CN114407727A - 一种电动汽车充电剩余时间的估算方法及系统 - Google Patents

一种电动汽车充电剩余时间的估算方法及系统 Download PDF

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杨安志
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Abstract

本发明涉及电动汽车技术领域，具体而言，涉及一种电动汽车充电剩余时间的估算方法及系统，方法步骤如下：若当前温度低于正常充电温度，则根据预设预加热时间表获取预加热时间，预设预加热时间表由低温加热台架试验结果所得；根据当前电量查SOP表获取当前充电电流，根据预设加热速率表获取加热速率并计算到达下一个温度档位的时间，采用安时积分法更新电量，预设加热速率表由充电台架试验结果所得；当当前电量高于门限电量时对时间、温度进行修正，直至电量不低于100％；根据累计时间以及预加热时间计算充电剩余时间。本发明以物理系统台架试验作为输入，计算方法简单，更利于工程实现，且在电量即将充满时进行修正，使得结果更加准确。

Description

一种电动汽车充电剩余时间的估算方法及系统
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，具体而言，涉及一种电动汽车充电剩余时间的估算方法及系统。
背景技术
随着汽车电动化技术的发展和成熟，电动车的市场渗透率快速上升。但是，充电时间焦虑仍然是电动车客户的主要焦虑之一，当客户充电时，往往希望确切的知道充电剩余时间，以便更好的安排这段时间。
传统的剩余时间估算方法比较粗糙，即基于SOC、充电电流来粗略的估算充电剩余时间，但是，随着电池健康度，电池温度，当前电量的变化都会影响充电剩余时间，因此，急需一种更为准确的、易于工程实现的动力电池充电剩余时间估算方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车充电剩余时间的估算方法及系统，旨在解决上述背景技术中所指出的问题。
本发明的实施例通过以下技术方案实现：一种电动汽车充电剩余时间的估算方法，包括如下步骤：
S1、判断当前温度是否低于正常充电温度，若是，则根据预设预加热时间表获取预加热时间thot，所述预设预加热时间表由低温加热台架试验结果所得；
否则直接执行S2；
S2、根据当前电量SOC查SOP表，获取当前充电电流，进而根据预设加热速率表，获取加热速率dT，根据加热速率dT计算到达下一个温度档位的时间，并采用安时积分法更新电量SOC，所述预设加热速率表由充电台架试验结果所得；
S3、判断当前电量SOC是否低于门限电量，若是，则跳转步骤S2；
若否，则根据SOC门限电量对时间、温度进行修正，直至电量SOC不低于100％；
S4、根据累计时间以及预加热时间计算得到剩余充电时间，所述累计时间为电量SOC到达100％的时间、到达各温度门限时间和所有修正时间之和。
根据一种优选实施方式，步骤S2中根据加热速率dT计算到达下一个温度档位的时间的表达式如下：
tr2＝(T2-Tr)/dTr
上式中，tr2表示当前温度Tr到达下一个温度档位T2的时间，dTr表示当前温度Tr的加热速率；
采用安时积分法更新当前电量SOC的表达式如下：
SOC2＝SOCr+Irtr2
上式中，SOC2表示温度加热至T2时的电量SOC，SOCr表示当前电量，Ir表示当前充电电流。
根据一种优选实施方式，步骤S3中根据SOC门限电量对时间进行修正的表达式如下：
ti′＝(SOCt-SOCi)/Ii-1
上式中，ti′表示时间ti修正后所得，SOCt表示SOC门限电量，SOCi表示温度加热至Tt时的电量SOC，Ii-1表示时间ti-1时的充电电流；
根据SOC门限电量对温度进行修正的表达式如下：
Ti′＝Ti-1+dTi-1×ti′
上式中，Ti′表示温度Tt修正后所得，Ti-1表示时间ti-1时的温度，dTi-1表示为温度Ti-1时的加热速率。
根据一种优选实施方式，步骤S4中根据累计时间以及预加热时间计算得到剩余充电时间的表达式如下：
ts＝(100-SOCn-1)/In-1+Tn-1+...+ti+1+ti′+...+tr2+thot
