CN115214392A - 一种电动汽车的充电控制方法及充电系统 - Google Patents

一种电动汽车的充电控制方法及充电系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电动汽车充电技术领域，公开了一种电动汽车的充电控制方法及充电系统：通过收集设备收集充电时驾驶员的需求以及各用电器件功率需求并反馈给计算设备；计算设备则根据接收到的信息预估热管理持续时间、计算充电过程的功率需求和充电完成情况充电交互，计算并预测充电结果，判断充电能否正常进行。本方法通过计算充电过程的实时功率需求，提前预判在该种充电条件下能否完成正常充电，避免了电池在充电过程中受到功率波动而影响电池的寿命；当不能正常充电时提供建议给驾驶员关掉部分用电器件，在优先满足电池充电的前提下，最大的保证用户体验感。

Description

一种电动汽车的充电控制方法及充电系统
技术领域
本发明涉及电动汽车充电技术领域，具体涉及一种电动汽车的充电控制方法及充电系统。
背景技术
近年来，新能源汽车产业快速发展，电动汽车得到越来越广泛的应用。而新能源车辆的充电方式分为交流充电和直流充电，充电过程又包含恒流充电和恒压充电，目前，车辆的交直流充电均以恒流充电更为普遍，但是新能源汽车充电功率受环境温度、车况因素制约，具体表现为：当电池许用充电功率较小时(如低温或高SOC工况下)，车辆热管理器件或DCDC转换器等用电器件的工作状态会限制电池充电速率，严重时甚至会使电池SOC降低直至过放电；且在充电过程中，由于充电电流较小，部分车载用电器会分走流入动力电池的电流，使之降低甚至反向耗电。
现有技术中常采用以下技术方案：在充电过程中，整车控制器VCU会根据电池管理系统BMS请求充电电流和实际充电电流限制车载用电器(热管理器件、DCDC等)的功率，如当BMS给VCU发送的充电请求功率小于某阈值时，VCU会禁用热管理器件或DCDC部分功能或限制功率；或向充电机请求额外用于维持车辆其他功率器件工作的功率，在给电池充电的同时，给其他用电器提供足够的功率，以维持其正常运行。但是在这种情况下，由于加热、制冷以及DCDC等功率器件实际功率不恒定，因此在功率器件的功率波动过程中可能会导致实际充电电流大于电池允许最大充电电流，长时间使电池处于这种状态可能会影响电池使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于面向现有技术中的电动汽车采用的限制热管理以及其他功率器件的充电方法带来的影响电池使用寿命的问题，提供出一种新的电动汽车的充电控制方法及充电系统，在BMS基础上拓展了充电过程中功率控制预估策略，使车辆能够提前预估充电效果，判断能否以当前请求功率在设置充电时间内完成充电需求并反馈给驾驶员进行调整。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种电动汽车的充电控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：收集设备收集各用电器件的功率需求以及驾驶员通过人机交互界面输入的充电需求并反馈给计算设备；
步骤2：温度传感器将当前的电池温度信息反馈给计算设备；
步骤3：计算设备根据接收到的信息预估热管理持续时间、计算充电过程的功率需求和充电完成情况充电交互；
步骤4：计算设备计算并预测充电结果，将充电评估结果反馈给收集设备；
步骤5：当充电评估结果能满足驾驶员需求的同时保证电池电量正增长，则正常进行充电；当充电评估结果显示不能正常充电，则收集设备向驾驶员发出提示，并根据实际情况给出相应的建议关掉部分用电器件，优先满足电池充电。
优选的，所述步骤1中收集设备为域控制器，所述计算设备也为域控制器，域控制器收集各用电器件的功率需求以及驾驶员通过人机交互界面输入的充电需求并反馈给域控制器进行计算评估。
优选的，所述步骤1中收集设备为整车控制器VCU，所述计算设备为电池管理系统BMS。
进一步的，所述步骤1中整车控制器VCU收集的各用电器件的功率需求可通过在各用电支路均放置电流传感器，直接测量出充电过程用电器件所需电流。
优选的，所述步骤1中整车控制器VCU收集计算的车辆各用电器件功率需求可通过各用电器件发送，至少包括：
(1)电机控制器MCU发送的电机需求功率、运行状态以及该状态持续时间，其中运行状态包括正转和反转；
