CN115195529B - 电池控制方法、电子设备及电池控制系统 - Google Patents

电池控制方法、电子设备及电池控制系统 Download PDF

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CN115195529B CN202210387455.8A CN202210387455A CN115195529B CN 115195529 B CN115195529 B CN 115195529B CN 202210387455 A CN202210387455 A CN 202210387455A CN 115195529 B CN115195529 B CN 115195529B
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Abstract

本发明公开了一种电池控制方法、电子设备及电池控制系统,所述电池控制方法包括:获取第一目标功率;获取所述动力电池系统的电池参数;根据所述电池参数确定所述能量型电池组的输出功率;当所述第一目标功率大于或等于所述能量型电池组的输出功率,通过所述电压转换器控制所述功率型电池组向所述目标设备输入动力源;当所述第一目标功率小于所述能量型电池组的输出功率时,控制所述能量型电池组向所述目标设备输入动力源。本发明中,通过包括能量型电池组及功率型电池组的动力电池系统共同向目标设备输入动力源,可以发挥能量型电池组及功率型电池组各自的性能优势,以满足目标设备的不同需求。

Description

电池控制方法、电子设备及电池控制系统
技术领域
本发明涉及新能源电池控制领域,特别涉及一种电池控制方法、电子设备及电池控制系统。
背景技术
新能源是全球研究的热点,新能源汽车是新能源技术的一典型应用,相对内燃机车,新能源汽车能够有效降低石油产品的依存度,有利实现“碳中和”。目前市场上的新能源汽车和节能汽车包括混合动力汽车、插电式混合动力汽车、增程式混和动力汽车、纯电动汽车,燃料电池汽车等。动力电池是这些汽车的核心零部件,其性能的好坏直接影响整车性能。
从材料体系而言,应用广泛的电池类型主要有钛酸锂电池(LTO)、三元电池(NCM)、磷酸铁锂电池(LFP)等。从使用角度来讲,可分为能量型电池和功率型电池。
当使用由能量型电池和功率型电池组成的电池系统对新能源汽车进行供电时,由于能量型电池和功率型电池的性能不同,难以将能量型电池和功率型电池作为一个整体进行控制以同时发挥能量型电池和功率型电池的优势。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中难以将能量型电池和功率型电池作为一个整体进行控制以同时发挥能量型电池和功率型电池的优势的缺陷,提供一种能够将能量型电池和功率型电池作为一个整体进行控制以同时发挥能量型电池和功率型电池的优势的电池控制方法、电子设备及电池控制系统。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题:
本发明提供了一种电池控制方法,所述电池控制方法应用于动力电池系统,所述动力电池系统向目标设备输出动力源,所述动力电池系统包括能量型电池组、功率型电池组及电压转换器,所述能量型电池系统与所述功率型电池组并联,所述功率型电池组与所述电压转换器连接,所述电池控制方法包括:
获取目标信号,所述目标信号包括第一信号,所述第一信号表示所述目标设备运行的信号;
获取所述动力电池系统的电池参数;
当所述目标信号为所述第一信号时,根据所述电池参数确定所述能量型电池组的输出功率;
当第一目标功率大于或等于所述能量型电池组的输出功率,通过所述电压转换器控制所述功率型电池组向所述目标设备输出动力源,所述第一目标功率表示所述目标设备运行的功率;
当所述第一目标功率小于所述能量型电池组的输出功率时,控制所述能量型电池组向所述目标设备输出动力源。
较佳地,所述电池参数包括所述能量型电池组的第一放电功率,所述通过所述电压转换器控制所述功率型电池组向所述目标设备输出动力源的步骤包括以下步骤:
根据所述第一目标功率及所述第一放电功率获取所述功率型电池组的目标放电功率;
获取所述电压转换器的第一目标电压;
根据所述目标放电功率及所述第一目标电压获取所述电压转换器的第一目标电流;
根据所述第一目标电流控制从所述功率型电池组输出并由所述电压转换器调整后的功率为所述目标放电功率。
较佳地,所述电池参数还包括所述能量型电池组的第一开路电压及所述能量型电池组的第一等效电阻,所述获取所述电压转换器的第一目标电压的步骤包括以下步骤:
根据所述第一开路电压OCVe(t)、所述第一等效电阻R(t)及所述第一放电功率PeDis(t),通过第一电压计算公式获取第一目标电压Vref(t),所述第一电压计算公式如下:
Figure BDA0003594232380000021
较佳地,所述电池参数还包括所述电压转换器的第一输出电流Idis(t),所述根据所述第一目标电流控制从所述功率型电池组输出并由所述电压转换器调整后的功率为所述目标放电功率的步骤包括以下步骤:
根据所述第一目标电流IdisRef(t)、放电比例因子KpDis、放电积分因子KiDis、放电微分因子KdDis及放电微分参数τ,通过第一占空比计算公式获取第一占空比KdisPwm
根据所述第一占空比控制从所述功率型电池组输出并由所述电压转换器调整后的功率为所述目标放电功率;
所述第一占空比计算公式如下:
Figure BDA0003594232380000031
其中,e(t)=IdisRef(t)-Idis(t)。
较佳地,所述目标设备启动的步骤后还包括以下步骤:
当符合预设充电条件时,通过所述电压转换器控制充电设备向所述动力电池系统充电,所述充电设备包括所述能量型电池组和/或所述目标设备。
较佳地,所述目标信号还包括第二信号,所述第二信号表示充电设备向所述动力电池系统充电的信号,所述获取所述动力电池系统的电池参数的步骤后还包括以下步骤:
当所述目标信号为所述第二信号时,根据所述电池参数,通过所述电压转换器控制所述充电设备优先向所述功率型电池组充电。
较佳地,所述充电设备包括所述目标设备或所述能量型电池组,所述第二信号包括所述功率型电池组的电池容量小于或等于预设容量的信号和/或外部充电信号;
所述根据所述电池参数,通过所述电压转换器控制所述充电设备优先向所述功率型电池组充电的步骤包括:
当所述充电设备为所述目标设备时:
响应于接收到所述外部充电信号;
当所述目标设备输入的第一充电功率小于或等于所述功率型电池组的第一充电功率时,通过所述电压转换器控制所述目标设备向所述功率型电池组充电;
当所述充电设备输入的第一充电功率大于所述功率型电池组的第一充电功率时,通过所述电压转换器控制所述目标设备向所述功率型电池组及所述能量型电池组充电;
当所述目标设备为所述能量型电池组时:
响应于所述功率型电池组的第一电荷状态小于或等于预设电荷状态,通过所述电压转换器控制所述能量型电池组向所述功率型电池组充电。
