CN112644322A - 一种电动汽车电池充放电控制系统及控制方法 - Google Patents

一种电动汽车电池充放电控制系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电动汽车电池充放电控制方法，所述方法包括：充放电桩从电池管理系统取得电动汽车充放电的需求电压；充放电桩的主控单元根据所述需求电压，获取初始工作需求电流；根据所述需求电压和初始工作需求电流值计算初始功率设置值，计算充放电桩初始电能转换效率，将所述初始电能转换效率η1作为最大效率值；按照预设的步进值调整充放电的工作电流，并获取当前工作点的实际电能转换效率，根据实际电能转换效率的变化方向，确定充放电的工作电流。通过实时监控充放电桩的能量转化效率，在电动汽车侧监测电池需求功率、充放电桩电网端功率转化率来实现充放电模块工作电压的调整，提高系统整体效能。

Description

一种电动汽车电池充放电控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及新能源技术领域，特别是涉及一种电动汽车电池充放电控制系统及控制方法。
背景技术
随着新能源电动汽车产业的推广普及，动力电池作为电动汽车的核心部件，是影响电动汽车性能的关键因素。那么对于电动汽车电池的运行效率的检测及控制就变得至关重要。在动力电池的检测中，电池充放电的控制又是核心的技术问题，那么如何对电池的充放电模块进行合理分配从而提高电池的充放电效率，是本领域技术人员关注的问题，现有技术中主要是从电动汽车电池的需求电流来进行充放电分配，而且还是在额定电流的情况下进行，因此，无法电池实现高效充放电的目的。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种电动汽车电池充放电控制方法和系统，用以解决电池的高效充放电的问题，提高充电系统的能效。通过实时监控充放电桩的能量转化效率，在电动汽车侧监测电池需求功率、充放电桩枪头功率与充放电桩电网端功率转化率来实现充放电模块工作电压的调整及模块数量的切换。
在一种实现中，本发明提供一种电动汽车电池充放电控制方法，所述方法包括：
充放电桩从电池管理系统取得电动汽车充放电的需求电压；
充放电桩的主控单元根据所述需求电压，获取初始工作需求电流；
根据所述需求电压和初始工作需求电流值计算初始工作功率设置值，工作需求电流值按照输出电源模块ID顺序对输出电源模块进行数量分配；
计算充放电桩初始电能转换效率，将所述初始电能转换效率η1作为最大效率值；
按照预设的步进值调整充放电的工作电流，并获取当前工作点的实际电能转换效率，根据实际电能转换效率的变化方向，确定充放电的工作电流。
优选的，所述充放电桩的主控单元根据所述需求电压，获取初始工作需求电流具体包括：
充放电桩的主控单元接收到需求电压以后，所述主控单元根据所述需求电压从充放电模块工作效能表中查找最优效率对应的电流值作为初始工作需求电流值。
优选的，所述计算充放电桩初始电能转换效率具体包括：
主控单元读取当前工作点充电枪的实际工作功率值和充放电桩电网侧实际功率，计算充电桩初始电能转换效率η1。
优选的，根据实际电能转换效率的变化方向，确定充放电的工作电流具体包括：
按照第一步进值逐步调整充放电的工作电流值，根据调整后的工作电流值，计算得到第二电能转换效率η2；
判断第二电能转换效率η2是否大于初始电能转换效率η1，若是，则记录当前工作点的工作电流值为充放电工作电流。
优选的，所述方法还包括：
若判断第二电能转换效率η2小于初始电能转换效率η1，则按照第二步进值逐步调整充放电的工作电流值，根据调整后的工作电流值，计算得到第三电能转换效率η3；
判断第三电能转换效率η3是否大于初始电能转换效率η1，若是，则记录当前工作点的工作电流值为充放电工作电流。
相应的，本发明实施例提供了一种电动汽车电池充放电控制系统，所述系统包括：
充放电桩，所述充放电桩从电池管理系统取得电动汽车充放电的需求电压；
所述充放电桩还包括一主控单元，所述主控单元根据所述需求电压，获取初始工作需求电流；
控制模块，根据所述需求电压和初始工作需求电流值计算初始功率设置值，并计算充放电桩初始电能转换效率，按照预设的步进值调整充放电的工作电流，根据实际电能转换效率的变化方向，确定充放电的工作电流。
优选的，所述控制模块具体包括：
分配单元，用于根据所述需求电压和初始工作需求电流值计算初始功率设置值，工作需求电流值按照输出电源模块ID号顺序优先原则对输出电源模块进行数量分配；
