CN113147403A - 车辆、电池欠压保护系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于车辆技术领域，具体涉及一种车辆、电池欠压保护系统及方法。电池欠压保护方法包括以下步骤：获取电池单体的欠压故障；控制电机的输出扭矩减小并且控制所述输出扭矩大于所述预设扭矩值；根据电机的所述输出扭矩控制电池的最大可输出电流。根据本发明的电池欠压保护方法，首先获取电池单体的欠压故障，然后获取电机的输出扭矩，控制电机的输出扭矩减小并且控制输出扭矩大于预设扭矩值，也就是说控制输出扭矩减小但输出扭矩不能小于预设扭矩值，从而防止电机的转速直接降低到最小，避免整车动力不足，保证整车的正常运行，提高电池的利用率。
Description
技术领域
本发明属于车辆技术领域，具体涉及一种车辆、电池欠压保护系统及方法。
背景技术
动力电池是车辆的主要动力来源之一，工作环境温度对动力电池的内阻的影响非常大。当环境温度较低时，动力电池的内阻增大，此时，电池大电流拉载会导致电池直流阻抗增大、电池单体电压欠压。现有的电池欠压的保护方法通过电池管理系统(BatteryManagement System,简称BMS)对电池进行保护，若电池管理系统对电池保护不及时，整车控制系统(vehicle Controller Unit，简称VCU)会根据电池单体的欠压故障状态直接将车速控制在很小或者清扭等极端处理，从而使整车的动力不足，进而影响整车的正常运行。
发明内容
本发明的目的是至少解决现有电池单体欠压影响车辆正常运行的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：
本发明第一方面提出了电池欠压保护方法，电池欠压保护方法包括以下步骤：
获取电池单体的欠压故障；
控制电机的输出扭矩减小并且控制所述输出扭矩大于所述预设扭矩值；
根据电机的所述输出扭矩控制电池的最大可输出电流。
根据本发明实施方式的电池欠压保护方法，首先获取电池单体的欠压故障，然后获取电机的输出扭矩，控制电机的输出扭矩减小并且控制输出扭矩大于预设扭矩值，也就是说控制输出扭矩减小但输出扭矩不能小于预设扭矩值，其中预设扭矩值可以是现有技术中，将电机转速控制在最小时的输出扭矩，或者电机的转速大于最小转速时的输出扭矩，从而防止电机的转速直接降低到最小，避免整车动力不足，保证整车的正常运行。同时，提高电池能源的利用率。
另外，根据本发明实施方式的电池欠压保护方法及系统，还可以具有如下的技术特征：
在本发明的一些实施方式中，所述控制电机的输出扭矩减小并且控制输出扭矩大于预设扭矩值，具体包括以下步骤：
VCU获取电池的第一最大可输出电流；
VCU将电池的所述第一最大可输出电流修正为第二最大可输出电流；
VCU根据所述第二最大可输出电流计算修正后的需求扭矩，并将修正后的需求扭矩传送到MCU；
MCU根据修正后的需求扭矩控制电机的转动；
其中，所述第二最大可输出电流小于所述第一最大可输出电流且所述第二最大可输出电流大于预设输出电流值。
在本发明的一些实施方式中，所述VCU将电池的所述第一最大可输出电流修正为第二最大可输出电流，具体包括以下步骤：
VCU查询电池单体欠压的次数与输出电流修正系数的Curve曲线，得到输出电流修正系数；
VCU根据电池的所述第一最大可输出电流和所述电流修正系数计算所述第二最大可输出电流；
其中，电流修正系数小于1。
在本发明的一些实施方式中，所述VCU根据第二最大可输出电流计算修正后的需求扭矩，并将修正后的需求扭矩传送到MCU，具体包括以下步骤：
VCU获取电池电压；
VCU获取辅机功率；
VCU获取电池效率；
VCU获取电机转速；
VCU获取电机效率；
VCU根据所述第二最大可输出电流、所述电池电压、所述辅机功率、所述电机转速、所述电池效率、所述电机效率计算修正后的需求扭矩，并将修正后的需求扭矩输送到MCU。
在本发明的一些实施方式中，所述根据电机的所述输出扭矩控制电池的最大可输出电流，具体包括以下步骤：
MCU根据修正后的需求扭矩获取需求电流，并将所述需求电流输送到BMS；
BMS根据所述需求电流控制电池的所述输出电流。
在本发明的一些实施方式中，所述MCU根据修正后的需求扭矩获取需求电流，并将需求电流输送到BMS，具体包括以下步骤：