较佳地,所述外部充电信号包括制动能量回馈信号。
较佳地,所述电池参数还包括所述功率型电池组的目标充电功率、所述能量型电池组的第二充电功率,所述通过所述电压转换器控制所述充电设备向所述功率型电池组充电的步骤包括以下步骤:
根据第二电压计算公式获取第二目标电压Vref(t);
根据所述目标充电功率及所述第二目标电压获取所述电压转换器的第二目标电流;
根据所述第二目标电流,通过第二占空比计算公式获取第二占空比KchaPwm
根据所述第二占空比控制由充电设备输出并经由所述电压转换器后的功率为所述目标充电功率;
所述第二电压计算公式如下:
Figure BDA0003594232380000041
其中,Vref(t)表示第二目标电压,OCVe(t)表示所述第二开路电压,PeCha(t)表示所述第二充电功率,R(t)表示所述第二等效电阻;
所述第二占空比计算公式如下:
Figure BDA0003594232380000042
其中,KchaPwm表示所述第二占空比,KpCha表示充电比例因子,KiCha表示充电积分因子,KdCha表示充电微分因子,τ表示充电微分参数;
其中,e(t)=IchaRef(t)-Icha(t),Icha(t)表示所述电压转换器的第二输出电流,IchaRef(t)表示所述第二目标电流。
较佳地,所述电池参数还包括所述功率型电池组的第一电荷状态及所述能量型电池组的第二电荷状态;
所述获取所述动力电池系统的电池参数的步骤后还包括以下步骤:
根据所述第一电荷状态及所述第二电荷状态获取所述动力电池系统的总动力参数;
根据所述总动力参数获取所述目标设备的续航参数。
较佳地,所述总动力参数包括总电荷状态或总能量;
当所述总动力参数为所述总电荷状态时,所述根据所述第一电荷状态及所述第二电荷状态获取所述动力电池系统的总动力参数的步骤包括以下步骤:
根据电荷状态计算公式计算所述动力电池系统的总电荷状态,所述电荷状态计算公式如下:
Figure BDA0003594232380000051
其中,SOC(t)表示在t时刻的总电荷状态,Qe及SOCe(t)分别表示所述能量型电池的额定容量及所述能量型电池在t时刻的所述第一电荷状态,Qp及SOCp(t)分别表示所述功率型电池的额定功率及所述功率型电池在t时刻的所述第二电荷状态;
当所述总动力参数为所述总能量时,所述根据所述第一电荷状态及所述第二电荷状态获取所述动力电池系统的总动力参数的步骤包括以下步骤;
通过第一能量计算公式,根据所述第一电荷状态获取第一能量;
通过第二能量计算公式,根据所述第二电荷状态获取第二能量;
根据所述第一能量及所述第二能量获取所述总能量;
所述第一能量计算公式如下:
Figure BDA0003594232380000052
其中,EeAvail表示所述第一能量,SOCe(t)表示所述能量型电池在t时刻的所述第一电荷状态,VeOC表示所述能量型电池对应的开路电压,VePolar表示所述能量型电池对应的极化电压;
所述第二能量计算公式如下:
Figure BDA0003594232380000053
其中,EpAvail表示所述第二能量,SOCp(t)表示所述功率型电池在t时刻的所述第二电荷状态,SOCpmin表示功率型电池组的工作电荷状态下限,VpOCV表示所述功率型电池对应的开路电压,VpPolar表示所述功率型电池对应的极化电压。
较佳地,所述电池参数还包括所述能量型电池的第一健康状态及所述功率型电池的第二健康状态,所述目标设备启动的步骤后还包括以下步骤:
根据所述第一健康状态及所述第二健康状态获取所述动力电池系统的总健康状态;
当所述总健康状态低于预设健康状态时,生成提示信息;
较佳地,所述动力电池系统还包括开关,所述开关与所述能量型电池组连接;
当所述功率型电池组向所述目标设备输入动力源时:
若仅由所述功率型电池组向所述目标设备输入动力源,则控制所述开关在第一方向上断开;
若由所述功率型电池组及所述能量型电池组共同向所述目标设备输入动力源时,则控制所述开关在所述第一方向上导通;
当通过所述电压转换器控制所述充电设备向所述功率型电池组充电时:
若控制所述充电设备仅向所述功率型电池组充电,则控制所述开关在第二方向上断开;
若控制所述充电设备同时向所述功率型电池组及所述能量型电池充电,则控制所述开关在第二方向上导通;
当控制所述能量型电池组向所述功率型电池组充电时:
控制所述开关在所述第一方向导通且在所述第二方向闭合;
所述第一方向表示从所述能量型电池组至所述目标设备的方向,所述第二方向表示从所述目标设备至所述能量型电池组的方向;
较佳地,所述动力电池系统还包括加热装置;
所述目标设备启动的步骤后还包括:
响应于当前温度低于或等于预设温度,控制所述功率型电池组向所述加热装置供电以使所述加热装置运行;
通过所述加热装置加热所述能量型电池组。
本发明还提供了一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的电池控制方法。
本发明还提供了一种电池控制系统,所述电池控制系统包括如上所述的动力电池系统及如上所述的电子设备。
本发明的积极进步效果在于:本发明中,通过包括能量型电池组及功率型电池组的动力电池系统共同向目标设备输入动力源,可以发挥能量型电池组及功率型电池组各自的性能优势,以满足目标设备的不同需求。
具体来说,可以实时根据目标设备需要的第一目标功率,切换能量型电池组和/或功率型电池组来为目标设备提供动力源,在需要的第一目标功率较大时,通过电压转换器控制所述功率型电池组向目标设备输入动力源,或者控制功率型电池组及能量型电池组共同向目标设备输入动力源,从而可以利用功率型电池组短时间提供高功率的特性,满足驱动车辆或其他场景的高功率需求;在需要的第一目标功率较小时,可以控制为仅使用能量型电池组向目标设备输入动力源,从而可以利用能量型电池组电量配备充足,电池容量大等特性,满足车辆续航里程或其他需要长时间使用电量的需求。
附图说明
图1示意性示出了本发明实施例中的动力电池系统与车辆的连接关系示意图;
图2示意性示出了本发明实施例中DCDC在升压模式下的原理示意图;
图3示意性示出了本发明实施例中DCDC在降压模式下的原理示意图;
图4示意性示出了本发明实施例1中的电池控制方法的流程图;
图5示意性示出了本发明实施例1中步骤105的具体实现方式的流程图;
图6示意性示出了本发明实施例1中能量型电池组的支路的等效电路模型;
图7示意性示出了本发明实施例1中步骤1054的实现方式的流程图;
图8示意性示出了本发明实施例1中当充电设备为目标设备时步骤111的实现方式的流程图;
图9示意性示出了本发明实施例1中当充电设备为能量型电池组时步骤111的实现方式的流程图:
图10示意性示出了本发明实施例1中向所述功率型电池组充电的流程图;
图11示意性示出了本发明实施例1中总动力参数控制的流程图;
图12示意性示出了本发明实施例1步骤132的实现方式的流程图;
图13示意性示出了本发明实施例1中总健康状态控制的流程图;
图14示意性示出了本发明实施例1开关的具体位置示意图;
