CN114872565A - 一种动力电池充电末端保护方法及电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种动力电池充电末端保护方法及电池管理系统，属于电动汽车充电技术领域。包括如下步骤：1)在动力电池充电过程到达充电末端前，动力电池进行至少一次降流请求：在设定时间内，测量动力电池实际降流值，计算所述实际降流值与设定时间的比值，得到实际降流速度；2)在动力电池充电过程到达充电末端后，对充电策略进行优化，通过改变请求降流速度和请求降流频率，使充电末端请求降流速度不大于所述实际降流速度。本发明使降流请求能够根据充电设备的实际情况来确定，避免了降流请求过大而充电设备降流速度无法跟随的情况，避免了电池过充现象，提高了电池充电的安全性。

Description

一种动力电池充电末端保护方法及电池管理系统

技术领域

本发明涉及一种动力电池充电末端保护方法及电池管理系统，属于电动汽车充电技术领域。

背景技术

目前电动汽车动力电池充电过程是由充电设备按照电池管理系统(BMS)请求值被动输出的方式完成，充电末端电池管理系统均采用小电流请求的充电策略，若充电设备因性能或其他原因导致输出电流跟随速度慢，则会出现短时间的输出过流问题，由于该问题发生在充电过程末端，极易导致动力电池单体过压，若充电设备在短时间内输出电流较大或输出过流持续时间较长，则会引起动力电池严重过充，导致动力电池零部件损坏，甚至出现着火风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动力电池充电末端保护方法及电池管理系统，用于解决充电末端时充电设备充电电流跟随速度慢引起的过流问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种动力电池充电末端保护方法，包括如下步骤：

1)在动力电池充电到达充电末端前，对动力电池进行至少一次降流充电：在降流充电的设定时间内，测量动力电池实际降流值，计算所述实际降流值与设定时间的比值，得到实际降流速度；2)在动力电池充电到达充电末端后，对充电策略进行优化，通过改变充电降流速度和降流频率，使充电末端电流的降流速度不大于所述实际降流速度。

本发明的有益效果是：通过在充电末端前进行降流充电，测量出实际降流速度，将实际降流速度作为降流极限值，在充电末端时调整充电策略使BMS请求的降流速度低于降流极限值，降流请求能够根据充电设备的实际情况来定，避免了降流请求过大而充电设备降流速度无法跟随的情况，避免了电池过充现象，提高了电池充电的安全性。

进一步地，为了保证实际降流速度的准确性，在上述动力电池充电末端保护方法中，步骤1)中对动力电池多次降流充电，在每次降流对应的设定时间内，测量每次的动力电池实际降流值，计算所述各个实际降流值与对应设定时间的比值，并取各比值的平均值作为实际降流速度。

进一步地，在上述动力电池充电末端保护方法中，充电末端的充电降流速度和降流频率是根据动力电池SOC值和动力电池电芯单体电压值确定的。

进一步地，在上述动力电池充电末端保护方法中，该方法还包括根据优化后的充电末端实际降流速度计算能否在充电结束前使电流降至设定值，若不能使电流降至设定值，则对充电末端的请求降流速度和请求降流频率进行调整。

进一步地，在上述动力电池充电末端保护方法中，所述的设定值为0。

本发明还提供了一种电池管理系统，在充电设备充电过程中实行如下步骤：1)在动力电池充电过程到达充电末端前，向动力电池发送至少一次降流请求，并在降流请求的设定时间内，测量动力电池实际降流值，作为动力电池实际降流幅值；计算所述实际降流幅值与设定时间的比值，得到实际降流速度；2)在动力电池充电过程到达充电末端后，进行充电策略优化操作，通过改变请求降流速度和请求降流频率，使充电末端请求降流速度不大于所述实际降流速度。

进一步地，在上述电池管理系统中，步骤1)中电池管理系统对动力电池发送多次降流请求，在每次降流请求的设定时间内，测量每次的动力电池实际降流值，计算所述各个实际降流值与对应设定时间的比值，并取各比值的平均值作为实际降流速度。