MCU根据修正后的需求扭矩查询需求扭矩与需求电流的map表，得到电机的所述需求电流；
MCU将所述需求电流输送到BMS。
在本发明的一些实施方式中，所述获取电池单体的欠压状态，具体包括以下步骤：
BMS获取电池单体的电压；
BMS根据电池单体的电压小于预设电压值，判定电池单体处于欠压状态并执行下一步骤，否则，控制电池保持当前状态；
BMS将电池单体处于欠压状态发送到VCU。
在本发明的一些实施方式中，所述根据电池的电压小于预设电压值，判定电池单体处于欠压状态并执行下一步骤，否则，控制电池保持当前状态，具体包括以下步骤：
BMS根据电池的电压小于所述预设电压值，初步判定电池单体处于欠压状态；
BMS间隔预设时间分别获取N(N≥2)个电压；
BMS根据N个电压均小于所述预设电压值，再次判定电池单体处于欠压状态并执行下一步骤，否则，控制电池保持当前状态。
本发明第二方面提供了一种电池欠压保护系统，所述电池欠压保护系统用于实施上述任一实施方式所述的励磁混合电机的控制方法，所述电池欠压保护系统包括：
获取单元，所述获取单元用于获取电池单体的欠压故障；
控制单元，所述控制单元用于控制电机的输出扭矩减小并且控制所述输出扭矩大于所述预设扭矩值，所述控制单元用于根据电机的所述输出扭矩控制电池的最大可输出电流。
根据本发明实施方式的电池欠压保护系统，首先获取电池单体的欠压故障，然后获取电机的输出扭矩，控制电机的输出扭矩减小并且控制输出扭矩大于预设扭矩值，也就是说控制输出扭矩减小但输出扭矩不能小于预设扭矩值，其中预设扭矩值可以是现有技术中，将电机转速控制在最小时的输出扭矩，或者电机的转速大于最小转速时的输出扭矩，从而防止电机的转速直接降低到最小，避免整车动力不足，保证整车的正常运行。同时，提高电池能源的利用率。
本发明第三方面提出了一种车辆，所述车辆包括动力电池和电池欠压保护系统，所述动力电池与所述电池欠压保护系统电连接，所述电池欠压保护系统为根据上述实施方式所述的电池欠压保护系统。
本发明实施方式的车辆与本发明实施方式电池欠压保护系统具有相同的技术效果，在此不再赘述。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施方式的电池欠压保护方法的流程示意图；
图2为本发明实施方式的电池欠压保护方法的具体步骤流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。
尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与第二区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于第二元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符响应地进行解释。
如图1所示，本发明第一方面提出了电池欠压保护方法，所述电池欠压保护方法包括以下步骤：
S10：获取电池单体的欠压故障；
S20：控制电机的输出扭矩减小并且控制所述输出扭矩大于所述预设扭矩值；
S30：根据所述电机的输出扭矩控制电池的最大可输出电流。
根据本发明实施方式的电池欠压保护方法，首先获取电池单体的欠压故障，根据电池单体的欠压故障，获取电机的输出扭矩，控制电机的输出扭矩减小并且控制输出扭矩大于预设扭矩值，也就是说控制输出扭矩减小但输出扭矩不能小于预设扭矩值，其中预设扭矩值可以是现有技术中，将电机转速控制在最小时的输出扭矩，或者电机的转速大于最小转速时的输出扭矩，从而防止电机的转速直接降低到最小，避免整车动力不足，保证整车的正常运行。同时，提高电池能源的利用率。
上述实施例中各个步骤的顺序只是为了方便阐述技术方案的优选实施例，并不是对各个步骤的顺序的限制，例如，在本申请的其他实施例中，在不矛盾的情况下各个步骤的顺序还可以重新调整，这种调整属于本申请的保护范围，在此不进行一一阐述。
在本发明的一些实施方式中，S10前，还包括以下步骤：
S001：BMS获取电池的工作温度；
S002：BMS根据电池的工作温度小于预设温度值，控制执行下一步骤，否则，控制电池保持当前状态。