图15示意性示出了本发明实施例1中加热能量型电池组的流程图;
图16示意性示出了本发明实施例1中电气架构的示意图;
图17示意性示出了本发明实施例2中电子设备的模块示意图。
具体实施方式
为了便于理解,下面先对实施例中常出现的术语进行解释:
【包括的定义】如这里所使用的术语“具有”、“可以具有”、“包括”或“可以包括”指示本公开的相应功能、操作、元件等的存在,并且不限制其它的一个或多个功能、操作、元件等的存在。此外应当理解到,如这里所使用的术语“包括”或“具有”是指示在说明书中所描述的特点、数字、步骤、操作、元件、部件或其组合的存在,而不排除一个或多个其它特点、数字、步骤、操作、元件、部件或其组合的存在或增加。
【和/或的定义】如这里所使用的术语“A或B”、“A和/或B的至少之一”或“A和/或B的一个或多个”包括与其一起列举的单词的任意和所有组合。例如,“A或B”、“A和B的至少之一”或“A或B的至少之一”意味着(1)包括至少一个A,(2)包括至少一个B,或(3)包括至少一个A和至少一个B两者。
【第一、第二的定义】本申请实施例中出现的第一、第二等描述,仅作示意与区分描述对象之用,没有次序之分,也不表示本申请实施例中对设备个数的特别限定,不能构成对本申请实施例的任何限制。例如,可以将第一元件称为第二元件,而没脱离本公开的范围,类似地,可以将第二元件称为第一元件。
【连接的定义】将理解到,当将元件(例如,第一元件)“连接到”或“(操作性地或通信性地)耦接到”另一元件(例如,第二元件)时,可以将所述元件直接连接或耦接到另一元件,并且在所述元件与另一元件之间可以有中间元件(例如,第三元件)。相反,将理解到,当将元件(例如,第一元件)“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件(例如,第二元件)时,在所述元件与另一元件之间没有中间元件(例如,第三元件)。
下面再对本实施例中常出现的字符简写进行解释以方便理解:
SOC:动力电池系统的电荷状态;
SOCp:功率型电池组的电荷状态;
SOCe:能量型电池组的电荷状态;
SOP:动力电池系统的充放电功率;
SOPcha:动力电池系统的充电功率;
SOPDis:动力电池系统的放电功率;
SOPe:能量型电池组的充放电功率;
SOPeCha:能量型电池组的充电功率;
SOPeDis:能量型电池组的放电功率;
SOPp:功率型电池组的充放电功率;
SOPpCha:功率型电池组的充电功率;
SOPpDis:功率型电池组的放电功率;
PreqDis:目标设备的放电功率需求;
PeDis:控制的能量型电池组的放电功率;
PpDis:控制的功率型电池组的放电功率;
PpCha:控制的功率型电池组的充电功率;
PeCha:控制的能量型电池组的充电功率;
SOE:动力电池系统的总能量;
SOEe:能量型电池组的能量;
SOEp:功率型电池组的能量;
SOH:动力电池系统的健康状态;
SOHe:能量型电池组的健康状态;
SOHp:功率型电池组的健康状态;
CU:Control Unit控制器
VCU:Vehicle Control Unit整车控制器;
MCU:Motor Control Unit电机控制器;
BDU:Battery Domain Unit电池域控制器;
BCU:Battery Cell Unit电池组从板控制器;
BCU1~BCUm:功率型电池组从板控制器;
BCUm+1~BCUn:能量型电池组从板控制器;
DCDC:Direct Current Convert to Direct Current直流转化器
CAN1:整车动力CAN总线,与VCU、BDU、MCU连接
CAN2:电池系统内部CAN总线,连接BDU与DC/DC
菊花链:电池系统内部通讯,连接从板与BDU
下面通过实施例的方式进一步说明本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本实施例提供了一种电池控制方法,该电池控制方法应用于动力电池系统,动力电池系统向目标设备输出动力源,其中目标设备为使用新能源电池的设备,如新能源汽车、新能源电器设备、新能源船等等,本实施例示意性地以新能源汽车作为目标设备进行举例以更好地说明本实施例。
图1示意性地示出了本实施例中的动力电池系统与车辆的连接关系示意图,其中,本实施例中的动力电池系统包括能量型电池组、功率型电池组及电压转换器,能量型电池系统与功率型电池组并联,功率型电池组与电压转换器连接,在该并联电路中,电压转换器与功率型电池组处于同一电路支路,本实施例中电压转换器具体使用具有双向转换功能的DCDC(一种用于将某一电压等级的直流电源变换其他电压等级直流电源的装置)。
本实施例中的DCDC具备升压(Boost)功能和降压(Buck)功能,配置给功率型电池组,当需要功率型电池组放电驱动车辆时,DCDC工作在升压模式,通过控制其占空比(PWM)可以定量控制功率型电池放电功率的大小,实现单独或与能量型电池共同驱动车辆;当需要给功率型电池充电时,该DCDC工作在降压模式,通过控制其占空比可以定量控制功率型电池充电功率的大小。
其中,DCDC在升压模式下的原理示意图如图2所示,图中符号的解释如下:
B1:功率型电池组;
L1:电感器件;
D1:功率二极管
Q1:MOSFET半导体,通过PWM,控制电路通断
C1:电容
B2:能量型电池组
M:电机;
其中,DCDC在升压模式下的原理示意图如图3所示,图中符号的解释如下:
B1:功率型电池组
L2:电感器件
D2:功率二极管
Q2:MOSFET半导体,通过PWM,控制电路通断
C2:电容
B2:能量型电池组
M:电机
应当理解,上述DCDC在升压模式及在降压模式的实现原理可以根据现有技术得出,其不作为本发明实施例的改进点。
应当理解,在其他实施例中,电压转换器也可以使用其他具有双向电压转换功能的装置。
其中,能量型电池组包括多块串联或并联的能量型电池单体,一般满足整车中低功率驾驶需求,其电压与新能源汽车的电机工作电压匹配,并且电荷状态配备较大,以满足整车的续航里程要求,能量型电池单体一般包括磷酸铁锂电池,三元电池等;
功率型电池组包括多块串联或并联的功率型电池单体,具有相对能量型电池组较高的功率密度和较小的电荷状态,一般满足整车高功率驾驶需求,一般电荷状态配备小,仅满足短时的功率要求,功率型电池单体一般包括钛酸锂电池等。
功率型电池组的可用SOC为中间SOC,即SOCpmin(电荷状态下限)~SOCpmax(电荷状态上限),如SOCpmin为总电池电荷状态的30%,SOCpmax为总电池电荷状态的80%,总安时数用Qp表示。
能量型电池组具有相对功率型电池组较高的能量密度和较大的电荷状态,满足中小驱动功率需求和中小充电功率需求。当车辆驱动功率较大时,与功率型电池组一起驱动车辆,的能量型电池组可用SOC较宽,为SOCemin~SOCemax,一般SOCemin为0%,SOCemax为100%,总安时用Qe表示。
图4示意性地示出了本发明实施例1中的电池控制方法的流程图,如图4所示,该电池控制方法主要包括以下步骤:
步骤101、目标设备启动。
本实施例中,当接收到目标设备的点火信号时,确认目标设备启动。
步骤102、获取目标信号。
其中,所述目标信号包括第一信号,所述第一信号表示所述目标设备运行的信号,如新能源汽车的车机系统发送的第一信号。
步骤103、获取动力电池系统的电池参数。
本实施例中,在目标设备启动后,实时执行步骤103(如,每间隔一定时间执行一次步骤103)以实时得到当前的电池参数,并根据当前的电池参数继续执行后续步骤。
步骤104、当目标信号为第一信号时,根据电池参数确定能量型电池组的输出功率。
当第一目标功率大于或等于能量型电池组的输出功率,执行步骤105;当第一目标功率小于能量型电池组的输出功率,执行步骤106。
其中,第一目标功率表示目标设备运行的功率。
本实施例中,在目标设备启动后,实时获取第一目标功率(如,每间隔预设时间获取一次第一目标功率),并且获取第一目标功率的步骤优选位于步骤103之前,以根据获取的第一目标功率有针对性的对动力电池系统进行控制。
具体的,可以通过新能源车辆的整车控制器VCU来获取第一目标功率,再将第一目标功率发送至动力电池系统的电池域控制器,电池域控制器再执行后续步骤。
本实施例中,能量型电池组的输出功率表示在当前时刻能量型电池组可以输出的功率,其与能量型电池组的当前状态有关,有多种方式可以确定,下面具体以两种方式为例进行举例说明:
方式1:
电池参数包括能量型电池组的最大输出功率,将能量型电池组的最大输出功率作为步骤104中确定的能量型电池组的输出功率。
这种方式的优势在于,由于最大输出功率是固定的,仅需获取一次最大输出功率,则可以供后续多次使用,简化了操作流程;并且没有复杂计算过程,提高了运行速度;此外,将能量型电池的最大输出功率作为零界点,可以充分使用能量型电池,发挥能量电池的优势。
应当理解,本实施例中,均以最大放电功率及最大充电功率作为输出功率或充电功率作为举例说明,以充分发挥动力电池系统中不同电池组的能力,具体而言,通过电池域控制器分别计算各时间窗口(如0.2,2秒,10秒)下的最大充放电功率SOPe,SOPp,如能量型电池组最大充电功率:SOPeCha(i),最大放电功率:SOPeDis(i);功率型电池组最大充电功率:SOPpCha(i),最大放电功率SOPpDis(i),其中i为所对应的时间窗口,为1,2,3…
动力电池系统的最大功率SOP计算的统一公式为:
SOP=SOPe+SOPp
其中,SOPe表示能量型电池组最大功率;SOPp表示功率型电池组最大功率。
那么该电池系统最大充电功率为:
SOPcha(i)=SOPeCha(i)+SOPpCha(i)
同理,该电池系统最大放电功率为:
SOPdis(i)=SOPeDis(i)+SOPpDis(i)
同样,i表示时间窗口序号,为1,2,3…等。
电池域控制器可以计算计算得到的综合SOP,并上传给整车控制器,通过整车控制器对车辆进行动力性的计算。
方式2:
电池参数包括能量型电池组的多种电池参数,如第一电荷状态、第一健康状态、第一放电功率、第一能量等,应当理解,上述电池参数均为实时获取的电池参数。根据能量型电池组的电池参综合计算从而确定的能量型电池组的输出功率。
如以能量型电池组的最大输出功率作为基准,以第一电荷状态、第一健康状态等电池参数作为权重来确定能量型电池组的输出功率(最大输出功率为A,最大输出的电荷状态为B,第一电荷状态为b,最佳健康状态为C,第一健康状态为c,则能量型电池组的输出功率
Figure BDA0003594232380000131
)。
这种方式的优势在于,充分考虑到了能量型电池组的当前状态,通过实时获取电池参数可以有效确定能量型电池组实际输出功率的能力,从而有利于后续更有效地在能量型电池组与功率型电池组之间实现功率分配。
步骤105、通过电压转换器控制功率型电池组向目标设备输出动力源。
步骤106、控制能量型电池组向目标设备输出动力源。
具体的,接收到新能源车辆整车的功率需求PreqDis(t)(即第一目标功率)。其中,t表示当前时间窗口,第一目标功率即为当前时间窗口的实时功率需求。
在车辆的一般行驶模式中,第一目标功率较低,步骤104中判断出第一目标功率PreqDis(t)≤能量型电池组的输出功率SOPpDis(t),此时控制DCDC的工作模式为待机模式以使功率型电池组不输出功率,即:
PeDis(t)=PreqDis(t)
PeDis(t)=0
其中,PeDis(t)表示步骤106中在当前时刻控制能量型电池组输出的放电功率。
在驱动模式下(如发动车辆、某些加速场景时),第一目标功率较高,步骤104中判断出第一目标功率大于SOPpDis(t),因此,执行步骤105通过功率型电池优先提供驱动功率,此时,电压转换器DCDC设置为Boost模式。本实施例中,可以进一步根据第一目标功率具体数值来控制功率型电池组单独或功率型电池组与能量型电池组共同向车辆提供动力源,具体的:
当SOPpDis(t)<PreqDis(t)≤SOPeDis(t)+SOPpDis(t),功率型电池组工作在最大放电功率,即:
PpDis(t)=SOPpDis(t)
PeDis(t)=PreqDis(t)-PpDis(t);
当PreqDis(t)≥SOPeDis(t)+SOPpDis(t),此时:
PpDis(t)=SOPpDis(t)
PeDis(t)=SOPeDis(t)
PeDis(t)表示步骤105中在当前时刻,控制能量型电池组输出的放电功率。
本实施例中,通过包括能量型电池组及功率型电池组的动力电池系统共同向目标设备输入动力源,可以发挥能量型电池组及功率型电池组各自的性能优势,以满足目标设备的不同需求。
具体来说,可以实时根据目标设备需要的第一目标功率,根据实时获取的电池参数,切换能量型电池组和/或功率型电池组来为目标设备提供动力源,在需要的第一目标功率较大时,通过电压转换器控制功率型电池组向目标设备输入动力源,或者控制功率型电池组及能量型电池组共同向目标设备输入动力源,从而可以利用功率型电池组短时间提供高功率的特性,满足驱动车辆或其他场景的高功率需求;在需要的第一目标功率较小时,可以控制为仅使用能量型电池组向目标设备输入动力源,从而可以利用能量型电池组电荷状态配备充足,电荷状态容量大等特性,满足车辆续航里程或其他需要长时间使用电荷状态的需求。
在一种较佳的实施方式中,本实施例可以根据第一目标功率对功率型电池组的输出功率进行定量控制,这种方式中,电池参数还包括能量型电池组的第一放电功率,图5示意性地示出了步骤105的具体实现方式的流程图,如图5所示,步骤105包括以下步骤:
步骤1051、根据第一目标功率及第一放电功率获取功率型电池组的目标放电功率。
其中,第一放电功率表示能量型电池当前实际的放电功率。
步骤1052、获取电压转换器的第一目标电压。
在一种具体实现方式中,步骤1052具体包括以下步骤:
根据第一开路电压OCVe(t)、第一等效电阻R(t)及第一放电功率PeDis(t),通过第一电压计算公式获取第一目标电压Vref(t),第一电压计算公式如下:
Figure BDA0003594232380000151
这种方式中,电池参数还包括能量型电池组的第一开路电压及能量型电池组的第一等效电阻。
为了更好地理解本实施例,下面具体说明上述公式的推导过程:
由于母线电压由能量型电池组决定,并随充放电功率的变化而波动。那么DCDC的第一电压可以根据能量型电池组的内阻模型计算而来。
图6示出了能量型电池组的支路的等效电路模型,其中,OCV表示该支路的开路电压,Vref表示该支路的母线电压,R表示能量型电池组的等效电阻,根据该等效电路模型,可以得到能量型电池组在t时刻的的第一放电功率PeDis(t)的计算公式如下:
Figure BDA0003594232380000161
整理后:
Vref(t)2-OCVe(t)*Vref(t)+PeDis(t)*R(t)=0
求解该方程后得到上述第一电压计算公式。
本实施例中,有效计算出能量型电池组的支路的电压,等效电路模型可以有效地得到功率型电池组的支路的DCDC的电压,即第一目标电压。
步骤1053、根据目标放电功率及第一目标电压获取电压转换器的第一目标电流。
具体可以通过以下公式来计算第一目标电流:
IdisRef(t)=PpDis(t)/Vref(t)
其中IdisRef(t)表示第一目标电流,PpDis(t)表示目标放电功率,Vref(t)表示第一目标电压。
步骤1054、根据第一目标电流控制从功率型电池组输出并由电压转换器调整后的功率为目标放电功率。
图7示意性示出了步骤1054的一种具体的实现方式的流程图,这种方式中,电池参数还包括电压转换器的第一输出电流Idis(t),即其当前输出的电流,如图7所示,步骤1054具体包括以下步骤:
步骤10541、根据第一目标电流IdisRef(t)、放电比例因子KpDis、放电积分因子KiDis、放电微分因子KdDis及放电微分参数τ,通过第一占空比计算公式获取第一占空比KdisPwm
步骤10542、根据第一占空比控制从功率型电池组输出并由电压转换器调整后的功率为目标放电功率。
其中,第一占空比计算具体采用PID算法来获得电压转换器的第一占空比,具体而言,第一占空比计算公式如下:
Figure BDA0003594232380000162
其中,e(t)=IdisRef(t)-Idis(t)。
本实施例中,在需要功率型电池组作为动力源时,可以根据目标设备实时需要的第一目标功率,来获取电压转换器的第一占空比,从而定量控制由功率型电池组输出切通过电压转换器输出的功率,使之有针对性地满足目标设备的当前需求。
在一种较佳的实现方式中,目标信号还包括第二信号,第二信号表示充电设备向动力电池系统充电的信号,步骤102后还可以包括以下步骤:
步骤111、当所述目标信号为所述第二信号时,根据所述电池参数,通过所述电压转换器控制所述充电设备优先向所述功率型电池组充电。
其中,本实施例中,充电设备包括能量型电池组或目标设备,在其他实施例中,充电设备还可以包括其他的外部设备,如电网、发电站等等。
第二信号包括功率型电池组的电池容量小于或等于预设容量的信号及外部充电信号。
当充电设备为能量型电池组时,对应的第二信号为功率型电池组的电池容量小于或等于预设容量的信号,当充电设备为目标设备时,对应的第二信号为充电信号外部。
具体而言,如图8示意性示出了当充电设备为目标设备时步骤111的实现方式的流程图:
步骤1111、响应于接收到外部充电信号:当目标设备输入的第一充电功率小于或等于功率型电池组的第一充电功率时,执行步骤1112;当目标设备输入的第一充电功率大于功率型电池组的第一充电功率时,执行步骤1113。
步骤1112、通过电压转换器控制目标设备向功率型电池组充电;
步骤1113、通过电压转换器控制目标设备向功率型电池组及能量型电池组充电。
在一种具体的实施方式中,当目标设备为新能源汽车时,此时外部充电信号可以为制动能量回馈信号,下面以制动能量回馈信号作为具体的外部充电信号为例进行进一步的说明以方便理解,应当理解,在其他实施例中,外部充电信号也可以是其他的充电信号,比如说电网向动力电池系统充电的信号、发电设备向动力电池系统充电的信号等等。
新能源汽车一般具有刹车自动回收系统,其可以回收能量,本实施例中,在新能源汽车回收能量时触发生成制动能量回馈信号,在接收到该信号时,则表明本实施例中的动力电池系统可以吸收该能量。
其中,在接收到制动能量回馈信号,功率型电池优先提供制动回馈功率,DCDC设置为Buck(降压)模式,当接收到的制动功率PreqCha(t)(即目标设备输入的第一充电功率)时,具体如下:
当PreqCha(t)<SOPpCha(t),功率型电池组吸收全部的制动能量:
PpCha(t)=PreqCha(t);
当SOPpCha(t)+SOPeCha(t)≥PreqCha(t)>SOPpCha(t)时,能量型电池组吸收多余的制动能量:
PpCha(t)=SOPpCha(t)
PeCha(t)=PreqCha(t)-SOPpCha(t);
当PreqCha(t)≥SOPpCha(t)+SOPeCha(t)时,
PpCha(t)=SOPpCha(t)
PeCha(t)=SOPeCha(t)
其中,PpCha(t)表示当前时刻控制功率型电池组吸收的功率,PeCha(t)表示当前时刻控制能量型电池组吸收的功率。
本实施例中,通过控制功率型电池组优先吸收来自车辆的刹车制动回收的能量,可以满足整车高功率驾驶需求,此外,由于功率型电池组的电池容量较少,多余的能量还可以进一步回收至能量型电池组以补充其电荷状态。
图9示意性示出了当充电设备为能量型电池组时步骤111的实现方式的流程图:
步骤1121、响应于功率型电池组的第一电荷状态小于或等于预设电荷状态;
步骤1122、通过电压转换器控制能量型电池组向功率型电池组充电。
在一种具体的实现方式中,可以定量控制能量型电池组或目标设备向功率型电池组充电,这种方式中,电池参数还包括功率型电池组的目标充电功率、能量型电池组的第二充电功率。
其中,如图10所示,通过电压转换器控制充电设备向功率型电池组充电的步骤包括以下步骤:
步骤11131、根据第二电压计算公式获取第二目标电压Vref(t)。
第二电压计算公式如下:
Figure BDA0003594232380000191
其中,Vref(t)表示第二目标电压,OCVe(t)表示第二开路电压,PeCha(t)表示第二充电功率,R(t)表示第二等效电阻。
为了更好地理解本实施例,下面具体说明上述第二电压计算公式的推导过程:
根据图6中的等效电路模型,可以得到能量型电池组在t时刻的第二充电功率PeCha(t)的计算公式如下:
Figure BDA0003594232380000192
整理后:
Vref(t)2-OCVe(t)*Vref(t)-(t)*R(t)=0
求解该方程后得到上述第二电压计算公式。
步骤11312、根据目标充电功率及第二目标电压获取电压转换器的第二目标电流。
具体可以通过以下公式来计算第二目标电流:
IchaRef(t)=PpCha(t)/Vref(t)