计算单元，用于计算充放电桩初始电能转换效率，将所述初始电能转换效率η1作为最大效率值；
调整单元，用于按照预设的步进值调整充放电的工作电流，并获取当前工作点的实际电能转换效率，根据实际电能转换效率的变化方向，确定充放电的工作电流。
优选的，所述调整单元具体包括：
第一调整子单元，用于按照第一步进值逐步调整充放电的工作电流值，根据调整后的工作电流值，计算得到第二电能转换效率η2；
第一判断子单元，用于判断第二电能转换效率η2是否大于初始电能转换效率η1，若是，则记录当前工作点的工作电流值为充放电工作电流。
进一步的，所述调整单元还包括：
第二调整子单元，若判断第二电能转换效率η2小于初始电能转换效率η1，则按照第二步进值逐步调整充放电的工作电流值，根据调整后的工作电流值，计算得到第三电能转换效率η3；
第二判断子单元，用于判断第三电能转换效率η3是否大于初始电能转换效率η1，若是，则记录当前工作点的工作电流值为充放电工作电流。
可选的，所述控制模块设置于所述充放电桩中，与所述主控单元相连，或所述控制模块为一单独于所述充放电桩的设备。
可见，以上本发明提供一种电动汽车电池充放电输出模块控制方法和系统，通过实时监控充放电桩的能量转化效率，在电动汽车侧监测电池需求功率、充放电桩枪头功率与充放电桩电网端功率转化率来实现充放电模块工作电压的调整及模块数量的切换，提高了整体系统的效能。
附图说明
下面将结合附图说明对本发明的具体实施方式进行举例说明。
图1为本发明实施例提供的电动汽车电池充放电控制方法流程图；
图2为本发明实施例提供的电动汽车电池充放电控制系统结构图；
图3是本发明实施例提供的另一种电动汽车电池充放电控制系统结构图；
图4是本发明实施例提供的控制模块的组成示意图；
图5是本发明实施例提供的调整单元的组成示意图；
图6是本发明实施例提供的另一种调整单元的组成示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。
请参考图1，其为本发明实施例提供的本发明提供一种电动汽车电池充放电控制方法的流程图，所述方法包括：
S1.充放电桩从电池管理系统取得电动汽车充放电的需求电压；
S2.充放电桩的主控单元根据所述需求电压，获取初始工作需求电流；
S3.根据所述需求电压和初始工作需求电流值计算初始工作功率设置值，工作需求电流值按照输出电源模块ID顺序对输出电源模块进行数量分配；
S4.计算充放电桩的初始电能转换效率，将所述初始电能转换效率η1作为最大效率值；
S5.按照预设的步进值调整充放电的工作电流，并获取当前工作点的实际电能转换效率，根据实际电能转换效率的变化方向，确定充放电模块的工作电流。
优选的，所述充放电桩的主控单元根据所述需求电压，获取初始工作需求电流具体包括：
充放电桩的主控单元接收到需求电压以后，所述主控单元根据所述需求电压从充放电工作效能表中提取最优效率对应的电流值为工作需求电流值。
充放电桩的主控单元(CCU,Central Control Unit)接收到需求电压以后，CCU根据需求电压从充放电模块工作效能表(如表1所示)提取最优效率对应的电流值作为初始工作需求电流值，例如，输出电源模块在一定的输出电压下有一个最大效率工作点即工作效率最优的工作点，如果输出300V，查表可得在300V 12A时电能转换效率最大。
其中，所述工作效能表根据输出电源模块的实验数据得来。
Figure BDA0002864227300000051
Figure BDA0002864227300000061
表1
根据电动汽车的需求电压和初始工作需求电流值计算初始功率设置值，工作需求电流值按照输出电源模块ID顺序对输出电源模块进行数量分配；当所述初始功率设置值设置完成，CCU读取工作点充电枪的实际功率值和充放电桩电网侧实际功率，并计算充电桩整体的电能转换效率η1；
优选的，所述计算充放电桩初始电能转换效率具体包括：
主控单元通过计量装置读取当前工作点充电枪的实际功率值和充放电桩电网侧实际功率，计算出充电桩初始电能转换效率η1。
优选的，根据实际电能转换效率的变化方向，确定充放电的工作电流具体包括：
按照第一步进值逐步调整充放电的工作电流值，根据调整后的工作电流值，计算得到第二电能转换效率η2；
判断第二电能转换效率η2是否大于初始电能转换效率η1，若是，则记录当前工作点的工作电流值为充放电工作电流。
优选的，所述方法还包括：