上式中，若当前温度是否低于正常充电温度，则根据步骤S1求取预加热时间thot，否则thot＝0。
根据一种优选实施方式，所述方法在步骤S1之前还包括：根据电池的电芯属性得到SOP表。
本发明还提供一种电动汽车充电剩余时间的估算系统，包括：
第一判断单元，用于判断当前温度是否低于正常充电温度，若是，则根据预设预加热时间表获取预加热时间thot；
第一处理单元，用于根据当前电量SOC查SOP表，获取当前充电电流，进而根据预设加热速率表，获取加热速率dT，根据加热速率dT计算到达下一个温度档位的时间，并采用安时积分法更新电量SOC；
第二判断单元，用于当当前电量SOC不低于门限电量时，根据SOC门限电量对时间、温度进行修正，直至电量SOC不低于100％；
第二处理单元，用于根据累计时间以及预加热时间计算得到剩余充电时间，所述累计时间为电量SOC到达100％的时间、到达各温度门限时间和所有修正时间之和。
根据一种优选实施方式，第一处理单元包括：
加热时间计算模块，用于采用如下公式计算加热时间：
tr2＝(T2-Tr)/dTr
上式中，tr2表示当前温度Tr到达下一个温度档位T2的时间，dTr表示当前温度Tr的加热速率；
更新模块，用于采用安时积分法更新当前电量SOC，表达式如下：
SOC2＝SOCr+Irtr2
上式中，SOC2表示温度加热至T2时的电量SOC，SOCr表示当前电量，Ir表示当前充电电流。
根据一种优选实施方式，第二判断单元包括：
时间修正模块，用于根据SOC门限电量对时间进行修正，表达式如下：
ti′＝(SOCt-SOCi)/Ii-1
上式中，ti′表示时间ti修正后所得，SOCt表示SOC门限电量，SOCi表示温度加热至Tt时的电量SOC，Ii-1表示时间ti-1时的充电电流；
温度修正模块，用于根据SOC门限电量对温度进行修正，表达式如下：
Ti′＝Ti-1+dTi-1×ti′
上式中，Ti′表示温度Tt修正后所得，Ti-1表示时间ti-1时的温度，dTi-1表示为温度Ti-1时的加热速率。
根据一种优选实施方式，第二处理单元包括：
剩余充电时间计算模块，用于根据累计时间以及预加热时间计算剩余充电时间，表达式如下：
ts＝(100-SOCn-1)/In-1+Tn-1+...+ti+1+ti′+...+tr2+thot
上式中，若当前温度是否低于正常充电温度，则根据步骤S1求取预加热时间thot，否则thot＝0。
根据一种优选实施方式，还包括SOP表获取模块，用于根据电池的电芯属性得到SOP表
本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：本发明以物理系统台架试验作为输入，计算方法简单，更利于工程实现，且本发明在电量即将充满时对时间及温度进行修正，使得结果更加准确。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的估算方法的流程示意图；
图2为本发明实施例1提供的估算方法框图；
图3为本发明实施例2提供的估算系统框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
实施例1
经申请人研究发现，传统的剩余时间估算方法比较粗糙，即基于SOC、充电电流来粗略的估算充电剩余时间，但是，随着电池健康度，电池温度，当前电量的变化都会影响充电剩余时间，因此，本发明实施例提供一种更为准确的、易于工程实现的动力电池充电剩余时间估算方法。
参考图1和图2，方法包括如下步骤：
首先，根据电池的电芯属性得到SOP表，SOP表如表1所示：
Figure BDA0003486145170000071
表1.SOC-T-充电电流表
进一步地，通过低温加热台架试验，得到预设预加热时间表，例如：设置低温位-30℃、-20℃、-10℃，测试不同温度加热到0℃的时间，试验结果如表2所示：
Figure BDA0003486145170000072
表2.温度-加热时间表
进一步地，通过充电台架试验，得到预设加热速率表，例如：设置几个温度档位，如10个，在每个温度档位测试不同档位充电电流电池的温度变化速率，其中档位电流根据该温度下的SOP表确定，试验结果如表3所示：