上述公式中,IchaRef(t)表示第二目标电流,PpCha(t)表示目标充电功率,Vref(t)表示第二目标电压。
步骤11313、根据第二目标电流,通过第二占空比计算公式获取第二占空比KchaPwm
步骤11314、根据第二占空比控制由充电设备输出并经由电压转换器后的功率为目标充电功率。。
其中,第二占空比计算具体采用PID算法来获得电压转换器的第一占空比,具体而言,第二占空比计算公式如下:
Figure BDA0003594232380000193
其中,KchaPwm表示第二占空比,KpCha表示充电比例因子,KiCha表示充电积分因子,KdCha表示充电微分因子,τ表示充电微分参数;
其中,e(t)=IchaRef(t)-Icha(t),Icha(t)表示电压转换器的第二输出电流,IchaRef(t)表示第二目标电流。
本实施例中,可以根据目标充电功率实时需要的目标充电功率,来获取电压转换器的第二占空比,从而定量控制由通过电压转换器输出至功率型电池组的功率,使之有针对性地功率型电池组当前的充电需求。
本实施例还可以进一步根据动力电池系统的总动力参数来获取目标设备的续航参数,具体的,电池参数还包括功率型电池组的第一电荷状态及能量型电池组的第二电荷状态。
如图11所示,步骤103后还可以进一步包括以下步骤:
步骤131、根据第一电荷状态及第二电荷状态获取动力电池系统的总动力参数;
步骤132、根据总动力参数获取目标设备的续航参数。
如,根据实时获取新能源汽车的总动力参数来实施得到新能源汽车的续航里程,下面具体以续航参数为续航里程为例来说明步骤131及步骤132的两种具体实现方式:
方式一:
总动力参数具体为总电荷状态,步骤131具体包括以下步骤:
根据电荷状态计算公式计算动力电池系统的总电荷状态,电荷状态计算公式如下:
Figure BDA0003594232380000201
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其中,SOC(t)表示在t时刻的总电荷状态(即总的电荷状态),Qe及SOCe(t)分别表示能量型电池的额定容量及能量型电池在t时刻的第一电荷状态,Qp及SOCp(t)分别表示功率型电池的额定功率及功率型电池在t时刻的第二电荷状态。
在一种优选的实施方式中,电池参数还包括能量型电池的第一健康状态SOHe(t)及功率型电池的第二健康状态SOHp(t)。
其中,Qe=QeRated*SOHe(t)
Qp=QpRated*SOHp(t)
本实施例中,可以根据实时获取的能量型电池组的第一电荷状态及功率型电池组的第二电荷状态来得到动力电池系统的总电荷状态,基于总电荷状态可以有效获取新能源车辆对应的续航里程。此外,本实施例还可以进一步基于功率型电池的健康状态及能量型电池的健康状态来分别计算二者的真实电荷状态,从而可以得到更准确的续航里程。
方式二:
总动力参数具体为总能量,该方式基于方式一,如图12所示,步骤132具体包括以下步骤:
步骤1321、通过第一能量计算公式,根据第一电荷状态获取第一能量。
本实施例中,能量型电池组的SOC的工作窗口为[0,100],对应的能量为可用能量soc,因此,能量型电池可用总能量为:
Figure BDA0003594232380000211
由此可知能量型电池组当前可用能量,即第一能量可以通过以下第一能量计算公式计算得出:
第一能量计算公式如下:
Figure BDA0003594232380000212
其中,EeAvail表示第一能量,SOCe(t)表示能量型电池在t时刻的第一电荷状态,VeOC表示能量型电池对应的开路电压,VePolar表示能量型电池对应的极化电压,xe表示能量型电池对应的微分参数。
步骤1322、通过第二能量计算公式,根据第二电荷状态获取第二能量。
本实施例中,功率型电池组的SOC工作窗口为[SOCpmin,SOCpmax],对应的能量为可用能量,功率型电池组可用总能量为:
Figure BDA0003594232380000213
由此可知功率型电池组当前可用能量,即第二能量可以通过以下第二能量计算公式计算得出:
Figure BDA0003594232380000214
其中,EpAvail表示第二能量,SOCp(t)表示功率型电池在t时刻的第二电荷状态,SOCpmin表示功率型电池组的工作电荷状态下限,VpOC表示功率型电池对应的开路电压,VpPolar表示功率型电池对应的极化电压。
步骤1323、根据第一能量及第二能量获取总能量。
其中,电池系统总能量:
Etotal=EeTotal+EpTotal
电池系统可用能量:
Eavail=EeAvail+EpAvail
那么步骤1323中,动力电池系统的总能量SOE可以计算为:
Figure BDA0003594232380000221
本实施例中,可以根据实时获取的能量型电池组的第一能量及功率型电池组的第二能量来得到动力电池系统的总能量,基于总能量可以有效获取新能源车辆对应的续航里程。
在一种较佳的实施方式中,电池参数还包括能量型电池的第一健康状态及功率型电池的第二健康状态,如图13所示,步骤103后还包括以下步骤:
步骤141、根据第一健康状态及第二健康状态获取动力电池系统的总健康状态;
步骤142、当总健康状态低于预设健康状态时,生成提示信息。
本实施例中,总健康状态SOH=min(SOHe,SOHp),其中SOHe及表示SOHp分别表示能量型电池的第一健康状态及功率型电池的第二健康状态。
在其他实施例中,也可以通过其他的方式来计算总健康状态,比如说将能量型电池的第一健康状态及功率型电池的第二健康状态的平均值作为总健康状态,具体计算方式可以根据实际情况进行选择。
本实施例中,可以根据第一健康状态及第二健康状态获取动力电池系统的总健康状态,并且在总健康状态不佳时生成提示信息以提醒相关用户及时更换或维修电池,从而可以提高用户满意度。
在一种较佳的实施方式中,该动力电池系统还包括开关,其中,这种开关为双向开关,该开关与能量型电池组连接,图14示意性地示出了该开关的具体位置,其中控制开关的具体方式如下:
当功率型电池组向目标设备输入动力源时:
若仅由功率型电池组向目标设备输入动力源,则控制开关在第一方向上断开;若由功率型电池组及能量型电池组共同向目标设备输入动力源时,则控制开关在第一方向上导通;
当通过电压转换器控制充电设备向功率型电池组充电时:
若控制充电设备仅向功率型电池组充电,则控制开关在第二方向上断开;
若控制充电设备同时向功率型电池组及能量型电池充电,则控制开关在第二方向上导通;
当控制能量型电池组向功率型电池组充电时:
控制开关在第一方向导通且在第二方向闭合;
第一方向表示从能量型电池组至目标设备的方向,第二方向表示从目标设备至能量型电池组的方向。
在一种具体的实现方式中,动力电池系统还包括加热装置,如图15所示,步骤103后还可以进一步包括以下步骤:
步骤151、响应于当前温度低于或等于预设温度,控制功率型电池组向加热装置供电以使加热装置运行;
步骤152、通过加热装置加热能量型电池组。
