电流下动力电池的实际充电电流，若实际充电电流小于对应的充电电流，则增加第一请求电流；若实际充电电流大于对应的充电电流，则减小第一请求电流；直至实际充电电流等于对应的充电电流。
3.根据权利要求1或2所述的电动汽车充电控制方法，其特征在于，在控制动力电池边充电边加热时，还实时获取充电机的最大输出电流，若所确定的对应的充电电流≥充电机的最大输出电流时，关闭加热。
4.根据权利要求1所述的电动汽车充电控制方法，其特征在于，还实时获取动力电池的SOC，当动力电池的温度满足第二设定条件时，控制动力电池纯充电，根据动力电池当前的温度和SOC确定对应的最大充电电流，将所确定的对应的最大充电电流作为第二请求电流向充电机请求恒流充电。
5.根据权利要求4所述的电动汽车充电控制方法，其特征在于，在控制动力电池纯充电时，还执行第二动态调整策略；
所述第二动态调整策略为：采集对应的最大充电电流下动力电池的实际充电电流，若实际充电电流小于对应的最大充电电流，则增加第二请求电流；若实际充电电流大于对应的最大充电电流，则减小第二请求电流；直至实际充电电流等于对应的最大充电电流。
6.根据权利要求1所述的电动汽车充电控制方法，其特征在于，还实时获取动力电池的SOC，当动力电池的温度和SOC满足第三设定条件时，控制充电机向动力电池纯加热，将动力电池的加热电流作为第三请求电流向充电机请求恒压充电。
7.根据权利要求6所述的电动汽车充电控制方法，其特征在于，在控制充电机向动力电池纯加热时，还执行第三动态调整策略；
所述第三动态调整策略为：采集加热电流下动力电池的电流，根据电流的方向判断动力电池的工作状态，若动力电池为充电状态，则降低第三请求电流，若动力电池为放电状态，则增加第三请求电流，控制动力电池不充电也不放电。
8.根据权利要求1所述的电动汽车充电控制方法，其特征在于，还实时获取动力电池的SOC，当动力电池的温度和SOC满足第四设定条件时，控制动力电池放电为动力电池纯加热。
9.一种电动汽车充电控制系统，包括动力电池管理系统，动力电池管理系统用于与充电机、动力电池通信连接，动力电池管理系统包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器在执行所述计算机程序时实现如权利要求1-8中任一项所述的电动汽车充电控制方法。
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