若判断第二电能转换效率η2小于初始电能转换效率η1，则按照第二步进值逐步调整充放电的工作电流值，根据调整后的工作电流值，计算得到第三电能转换效率η3；
判断第三电能转换效率η3是否大于初始电能转换效率η1，若是，则记录当前工作点的工作电流值为充放电工作电流。
具体的，一种实施方式如下：
此时，CCU以预先设定的第一步进值(例如1A)增加工作电流设置值，并记录实际电能转换效率η2。
连续N次后(N可设定为10)，判断电流增大时电能转换效率的变化方向；
然后，CCU以第一步进值减小工作电流设置值，并记录并记录电能转换效率η2。
连续N次后(N可设定为10)，判断电流减小时，电能转换效率的变化方向，
最后返回实际电流与实际功率的增减方向。
根据电流增减的方向，在最优电流值以预设的第二步进值(例如0.5A)对实际工作功率进行调整，并记录转换后的电能转换效率η2。
当初始效率η1小于实际电能转换效率η2时，按照η2的当前工作点方向调整电流，并记录最大电能转换效率值时的电流值，更新最大值；
当初始效率η1大于实际电能转换效率η2时，按照η1的工作点方向调整电流，并记录最大电能转换效率值时的电流值，并更新最大值。
最终获得最大电能转换效率效的精确的实际需求电流值，根绝实际需求电流值对模块数量进行调整。
相应的，如图2所示，为本发明实施例的一种电动汽车电池充放电控制系统的示意图，所述控制模块设置于所述充放电桩中，与所述主控单元相连，通过控制模块实时监控充放电桩的能量转化效率，主控单元在电动汽车侧监测到电池需求功率、充放电桩枪头功率与充放电桩电网端功率转化率来实现充电桩充放电模块工作电压的调整及模块数量的切换，提高了系统的效能。
可选的，如图3所示，为本发明实施例的另一种电动汽车电池充放电控制系统的示意图，所述控制模块为一单独于所述充放电桩的设备，集成了控制模块的功能，其可以设置于独立于充放电桩的设备中。
如图2或3所示，本发明实施例提供了的电动汽车电池充放电控制系统，所述系统包括：
充放电桩，所述充放电桩从电池管理系统取得电动汽车充放电的需求电压；
所述充放电桩还包括一主控单元，所述主控单元根据所述需求电压，获取初始工作需求电流；
控制模块，根据所述需求电压和初始工作需求电流值计算初始功率设置值，并计算充放电桩初始电能转换效率，按照预设的步进值调整充放电的工作电流，根据实际电能转换效率的变化方向，确定充放电的工作电流。
优选的，如图4所示，所述控制模块具体包括：
分配单元，用于根据所述需求电压和初始工作需求电流值计算初始功率设置值，工作需求电流值按照输出电源模块ID顺序对输出电源模块进行数量分配；
计算单元，用于计算充放电桩初始电能转换效率，将所述初始电能转换效率η1作为最大效率值；
调整单元，用于按照预设的步进值调整充放电的工作电流，并获取当前工作点的实际电能转换效率，根据实际电能转换效率的变化方向，确定充放电模块的工作电流。
优选的，如图5所示，所述调整单元具体包括：
第一调整子单元，用于按照第一步进值逐步调整充放电的工作电流值，根据调整后的工作电流值，计算得到第二电能转换效率η2；
第一判断子单元，用于判断第二电能转换效率η2是否大于初始电能转换效率η1，若是，则记录当前工作点的工作电流值为充放电工作电流。
进一步的，如图6所示，所述调整单元还包括：
第二调整子单元，若判断第二电能转换效率η2小于初始电能转换效率η1，则按照第二步进值逐步调整充放电的工作电流值，根据调整后的工作电流值，计算得到第三电能转换效率η3；
第二判断子单元，用于判断第三电能转换效率η3是否大于初始电能转换效率η1，若是，则记录当前工作点的工作电流值为充放电工作电流。
具体的，一种实施方式如下：
此时，CCU以预先设定的第一步进值(例如1A)增加工作电流设置值，并记录实际电能转换效率η2。
连续N次后(N可设定为10)，判断电流增大时电能转换效率的变化方向；
然后，CCU以第一步进值减小工作电流设置值，并记录并记录电能转换效率η2。
连续N次后(N可设定为10)，判断电流减小时，电能转换效率的变化方向，
最后返回实际电流与实际功率的增减方向。
根据电流增减的方向，在最优电流值以预设的第二步进值(例如0.5A)对实际工作功率进行调整，并记录转换后的电能转换效率η2。
当初始效率η1小于实际电能转换效率η2时，按照η2的当前工作点方向调整电流，并记录最大电能转换效率值时的电流值，并更新最大值；
当初始效率η1大于实际电能转换效率η2时，按照η1的工作点方向调整电流，并记录最大电能转换效率值时的电流值，并更新最大值。