Figure BDA0003486145170000081
表3.T-充电电流-温度表化率表
其中，温度变化速率单位为℃/h。
充电剩余时间估算具体步骤如下：
S1、判断当前温度是否低于正常充电温度，若是，则根据预设预加热时间表获取预加热时间thot，所述预设预加热时间表由低温加热台架试验结果所得；否则直接执行S2；例如：若当前温度为18℃，高于0℃，则预加热时间thot＝0。
在步骤S1计算得到预加热时间后，进一步地执行步骤S2。S2、根据当前电量SOC查SOP表，获取当前充电电流，进而根据预设加热速率表，获取加热速率dT，根据加热速率dT计算到达下一个温度档位的时间，并采用安时积分法更新电量SOC，所述预设加热速率表由充电台架试验结果所得；其中，根据加热速率dT计算到达下一个温度档位的时间的表达式如下：
tr2＝(T2-Tr)/dTr
上式中，tr2表示当前温度Tr到达下一个温度档位T2的时间，dTr表示当前温度Tr的加热速率；
采用安时积分法更新当前电量SOC的表达式如下：
SOC2＝SOCr+Irtr2
上式中，SOC2表示温度加热至T2时的电量SOC，SOCr表示当前电量，Ir表示当前充电电流。
以下对上述步骤进行举例说明：若当前温度为18℃，当前电量SOC为20％，通过查SOP表得到当前充电电流为50A，18℃的下一个温度档位为20℃。
首先计算从18℃上升到20℃的时间，以及对应电量SOC的变化：
tr2＝(20-18)/9.44＝0.212h
SOC2＝20+50×0.212＝30.6
进一步地，判断当前电量SOC是否低于门限电量，此处当前电量SOC为30.6％，低于门限电量，则继续执行步骤S2，具体如下：
根据温度20℃和30.6％的电量SOC查SOP表得到当前充电电流为80A，再查预设加热速率表，得到此时的加热速率为19.54℃/h，20℃的下一个温度档位为25℃。
则计算从20℃上升到25℃的时间，以及对应电量SOC的变化：
t3＝(25-20)/19.54＝0.256h
SOC3＝30.6+80×0.256＝51.08
此处当前电量SOC为51.08％，仍低于门限电量，则根据温度25℃和51.08％的电量SOC查SOP表得到当前充电电流为100A，再查预设加热速率表，得到此时的加热速率为30.18℃/h，25℃的下一个温度档位为40℃。
则计算从25℃上升到40℃的时间，以及对应电量SOC的变化：
t4＝(40-25)/30.18＝0.497h
SOC4＝51.6+100×0.497＝101.3
此处当前电量SOC为101.3％，大于设置的门限电量90％，因此需要根据SOC门限电量对时间、温度进行修正，直至电量SOC不低于100％；
其中，根据SOC门限电量对时间进行修正的表达式如下：
ti′＝(SOCt-SOCi)/Ii-1
上式中，ti′表示时间ti修正后所得，SOCt表示SOC门限电量，SOCi表示温度加热至Tt时的电量SOC，Ii-1表示时间ti-1时的充电电流；
根据SOC门限电量对温度进行修正的表达式如下：
Ti′＝Ti-1+dTi-1×ti′
上式中，Ti′表示温度Tt修正后所得，Ti-1表示时间ti-1时的温度，dTi-1表示为温度Ti-1时的加热速率。
首先，根据SOC门限电量对时间进行修正：
t4′＝(90-51.6)/100＝0.384h
T4′＝25+0.384×30.18＝36.59
以温度36.59℃查SOP表得到当前充电电流为80A，再查预设加热速率表，得到此时的加热速率为20.12℃/h，则计算从25℃上升到40℃的时间，以及对应电量SOC的变化：
t5＝(40-36.59)/20.12＝0.169h
SOC5＝90+80×0.169＝103.5
得到此处当前电量SOC为103.5％，大于100％。因此，进一步地执行步骤S4。S4、根据累计时间以及预加热时间计算得到剩余充电时间，所述累计时间为电量SOC到达100％的时间、到达各温度门限时间和所有修正时间之和。计算表达式如下：
ts＝(100-SOCn-1)/In-1+Tn-1+...+ti+1+ti′+...+tr2+thot
上式中，若当前温度是否低于正常充电温度，则根据步骤S1求取预加热时间thot，否则thot＝0。