其中,电压转换器还用于连接能量型电池系统和功率型电池系统、并被配置为能够保持能量型电池系统和功率型电池系统的电压同步。
本实施例中,由于能量型电池组和功率型电池组再不同温度的条件下性能衰减程度不同,如具体包括三元电池和磷酸铁锂电池的能量型电池组在-20℃条件下,往往都失去充放电能力,而具体包括钛酸锂电池的功率型电池组往往还有较强的充放电能力,因此,通过加热装置在当前温度低于或等于预设温度时可以由功率型电池组向其供电,以使之能对能量型电池组加热,从而满足目标设备的供电需求。
应当理解,本实施例中的上述控制方法可以集成于电池域控制器中,本实施例中电池域控制器配有多个子控制器,分别采集能量型电池组和功率型电池组的单体电压,通过CAN总线或菊花链传送给电池域控制器。
电池域控制器通过CAN总线或Lin总线与DCDC通讯。
同时,的电池域控制器通过CAN总线与整车控制器VCU连接,其电气架构参见图16。
电池域控制器接收来自能量型电池组子控制器BCU1,BCU2……BCUm传送过来的单体电压,温度,电流,并计算能量型电池组的SOCe、SOPe、SOHe、SOEe等参数。同时,也接收来自功率型电池组子控制器BCUm+1……BCUn的单体电压,温度,电流,并计算功率型电池组的SOCp、SOPp、SOHp、SOEp等参数。
动力电池域控制器综合能量型电池组、功率型电池组的状态参数获得动力电池域的状态参数:SOC,SOP,SOH,SOE,并通过CAN总线或其他的通讯方式发送出去。
其中功率型电池组SOCp和能量型电池组的SOCe计算方法是综合开路电压,安时积分,扩展卡尔曼滤波(EKF)等算法,分别获得,这种获得方式可以根据现有技术得到,不应当成为对本实施例的限制。
实施例2
本实施例提供了一种电子设备,该电子设备的具体实现形式可以为电池域控制器,也可以为其他的形式,如通过计算设备的形式表现(例如可以为服务器设备),该电子设备具体包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其中处理器执行计算机程序时可以实现实施例1中的电池控制方法。
图17示出了本实施例的硬件结构示意图,如图17所示,电子设备9具体包括:
至少一个处理器91、至少一个存储器92以及用于连接不同系统组件(包括处理器91和存储器92)的总线93,其中:
总线93包括数据总线、地址总线和控制总线。
存储器92包括易失性存储器,例如随机存取存储器(RAM)921和/或高速缓存存储器922,还可以进一步包括只读存储器(ROM)923。
存储器92还包括具有一组(至少一个)程序模块924的程序/实用工具925,这样的程序模块924包括但不限于:操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据,这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
处理器91通过运行存储在存储器92中的计算机程序,从而执行各种功能应用以及数据处理,例如本发明实施例1中的电池控制方法。
电子设备9进一步可以与一个或多个充电设备94(例如键盘、指向设备等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口95进行。并且,电子设备9还可以通过网络适配器96与一个或者多个网络(例如局域网(LAN),广域网(WAN)和/或公共网络,例如因特网)通信。网络适配器96通过总线93与电子设备9的其它模块通信。应当明白,尽管图中未示出,可以结合电子设备9使用其它硬件和/或软件模块,包括但不限于:微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID(磁盘阵列)系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
应当注意,尽管在上文详细描述中提及了电子设备的若干单元/模块或子单元/模块,但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上,根据本申请的实施方式,上文描述的两个或更多单元/模块的特征和功能可以在一个单元/模块中具体化。反之,上文描述的一个单元/模块的特征和功能可以进一步划分为由多个单元/模块来具体化。
实施例3
本实施例还提供了一种电池控制系统,其该所述电池控制系统包括实施例1中的动力电池系统及实施例2中的电子设备。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这仅是举例说明,本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下,可以对这些实施方式做出多种变更或修改,但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电池控制方法,其特征在于,所述电池控制方法应用于动力电池系统,所述动力电池系统向目标设备输出动力源,所述动力电池系统包括能量型电池组、功率型电池组及电压转换器,所述能量型电池系统与所述功率型电池组并联,所述功率型电池组与所述电压转换器连接,所述电池控制方法包括:
获取目标信号,所述目标信号包括第一信号,所述第一信号表示所述目标设备运行的信号;
获取所述动力电池系统的电池参数;
当所述目标信号为所述第一信号时,根据所述电池参数确定所述能量型电池组的输出功率;
当第一目标功率大于或等于所述能量型电池组的输出功率,通过所述电压转换器控制所述功率型电池组向所述目标设备输出动力源,所述第一目标功率表示所述目标设备运行的功率;
当所述第一目标功率小于所述能量型电池组的输出功率时,控制所述能量型电池组向所述目标设备输出动力源;
所述电池参数包括所述能量型电池组的第一放电功率,所述通过所述电压转换器控制所述功率型电池组向所述目标设备输出动力源的步骤包括以下步骤:
根据所述第一目标功率及所述第一放电功率获取所述功率型电池组的目标放电功率;
获取所述电压转换器的第一目标电压;
根据所述目标放电功率及所述第一目标电压获取所述电压转换器的第一目标电流;
根据所述第一目标电流控制从所述功率型电池组输出并由所述电压转换器调整后的功率为所述目标放电功率;
所述电池参数还包括所述电压转换器的第一输出电流Idis(t),所述根据所述第一目标电流控制从所述功率型电池组输出并由所述电压转换器调整后的功率为所述目标放电功率的步骤包括以下步骤:
根据所述第一目标电流IdisRef(t)、放电比例因子KpDis、放电积分因子KiDis、放电微分因子KdDis及放电微分参数τ,通过第一占空比计算公式获取第一占空比KdisPwm
根据所述第一占空比控制从所述功率型电池组输出并由所述电压转换器调整后的功率为所述目标放电功率;
所述第一占空比计算公式如下:
Figure QLYQS_1
其中,e(t)=IdisRef(t)-Idis(t)。