当电池的工作温度小于预设温度值时，说明电池处于低温工作环境，此时电池可能会出现欠压的状态，需要通过下一步骤的电压继续判断电池是否欠压。当电池的工作温度大于或等于预设温度时，说明电池处于非低温工作环境，电池在该温度范围内工作不会出现欠压的状态，因此，无需再通过电压即可判断电池是否处于欠压状态。本实施方式中，预设温度值为经过多次试验得到的经验值，本领域技术人员可以根据电池的类型或者电池的其他运行条件来设置该预设温度值。
获取电池单体的欠压故障，具体包括以下步骤：
S11：BMS获取电池单体的电压；
S12：BMS根据电池单体的电压小于预设电压值，判定电池单体处于欠压状态并执行下一步骤，否则，控制电池单体保持当前状态；
S13：BMS将电池单体处于欠压状态发送到VCU。
BMS根据电池的电压判断电池单体是否欠压，若电池单体的电压大于等于预设电压值，说明电池单体未出现欠压现象，此时控制电池单体保持在当前状态(当前电流)即可，若电池单体的电压小于预设电压值，说明电池单体处于欠压状态。VCU获取电池单体的
需要说明的是，本申请实施例中所述的预设电压值是以电池单体是否欠压为基准，由于不同电池单体的性能和工作环境不同，欠压状态所对应的预设电压值也不相同，因此，本申请实施例中并未对预设电压值的具体数值进行限定。
在本发明的一些实施方式中，S12具体包括以下步骤：
S121：BMS根据电池单体的电压小于预设电压值，初步判定电池单体处于欠压状态；
S122：BMS间隔预设时间分别获取N(N≥2)个电压；
S123：BMS根据N个电压均小于预设电压值，再次判定电池单体处于欠压状态并执行下一步骤，否则，控制电池保持当前状态。
通过间隔相同的预设时间分别获取N个电压，再根据N中的每一电压均小于预设电压值，判断电池单体呈欠压状态，以保证判断电池欠压的准确性。若获取一次电压，且该电压小于预设电压值，就判定电池单体处于欠压状态，可能会造成判断不准确。电池单体的电压小于预设电压值可能因为电池误报或者偶尔处于非正常运行状态时电池电压不稳定造成的，因此，本实施方式中设置多次获取电池单体电压的步骤，以保证判定电池单体处于欠压状态的准确性。
本发明的一些实施方式中，也可以通过在一段时间内，间隔不同的时间分别获取多个电池单体电压的数值，根据一定数量的电压小于预设电压值判断电池单体呈欠压状态，一定数量可以是总数量的百分之八十或者九十，本领域技术人员可以根据电池的实际工作状态设定该数量。另外，本实施方式中的N是经过多次试验得到的经验值，根据电池的工作状态或者电池的类型或者运行时间等设定。
在本发明的一些实施方式中，S20具体包括以下步骤：
S21：VCU获取电池的第一最大可输出电流；
S22：VCU将电池的第一最大可输出电流修正为第二最大可输出电流；
S23：VCU根据第二最大可输出电流计算修正后的需求扭矩，并将修正后的需求扭矩传送到MCU；
S24：MCU根据修正后的需求扭矩控制电机的转动；
其中，第二最大可输出电流小于第一最大可输出电流且第二最大可输出电流大于预设输出电流值。
VCU在获取到BMS输出的电池单体的欠压故障后，获取电池的第一最大可输出电流，并对第一最大可输出电流进行修正得到修正后的第二最大可输出电流，其中第二最大可输出电流小于第一最大可输出电流，即VCU通过减小电池的输出电流来避免电池单体欠压，而第二最大可输出电流小于预设输出电流值，预设输出电流值与电机的最小转速正相关，以防止电池的输出电流直接降到预设输出电流值，即电机的转速直接降到最小转速。VCU再根据第二最大可输出电流计算修正后的需求扭矩，并将该修正后的需求扭矩传送到电机控制器MCU(Motor Control Unit)中，以便于MCU控制电机的输出扭矩。其中，预设输出电流值与最小转速正相关，可以根据最小转速来设置预设输出电流值。
在本发明的一些实施方式中S22具体包括以下步骤：
S221：VCU查询电池单体欠压的次数与输出电流修正系数的Curve曲线，得到输出电流修正系数；
S222：VCU根据电池的第一最大可输出电流和电流修正系数计算第二最大可输出电流；
其中，电流修正系数小于1。
在电池单体呈欠压状态后，每判定一次电池单体呈欠压状态，电池单体欠压次数累加一次，直至电池单体处于非欠压状态，电池单体欠压次数归零。而电池单体欠压次数与输出电流修正系数形成有map表，VCU根据电池单体欠压的次数查询电流修正系数，再通过将电流修正系数与第一最大可输出电流相乘即可得到第二最大可输出电流。随着电池单体欠压次数的累加，电流修正系数减小，电流修正系数小于1，以保证第二最大可输出电流始终小于第一最大可输出电流，且随着欠压次数的累加电池由欠压状态越来越靠近正常状态，最终找到一个能够使电池呈正常状态并且电机输出最大扭矩的输出电流。