以上述数据为例，最终得到的充电剩余时间具体如下：
ts＝(100-90)/80+0.385+0.256+0.212＝0.977h
综上所述，本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：本发明以物理系统台架试验作为输入，计算方法简单，更利于工程实现，且本发明在电量即将充满时对时间及温度进行修正，使得结果更加准确。
实施例2
参考图3，本发明实施例涉及一种电动汽车充电剩余时间的估算系统，包括：
第一判断单元，用于判断当前温度是否低于正常充电温度，若是，则根据预设预加热时间表获取预加热时间thot，所述预设预加热时间表由低温加热台架试验结果所得；
第一处理单元，用于根据当前电量SOC查SOP表，获取当前充电电流，进而根据预设加热速率表，获取加热速率dT，根据加热速率dT计算到达下一个温度档位的时间，并采用安时积分法更新电量SOC，所述预设加热速率表由充电台架试验结果所得；
第二判断单元，用于当当前电量SOC不低于门限电量时，根据SOC门限电量对时间、温度进行修正，直至电量SOC不低于100％；
第二处理单元，用于根据累计时间以及预加热时间计算得到剩余充电时间，所述累计时间为电量SOC到达100％的时间、到达各温度门限时间和所有修正时间之和。
进一步地，第一处理单元包括：
加热时间计算模块，用于采用如下公式计算加热时间：
tr2＝(T2-Tr)/dTr
上式中，tr2表示当前温度Tr到达下一个温度档位T2的时间，dTr表示当前温度Tr的加热速率；
更新模块，用于采用安时积分法更新当前电量SOC，表达式如下：
SOC2＝SOCr+Irtr2
上式中，SOC2表示温度加热至T2时的电量SOC，SOCr表示当前电量，Ir表示当前充电电流。
进一步地，第二判断单元包括：
时间修正模块，用于根据SOC门限电量对时间进行修正，表达式如下：
ti′＝(SOCt-SOCi)/Ii-1
上式中，ti′表示时间ti修正后所得，SOCt表示SOC门限电量，SOCi表示温度加热至Tt时的电量SOC，Ii-1表示时间ti-1时的充电电流；
温度修正模块，用于根据SOC门限电量对温度进行修正，表达式如下：
Ti′＝Ti-1+dTi-1×ti′
上式中，Ti′表示温度Tt修正后所得，Ti-1表示时间ti-1时的温度，dTi-1表示为温度Ti-1时的加热速率。
进一步地，第二处理单元包括：
剩余充电时间计算模块，用于根据累计时间以及预加热时间计算剩余充电时间，表达式如下：
ts＝(100-SOCn-1)/In-1+Tn-1+...+ti+1+ti′+...+tr2+thot
上式中，若当前温度是否低于正常充电温度，则根据步骤S1求取预加热时间thot，否则thot＝0。
进一步地，还包括SOP表获取模块，用于根据电池的电芯属性得到SOP表。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种电动汽车充电剩余时间的估算方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、判断当前温度是否低于正常充电温度，若是，则根据预设预加热时间表获取预加热时间thot，所述预设预加热时间表由低温加热台架试验结果所得；
否则直接执行S2；
S2、根据当前电量SOC查SOP表，获取当前充电电流，进而根据预设加热速率表，获取加热速率dT，根据加热速率dT计算到达下一个温度档位的时间，并采用安时积分法更新电量SOC，所述预设加热速率表由充电台架试验结果所得；
S3、判断当前电量SOC是否低于门限电量，若是，则跳转步骤S2；
若否，则根据SOC门限电量对时间、温度进行修正，直至电量SOC不低于100％；
S4、根据累计时间以及预加热时间计算得到剩余充电时间，所述累计时间为电量SOC到达100％的时间、到达各温度门限时间和所有修正时间之和。
2.如权利要求1所述的电动汽车充电剩余时间的估算方法，其特征在于，步骤S2中根据加热速率dT计算到达下一个温度档位的时间的表达式如下：
tr2＝(T2-Tr)/dTr
上式中，tr2表示当前温度Tr到达下一个温度档位T2的时间，dTr表示当前温度Tr的加热速率；
采用安时积分法更新当前电量SOC的表达式如下：