最终获得最大电能转换效率效的精确的实际需求电流值，根绝实际需求电流值对模块数量进行调整。
所述控制模块设置于所述充放电桩中，与所述主控单元相连，或所述控制模块为一单独于所述充放电桩的设备。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电动汽车电池充放电控制方法，其特征在于，所述方法包括：
充放电桩从电池管理系统取得电动汽车充放电的需求电压；
充放电桩的主控单元根据所述需求电压，获取初始工作需求电流；
根据所述需求电压和初始工作需求电流值计算初始功率设置值，计算充放电桩初始电能转换效率，将所述初始电能转换效率η1作为最大效率值；
按照预设的步进值调整充放电的工作电流，并获取当前工作点的实际电能转换效率，根据实际电能转换效率的变化方向，确定充放电的工作电流。
2.根据权利要求1所述的电动汽车电池充放电控制方法，其特征在于：所述充放电桩的主控单元根据所述需求电压，获取初始工作需求电流具体包括：
充放电桩的主控单元接收到需求电压以后，所述主控单元根据所述需求电压从充放电工作效能表中提取最优效率对应的电流值为工作需求电流值。
3.根据权利要求1所述的电动汽车电池充放电控制方法，其特征在于：所述计算充放电桩初始电能转换效率具体包括：
主控单元读取当前工作点充电枪的实际功率值和充放电桩电网侧实际功率，计算充电桩初始电能转换效率η1。
4.根据权利要求1所述的电动汽车电池充放电控制方法，其特征在于：
根据实际电能转换效率的变化方向，确定充放电的工作电流具体包括：
按照第一步进值逐步调整充放电的工作电流值，根据调整后的工作电流值，计算得到第二电能转换效率η2；
判断第二电能转换效率η2是否大于初始电能转换效率η1，若是，则记录当前工作点的工作电流值为充放电工作电流。
5.根据权利要求4所述的电动汽车电池充放电控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
若判断第二电能转换效率η2小于初始电能转换效率η1，则按照第二步进值逐步调整充放电的工作电流值，根据调整后的工作电流值，计算得到第三电能转换效率η3；
判断第三电能转换效率η3是否大于初始电能转换效率η1，若是，则记录当前工作点的工作电流值为充放电工作电流。
6.一种电动汽车电池充放电控制系统，其特征在于：所述系统包括：
充放电桩，所述充放电桩从电池管理系统取得电动汽车充放电的需求电压；
所述充放电桩还包括一主控单元，所述主控单元根据所述需求电压，获取初始工作需求电流；
控制模块，根据所述需求电压和初始工作需求电流值计算初始功率设置值，并计算充放电桩初始电能转换效率，按照预设的步进值调整充放电的工作电流，根据实际电能转换效率的变化方向，确定充放电模块的工作电流。
7.根据权利要求6所述的电动汽车电池充放电控制系统，其特征在于：
所述控制模块具体包括：
分配单元，用于根据所述需求电压和初始工作需求电流值计算初始功率设置值；
计算单元，用于计算充放电桩初始电能转换效率，将所述初始电能转换效率η1作为最大效率值；
调整单元，用于按照预设的步进值调整充放电的工作电流，并获取当前工作点的实际电能转换效率，根据实际电能转换效率的变化方向，确定充放电模块的工作电流。
8.根据权利要求7所述的电动汽车电池充放电控制系统，其特征在于，所述调整单元具体包括：
第一调整子单元，用于按照第一步进值逐步调整充放电的工作电流值，根据调整后的工作电流值，计算得到第二电能转换效率η2；
第一判断子单元，用于判断第二电能转换效率η2是否大于初始电能转换效率η1，若是，则记录当前工作点的工作电流值为充放电工作电流。
9.根据权利要求7所述的电动汽车电池充放电控制系统，其特征在于，所述调整单元还包括：
第二调整子单元，若判断第二电能转换效率η2小于初始电能转换效率η1，则按照第二步进值逐步调整充放电的工作电流值，根据调整后的工作电流值，计算得到第三电能转换效率η3；
第二判断子单元，用于判断第三电能转换效率η3是否大于初始电能转换效率η1，若是，则记录当前工作点的工作电流值为充放电工作电流。
10.根据权利要求6-9任意一项所述的电动汽车电池充放电控制系统，其特征在于，所述控制模块设置于所述充放电桩中，与所述主控单元相连，或所述控制模块为一单独于所述充放电桩的设备。
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