2.如权利要求1所述的电池控制方法,其特征在于,所述电池参数还包括所述能量型电池组的第一开路电压及所述能量型电池组的第一等效电阻,所述获取所述电压转换器的第一目标电压的步骤包括以下步骤:
根据所述第一开路电压OCVe(t)、所述第一等效电阻R(t)及所述第一放电功率PeDis(t),通过第一电压计算公式获取第一目标电压Vref(t),所述第一电压计算公式如下:
Figure QLYQS_2
3.如权利要求1所述的电池控制方法,其特征在于,所述目标信号还包括第二信号,所述第二信号表示充电设备向所述动力电池系统充电的信号,所述获取所述动力电池系统的电池参数的步骤后还包括以下步骤:
当所述目标信号为所述第二信号时,根据所述电池参数,通过所述电压转换器控制所述充电设备优先向所述功率型电池组充电。
4.如权利要求3所述的电池控制方法,其特征在于,所述充电设备包括所述目标设备或所述能量型电池组,所述第二信号包括所述功率型电池组的电池容量小于或等于预设容量的信号和/或外部充电信号;
所述根据所述电池参数,通过所述电压转换器控制所述充电设备优先向所述功率型电池组充电的步骤包括:
当所述充电设备为所述目标设备时:
响应于接收到所述外部充电信号;
当所述目标设备输入的第一充电功率小于或等于所述功率型电池组的第一充电功率时,通过所述电压转换器控制所述目标设备向所述功率型电池组充电;
当所述充电设备输入的第一充电功率大于所述功率型电池组的第一充电功率时,通过所述电压转换器控制所述目标设备向所述功率型电池组及所述能量型电池组充电;
当所述目标设备为所述能量型电池组时:
响应于所述功率型电池组的第一电荷状态小于或等于预设电荷状态,通过所述电压转换器控制所述能量型电池组向所述功率型电池组充电。
5.如权利要求4所述的电池控制方法,其特征在于,所述电池参数还包括所述功率型电池组的目标充电功率、所述能量型电池组的第二充电功率,所述通过所述电压转换器控制所述充电设备向所述功率型电池组充电的步骤包括以下步骤:
根据第二电压计算公式获取第二目标电压Vref(t);
根据所述目标充电功率及所述第二目标电压获取所述电压转换器的第二目标电流;
根据所述第二目标电流,通过第二占空比计算公式获取第二占空比KchaPwm
根据所述第二占空比控制由充电设备输出并经由所述电压转换器后的功率为所述目标充电功率;
所述第二电压计算公式如下:
Figure QLYQS_3
其中,Vref(t)表示第二目标电压,OCVe(t)表示第二开路电压,PeCha(t)表示所述第二充电功率,R(t)表示第二等效电阻;
所述第二占空比计算公式如下:
Figure QLYQS_4
其中,KchaPwm表示所述第二占空比,KpCha表示充电比例因子,KiCha表示充电积分因子,KdCha表示充电微分因子,τ表示充电微分参数;
其中,e(t)=IchaRef(t)-Icha(t),Icha(t)表示所述电压转换器的第二输出电流,IchaRef(t)表示所述第二目标电流;和/或,
所述外部充电信号包括制动能量回馈信号。
6.如权利要求1所述的电池控制方法,其特征在于,所述电池参数还包括所述功率型电池组的第一电荷状态及所述能量型电池组的第二电荷状态;
所述获取所述动力电池系统的电池参数的步骤后还包括以下步骤:
根据所述第一电荷状态及所述第二电荷状态获取所述动力电池系统的总动力参数;
根据所述总动力参数获取所述目标设备的续航参数。
7.如权利要求6所述的电池控制方法,其特征在于,所述总动力参数包括总电荷状态或总能量;
当所述总动力参数为所述总电荷状态时,所述根据所述第一电荷状态及所述第二电荷状态获取所述动力电池系统的总动力参数的步骤包括以下步骤:
根据电荷状态计算公式计算所述动力电池系统的总电荷状态,所述电荷状态计算公式如下:
Figure QLYQS_5
其中,SOC(t)表示在t时刻的总电荷状态,Qe及SOCe(t)分别表示所述能量型电池的额定容量及所述能量型电池在t时刻的所述第一电荷状态,Qp及SOCp(t)分别表示所述功率型电池的额定容量及所述功率型电池在t时刻的所述第二电荷状态;
当所述总动力参数为可用总能量时,所述根据所述第一电荷状态及所述第二电荷状态获取所述动力电池系统的总动力参数的步骤包括以下步骤;
通过第一可用能量计算公式,根据所述第一电荷状态获取第一能量;
通过第二可用能量计算公式,根据所述第二电荷状态获取第二能量;
根据所述第一能量及所述第二能量获取所述总能量;
所述第一可用能量计算公式如下:
Figure QLYQS_6
其中,EeAvail表示所述第一可用能量,SOCe(t)表示所述能量型电池在t时刻的所述第一电荷状态,VeOC表示所述能量型电池对应的开路电压,VePolar表示所述能量型电池对应的极化电压;
所述第二可用能量计算公式如下:
Figure QLYQS_7
其中,EpAvail表示所述第二可用能量,SOCp(t)表示所述功率型电池在t时刻的所述第二电荷状态,SOCpmin表示功率型电池组的工作电荷状态下限,VpOCV表示所述功率型电池对应的开路电压,VpPolar表示所述功率型电池对应的极化电压。
8.如权利要求1-7任意一项所述的电池控制方法,其特征在于,所述电池参数还包括所述能量型电池的第一健康状态及所述功率型电池的第二健康状态,所述获取所述动力电池系统的电池参数的步骤后还包括以下步骤:
根据所述第一健康状态及所述第二健康状态获取所述动力电池系统的总健康状态;
当所述总健康状态低于预设健康状态时,生成提示信息;
和/或,
所述动力电池系统还包括开关,所述开关与所述能量型电池组连接;
当所述功率型电池组向所述目标设备输入动力源时:
若仅由所述功率型电池组向所述目标设备输入动力源,则控制所述开关在第一方向上断开;
若由所述功率型电池组及所述能量型电池组共同向所述目标设备输入动力源时,则控制所述开关在所述第一方向上导通;
当通过所述电压转换器控制充电设备向所述功率型电池组充电时:
若控制所述充电设备仅向所述功率型电池组充电,则控制所述开关在第二方向上断开;
若控制所述充电设备同时向所述功率型电池组及所述能量型电池充电,则控制所述开关在第二方向上导通;
当控制所述能量型电池组向所述功率型电池组充电时:
控制所述开关在所述第一方向导通且在所述第二方向闭合;
所述第一方向表示从所述能量型电池组至所述目标设备的方向,所述第二方向表示从所述目标设备至所述能量型电池组的方向;
和/或,
所述动力电池系统还包括加热装置;
所述控制所述能量型电池组向所述目标设备输出动力源的步骤前还包括:
响应于当前温度低于或等于预设温度,控制所述功率型电池组向所述加热装置供电以使所述加热装置运行;
通过所述加热装置加热所述能量型电池组。
9.一种电子设备,其特征在于,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8任一项所述的电池控制方法。
10.一种电池控制系统,其特征在于,所述电池控制系统包括如权利要求1-9中任意一项中的动力电池系统及权利要求9中的电子设备。
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