进一步地，在上述电池管理系统中，充电末端的请求降流速度和请求降流频率是根据动力电池SOC值和动力电池电芯单体电压值确定的。

进一步地，在上述电池管理系统中，所述电池管理系统还根据优化后的充电末端实际降流速度，计算能否在充电结束前使电流降至设定值，若不能使电流降至设定值，则对充电末端的请求降流速度和请求降流频率进行调整。

进一步地，在上述电池管理系统中，所述的设定值为0。

附图说明

图1为充电末端保护方法工作原理图；

图2为充电策略优化前的充电曲线；

图3为充电策略优化前的充电末端过充曲线；

图4为充电策略优化后的充电曲线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

方法实施例：

图2为BMS策略优化前充电曲线，由图2可知，在充电末端时，BMS充电的请求值与充电设备输出值并不吻合。图3为图2的局部放大图，由图可知，虽然充电设备能够及时响应BMS的充电请求，但是由于充电设备的老化或其他问题，充电设备的电流下降速度并不能跟随BMS充电请求的电流下降速度，导致最终BMS请求电流值为0时实际充电设备的电流不为0，并且需要持续一段时间后实际充电设备的电流才降为0，产生过充情况。因此，需要对现有充电策略进行调整以避免出现过充情况。

本发明在动力电池充电过程中在到达充电末端前多次进行小电流充电，并多次在设定降流时间内测量充电设备的实际降流值，将实际降流值与对应降流时间相除，对多个相除结果求平均数，得到充电设备实际降流速度；当动力电池充电过程达到充电末端后，优化充电策略，通过改变充电末端请求降流速度和请求降流频率，使充电末端请求降流速度不大于充电设备实际降流速度。并且对优化后的充电策略进行计算验证，验证能否在充电结束前使电流降为0，若验证结果不符合，则在此对充电策略进行调整，实现电池充满时电流及时降为0。其实现原理如图1所示，具体实现过程如下。

1.在电池到达充电末端前进行多次降流充电，确定充电设备实际降流速度，将其作为充电设备的最大降流速度。

充电末端指的是电池充电后期，例如电池SOC达到90％时，电池在到达充电末端前一般都是大电流恒流充电，为了获取充电设备的降流速度响应情况，本发明在该阶段进行多次降流充电。如图4所示，本实施例在充电设备未进入充电末端时，BMS连续三次调整请求较小电流值，根据实际情况调整次数可以为任意次，并且每次的调整请求电流值可以不同。充电设备根据BMS的请求电流值进行降流，实际降流值分别为ΔI1、ΔI2、ΔI3，根据对应的降流时间t1、t2、t3，计算出每次实际降流速度分别为S1＝ΔI1/t1、S2＝ΔI2/t2、S3＝ΔI3/t3；对每次的实际降流速度求平均数，得到平均实际降流速度S＝(S1+S2+S3)/3，此处也可以采用其他统计方法，得到能够代表充电设备实际降流速度S。将实际降流速度S作为此次充电过程的充电设备降流性能进行在线标定，即此次充电过程充电设备最大降流速度只能为S。

2.在电池到达充电末端时对电池进行降流充电，使降流速度不超过充电设备的最大降流速度。

当充电设备进入充电末端时，将此次充电过程的充电设备降流性能S作为充电末端请求电流值下降的最大值，依次调整充电末端的降流请求值，降流请求值一般是根据动力电池SOC值和动力电池电芯单体电压值确定的，若充电末端的降流请求值大于充电设备降流性能S，则将其调整为充电设备降流性能S以避免充电设备降流速度跟随不了充电请求的降流速度导致的过流问题；若充电末端的降流请求值不大于充电设备降流性能S，则按照充电末端的降流请求值充电。。充电末端一般会经过多次降流充电，降流频率也是根据动力电池SOC值和动力电池电芯单体电压值确定。根据降流频率和降流请求值对电池充电末端的充电过程进行控制，使动力电池充满时(SOC为100％)充电电流降至0，若按照当前的降流频率和降流请求值无法在电池充满时使充电电流降为0(或者是接近于0的电流值)，则需要调整充电末端的请求降流速度和请求降流频率，例如提高降流频率或者在不大于充电设备降流性能S下提高降流请求值。