当第二最大可输出电流小于预设输出电流值值时，此时VCU控制输出电流修正系数增大，以提高第二最大可输出电流，进而提高电机的输出扭矩，同时，输出电流修正系数始终保持小于1，以使该程序每次循环都可以使第二最大可输出电流减小，进而减小电机的书输出扭矩，以达到调整电池的需求电流的目的，尽快使电池处于正常状态。
在本发明的一些实施方式中，S23具体包括以下步骤：
S231：VCU获取电池电压；
S232：VCU获取辅机功率；
S233：VCU获取电机转速；
S234：VCU获取电机效率；
S235：VCU获取电池效率；
S236：VCU根据第二最大可输出电流、电池电压、辅机功率、电机转速、电池效率、电机效率计算出修正后的电池最大可输出扭矩；
S237：获取车辆的需求扭矩；
S238：电机最大可输出扭矩；
S239：根据电池最大可输出扭矩、车辆的需求扭矩、电机最大可输出扭矩取最小值获取修正后的车辆需求扭矩。
VCU根据第二最大可输出电流、电池电压、辅机功率、电机转速、电池效率、电机效率计算电池最大可输出扭矩。再将电池最大可输出扭矩、电机最大可输出扭矩、车辆的需求扭矩取最小值，得到修正后的车辆需求扭矩。VCU将修正后的车辆需求扭矩输送到MCU中，以便于MCU根据修正后的车辆需求扭矩控制电机转动。其中，电池电压为电池的当前电压。
在本发明的一些实施方式中，辅机指空调、油泵、气泵或者空调。
在本发明的一些实施方式中，还可以通过直接通过MCU直接控制电机的输出扭矩减小较小的值，当减小后的输出扭矩小于预设输出扭矩，MCU通过多次减小输出扭矩且每次减小的输出扭矩量很小的方式控制电机的输出扭矩，直至电池由欠压状态转变为正常状态。
在本发明的一些实施方式中，S30具体包括以下步骤：
S31：MCU根据修正后的需求扭矩获取需求电流，并将需求电流输送到BMS；
S32：BMS根据需求电流控制电池的最大可输出电流。
MCU根据修正后的需求扭矩可以反向得到需求电流，BMS根据MCU传送的需求电流控制电池的最大可输出电流，电池的输出电流与电池的电压相关，输出电流发生变化那么电池的电压也发生变化，电池单体的电压也会发生变化，此时，需要重新获取电池单体的电压，进一步判定电池单体是否呈欠压状态。
具体地，S31具体包括以下步骤：
S311：MCU根据修正后的需求扭矩查询需求扭矩与需求电流的map表，得到需求电流；
S312：MCU将需求电流输送到BMS。
MCU内存储有需求扭矩与需求电流的map表，查询该需求扭矩与需求电流的map表即可得到需求电流。
本发明实施方式中，在电池单体由欠压状态调整到正常状态的过程中，首次判定电池单体呈欠压状态时，需要获取电池的第一欠压温度，并记录该温度。在下一个电池单体由欠压状态调整到正常状态的过程中，首次判定电池单体呈欠压状态时，需要获取电池的第二欠压温度，比较第二欠压温度与第一欠压温度，若第二欠压温度与第一欠压温度相等，则无需重新计算电池的内阻和最大可输出电流，使用第一次计算得到的内阻和最大可输出电流即可，另外也可按照第一次的修正程序进行修正。若第二欠压温度与第一欠压温度不相等，则需要重新计算电池的内阻和输出电流，以节省调整电池单体由欠压状态到正常状态的时间，提高效率。
本发明第二方面提出了一种电池欠压保护系统，所述电池欠压保护系统用于实施上述任一实施例所述的励磁混合电机的控制方法，所述电池欠压保护系统包括：
获取单元，所述获取单元用于获取电池单体的欠压故障；
控制单元，所述控制单元用于控制电机的输出扭矩减小并且控制所述输出扭矩大于所述预设扭矩值，所述控制单元用于根据电机的所述输出扭矩控制电池的最大可输出电流。
根据本发明实施方式的电池欠压保护系统，首先获取电池单体的欠压故障，然后获取电机的输出扭矩，控制电机的输出扭矩减小并且控制输出扭矩大于预设扭矩值，也就是说控制输出扭矩减小但输出扭矩不能小于预设扭矩值，其中预设扭矩值可以是现有技术中，将电机转速控制在最小时的输出扭矩，或者电机的转速大于最小转速时的输出扭矩，从而防止电机的转速直接降低到最小，避免整车动力不足，保证整车的正常运行。同时，提高电池能源的利用率。