SOC2＝SOCr+Irtr2
上式中，SOC2表示温度加热至T2时的电量SOC，SOCr表示当前电量，Ir表示当前充电电流。
3.如权利要求2所述的电动汽车充电剩余时间的估算方法，其特征在于，步骤S3中根据SOC门限电量对时间进行修正的表达式如下：
ti′＝(SOCt-SOCi)/Ii-1
上式中，ti′表示时间ti修正后所得，SOCt表示SOC门限电量，SOCi表示温度加热至Tt时的电量SOC，Ii-1表示时间ti-1时的充电电流；
根据SOC门限电量对温度进行修正的表达式如下：
Ti′＝Ti-1+dTi-1×ti′
上式中，Ti′表示温度Tt修正后所得，Ti-1表示时间ti-1时的温度，dTi-1表示为温度Ti-1时的加热速率。
4.如权利要求3所述的电动汽车充电剩余时间的估算方法，其特征在于，步骤S4中根据累计时间以及预加热时间计算得到剩余充电时间的表达式如下：
ts＝(100-SOCn-1)/In-1+Tn-1+...+ti+1+ti′+...+tr2+thot
上式中，若当前温度是否低于正常充电温度，则根据步骤S1求取预加热时间thot，否则thot＝0。
5.如权利要求1所述的电动汽车充电剩余时间的估算方法，其特征在于，所述方法在步骤S1之前还包括：根据电池的电芯属性得到SOP表。
6.一种电动汽车充电剩余时间的估算系统，其特征在于，包括：
第一判断单元，用于判断当前温度是否低于正常充电温度，若是，则根据预设预加热时间表获取预加热时间thot，所述预设预加热时间表由低温加热台架试验结果所得；
第一处理单元，用于根据当前电量SOC查SOP表，获取当前充电电流，进而根据预设加热速率表，获取加热速率dT，根据加热速率dT计算到达下一个温度档位的时间，并采用安时积分法更新电量SOC，所述预设加热速率表由充电台架试验结果所得；
第二判断单元，用于当当前电量SOC不低于门限电量时，根据SOC门限电量对时间、温度进行修正，直至电量SOC不低于100％；
第二处理单元，用于根据累计时间以及预加热时间计算得到剩余充电时间，所述累计时间为电量SOC到达100％的时间、到达各温度门限时间和所有修正时间之和。
7.如权利要求6所述的电动汽车充电剩余时间的估算系统，其特征在于，第一处理单元包括：
加热时间计算模块，用于采用如下公式计算加热时间：
tr2＝(T2-Tr)/dTr
上式中，tr2表示当前温度Tr到达下一个温度档位T2的时间，dTr表示当前温度Tr的加热速率；
更新模块，用于采用安时积分法更新当前电量SOC，表达式如下：
SOC2＝SOCr+Irtr2
上式中，SOC2表示温度加热至T2时的电量SOC，SOCr表示当前电量，Ir表示当前充电电流。
8.如权利要求7所述的电动汽车充电剩余时间的估算系统，其特征在于，第二判断单元包括：
时间修正模块，用于根据SOC门限电量对时间进行修正，表达式如下：
ti′＝(SOCt-SOCi)/Ii-1
上式中，ti′表示时间ti修正后所得，SOCt表示SOC门限电量，SOCi表示温度加热至Tt时的电量SOC，Ii-1表示时间ti-1时的充电电流；
温度修正模块，用于根据SOC门限电量对温度进行修正，表达式如下：
Ti′＝Ti-1+dTi-1×ti′
上式中，Ti′表示温度Tt修正后所得，Ti-1表示时间ti-1时的温度，dTi-1表示为温度Ti-1时的加热速率。
9.如权利要求8所述的电动汽车充电剩余时间的估算系统，其特征在于，第二处理单元包括：
剩余充电时间计算模块，用于根据累计时间以及预加热时间计算剩余充电时间，表达式如下：
ts＝(100-SOCn-1)/In-1+Tn-1+...+ti+1+ti′+...+tr2+thot
上式中，若当前温度是否低于正常充电温度，则根据步骤S1求取预加热时间thot，否则thot＝0。
10.如权利要求6所述的电动汽车充电剩余时间的估算系统，其特征在于，还包括SOP表获取模块，用于根据电池的电芯属性得到SOP表。
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Citations (32)

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