通过上述过程，本发明能够使充电设备的降流性能满足降流请求，如图4所示，在充电末端前进行了三次小电流请求，确定了设备最大降流速度；在充电末端时，可以看到灰线与黑线拟合，说明调整后降流请求值与降流实际值相等；此外充电末端时一共进行了5次降流，相比于调整前4次降流，说明还通过调整降流频率使动力电池充满时充电电流降为0，实现了本发明的效果。

系统实施例：

本发明的一种电池管理系统，同方法实施例中的电池管理系统相一致，由于在上述方法实施例中对该电池管理系统的工作流程已经完整表述，在此不再赘述。

目前行业内避免过充的措施为当出现长时间过流问题时，强制断开充电器接触器，常常会出现充电接触器粘连导致容易损坏充电接触器的现象，严重时会损坏充电接触器，导致车辆充电插座存在带电风险。此外通过断开充电接触器断电的车辆需要结果维修人员检查维修之后才能进行下一次充电操作。本发明的动力电池充电末端保护方法通过调整请求降流速度避免了请求降流值与实际降流值之间的差距，并对调整后的充电策略进行验证，通过在动力电池充满电后将充电速度降为0来避免过充。相比于现有方案，本发明避免了电池过充现象而非避免电池过充导致的安全风险，安全性更高，并且不会引起车辆和充电设备的停充保护，保证了下次充电的正常进行。

Claims (10)

1.一种动力电池充电末端保护方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在动力电池充电到达充电末端前，对动力电池进行至少一次降流充电：在降流充电的设定时间内，测量动力电池实际降流值，计算所述实际降流值与设定时间的比值，得到实际降流速度；

2)在动力电池充电到达充电末端后，对充电策略进行优化，通过改变充电降流速度和降流频率，使充电末端电流的降流速度不大于所述实际降流速度。

2.根据权利要求1所述的动力电池充电末端保护方法，其特征在于，步骤1)中对动力电池多次降流充电，在每次降流对应的设定时间内，测量每次的动力电池实际降流值，计算所述各个实际降流值与对应设定时间的比值，并取各比值的平均值作为实际降流速度。

3.根据权利要求1所述的动力电池充电末端保护方法，其特征在于，充电末端的充电降流速度和降流频率是根据动力电池SOC值和动力电池电芯单体电压值确定的。

4.根据权利要求1所述的动力电池充电末端保护方法，其特征在于，该方法还包括根据优化后的充电末端实际降流速度计算能否在充电结束前使电流降至设定值，若不能使电流降至设定值，则对充电末端的请求降流速度和请求降流频率进行调整。

5.根据权利要求4所述的动力电池充电末端保护方法，其特征在于，所述的设定值为0。

6.一种电池管理系统，与动力电池连接以采集动力电池的电压、电流数据，其特征在于，在充电设备充电过程中实行如下步骤：

1)在动力电池充电过程到达充电末端前，向动力电池发送至少一次降流请求，并在降流请求的设定时间内，测量动力电池实际降流值，作为动力电池实际降流幅值；计算所述实际降流幅值与设定时间的比值，得到实际降流速度；

2)在动力电池充电过程到达充电末端后，进行充电策略优化操作，通过改变请求降流速度和请求降流频率，使充电末端请求降流速度不大于所述实际降流速度。

7.根据权利要求6所述的电池管理系统，其特征在于，步骤1)中电池管理系统对动力电池发送多次降流请求，在每次降流请求的设定时间内，测量每次的动力电池实际降流值，计算所述各个实际降流值与对应设定时间的比值，并取各比值的平均值作为实际降流速度。

8.根据权利要求6所述的电池管理系统，其特征在于，充电末端的请求降流速度和请求降流频率是根据动力电池SOC值和动力电池电芯单体电压值确定的。

9.根据权利要求6所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统还根据优化后的充电末端实际降流速度，计算能否在充电结束前使电流降至设定值，若不能使电流降至设定值，则对充电末端的请求降流速度和请求降流频率进行调整。

10.根据权利要求9所述的电池管理系统，其特征在于，所述的设定值为0。

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