本发明第三方面提出了一种车辆，所述车辆包括动力电池和电池欠压保护系统，所述动力电池与所述电池欠压保护系统电连接，所述电池欠压保护系统为根据上述实施例所述的电池欠压保护系统。
本发明实施方式的车辆与本发明实施方式电池欠压保护系统具有相同的技术效果，在此不再赘述。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种电池欠压保护方法，其特征在于，所述电池欠压保护方法包括以下步骤：
获取电池单体的欠压故障；
控制电机的输出扭矩减小并且控制所述输出扭矩大于所述预设扭矩值；
根据电机的所述输出扭矩控制电池的最大可输出电流。
2.根据权利要求1所述的电池欠压保护方法，其特征在于，所述控制电机的输出扭矩减小并且控制输出扭矩大于预设扭矩值，具体包括以下步骤：
VCU获取电池的第一最大可输出电流；
VCU将电池的所述第一最大可输出电流修正为第二最大可输出电流；
VCU根据所述第二最大可输出电流计算修正后的需求扭矩，并将修正后的需求扭矩传送到MCU；
MCU根据修正后的需求扭矩控制电机的转动；
其中，所述第二最大可输出电流小于所述第一最大可输出电流且所述第二最大可输出电流大于预设输出电流值。
3.根据权利要求2所述的电池欠压保护方法，其特征在于，所述VCU将电池的所述第一最大可输出电流修正为第二最大可输出电流，具体包括以下步骤：
VCU查询电池单体欠压的次数与输出电流修正系数的Curve曲线，得到输出电流修正系数；
VCU根据电池的所述第一最大可输出电流和所述电流修正系数计算所述第二最大可输出电流；
其中，电流修正系数小于1。
4.根据权利要求2所述的电池欠压保护方法，其特征在于，所述VCU根据第二最大可输出电流计算修正后的需求扭矩，并将修正后的需求扭矩传送到MCU，具体包括以下步骤：
VCU获取电池电压；
VCU获取辅机功率；
VCU获取电池效率；
VCU获取电机转速；
VCU获取电机效率；
VCU根据所述第二最大可输出电流、所述电池电压、所述辅机功率、所述电机转速、所述电池效率、所述电机效率计算修正后的需求扭矩，并将修正后的需求扭矩输送到MCU。
5.根据权利要求4所述的电池欠压保护方法，其特征在于，所述根据电机的所述输出扭矩控制电池的最大可输出电流，具体包括以下步骤：
MCU根据修正后的需求扭矩获取需求电流，并将所述需求电流输送到BMS；
BMS根据所述需求电流控制电池最大可输出电流。
6.根据权利要求5所述的电池欠压保护方法，其特征在于，所述MCU根据修正后的需求扭矩获取需求电流，并将需求电流输送到BMS，具体包括以下步骤：
MCU根据修正后的需求扭矩查询需求扭矩与需求电流的map表，得到电机的所述需求电流；
MCU将所述需求电流输送到BMS。
7.根据权利要求1所述的电池欠压保护方法，其特征在于，所述获取电池单体的欠压状态，具体包括以下步骤：
BMS获取电池单体的电压；
BMS根据电池单体的电压小于预设电压值，判定电池单体处于欠压状态并执行下一步骤，否则，控制电池保持当前状态；
BMS将电池单体处于欠压状态发送到VCU。
8.根据权利要求7所述的电池欠压保护方法，其特征在于，所述根据电池的电压小于预设电压值，判定电池单体处于欠压状态并执行下一步骤，否则，控制电池保持当前状态，具体包括以下步骤：
BMS根据电池的电压小于所述预设电压值，初步判定电池单体处于欠压状态；
BMS间隔预设时间分别获取N(N≥2)个电压；
BMS根据N个电压均小于所述预设电压值，再次判定电池单体处于欠压状态并执行下一步骤，否则，控制电池保持当前状态。
9.一种电池欠压保护系统，其特征在于，所述电池欠压保护系统用于实施权利要求1所述的电池欠压保护方法，所述电池欠压保护系统包括：
获取单元，所述获取单元用于获取电池单体的欠压故障；
控制单元，控制电池保持当前状态，所述控制单元用于控制电机的输出扭矩减小并且控制所述输出扭矩大于所述预设扭矩值，所述控制单元用于根据电机的所述输出扭矩控制电池的最大可输出电流。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括动力电池和电池欠压保护系统，所述动力电池与所述电池欠压保护系统电连接，所述电池欠压保护系统为根据权利要求9所述的电池欠压保护系统。
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