(2)DCDC控制器发送的DCDC需求功率以及持续时间，即车辆开始充电至低压下电可能持续时间；
(3)热管理控制器TMS发送热管理需求功率；
(4)电子空调用电器件的需求功率。
进一步的，所述步骤1中收集设备收集的驾驶员的充电需求至少包括：
(1)充电停止时间；
(2)电子空调用电器的持续时间。
进一步的，所述步骤3中计算设备根据接收到的电池温度以及电池的目标温度判断热管理器件是否开启并预估开启时间，同时根据接收到的功率需求，得出电池当前需求的充电功率，进而计算并预测在驾驶员设定时间内的电量增长情况。
进一步的，所述步骤4中的充电评估结果中电量的增长情况分为：
(1)先负增长后正增长；
(2)低速率正增长；
(3)负增长。
进一步的，所述步骤5中的充电评估结果显示可正常充电时或者驾驶员选择关掉部分用电器件使得充电实现正增长时，计算设备通过充电交互情况向直流充电桩或车载交流充电机发送充电电流的需求，动力电池开始充电。
优选的，所述温度传感器实时监控电池温度并及时反馈给电池管理系统BMS，目的在于及时监测电池温度是否过高或者过低，以便计算设备控制热管理器件的开启。
本发明还提供一种电动汽车的充电系统，该系统包括：
温度传感器：实时监测电池的温度，并将温度信息反馈给计算设备；
收集设备：收集充电时各用电器件的功率需求以及驾驶员的充电需求，反馈给计算设备；
计算设备：根据收集到的功率需求以及温度信息进行计算并预测充电评估结果，将结果反馈给收集设备；
所述收集设备和计算设备用以执行上述充电控制方法的步骤。
本发明所提供的充电控制方法在于，计算设备通过读取收集设备转发的驾驶员交互信息以及各用电器需求功率预估车辆端功率需求，并预估电池热管理功率需求和持续时间，判断一定充电时间内充电机提供功率能否满足充电需求以及有无电池过放电风险，能够确保动力电池在不同工况下保持稳定的请求充电功率，防止由于车辆功率器件的启停导致动力电池的瞬时功率波动等问题，同时能够维持车辆各用电器正常运行。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的一种电动汽车的充电控制方法及充电系统，通过计算设备接收到的驾驶员需求以及各用电器件的功率需求，计算出充电过程中的实时功率需求，判断在设定的情况下能否进行正常充电，避免了电池在充电过程中受到功率波动而影响电池的寿命。
2、本发明提供的一种电动汽车的充电控制方法及充电系统，不仅能够避免电池受到影响，还能根据实际情况进行判断并提供建议反馈给驾驶员，提示可关闭部分用电器，在满足正常充电的情况下，最大的保证用户体验感。
附图说明
图1为本发明提供的充电控制方法的流程图；
图2为动力电池高压箱原理图；
图3为实施例一的充电控制方法原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
结合图2所示的动力电池高压箱原理图进行说明，图中为动力电池高压箱，左侧2芯接口为电加热回路接口，连接电池加热PTC；右侧2芯接口连接车载DCDC，DCDC可供电给12V低压电源充电，并提供低压电供给其他低压用电器；右侧充电正、负接口连接充电机，输出正、负接口连接电机侧逆变器及其他高压用电器。
当电动汽车处于充电状态时，充电机通过充电正、负接口输入电流至电池包，若此时输出正负和加热正负继电器闭合，则加热回路和主回路接入高压电路并分走部分充电功率，功率大小取决于接入回路挂载用电器的使用情况，因此车上各用电器件的实际使用情况会影响车子的充电功率，从而导致功率不稳定产生波动无法满足正常充电，影响电池的寿命。
为了解决上述电动汽车充电时存在的问题，则需要计算出充电过程中的实时功率需求并判断能否完成正常充电，为此本发明提供一种电动汽车的充电控制方法，结合图1和图3所示，包括以下步骤：
步骤1：整车控制器VCU收集计算车辆各用电器件功率需求以及驾驶员的充电需求，并反馈给电池管理系统BMS；
步骤2：温度传感器将当前的电池温度信息反馈给电池管理系统BMS；
步骤3：电池管理系统BMS根据接收到的信息预估热管理持续时间、计算充电过程的功率需求和充电完成情况充电交互；
步骤4：电池管理系统BMS计算并预测充电结果，将充电评估结果反馈给整车控制器VCU；
步骤5：若充电评估结果能满足驾驶员需求的同时保证电池电量正增长，则正常进行充电；若充电评估结果显示不能正常充电，则整车控制器VCU向驾驶员发出提示，并根据实际情况给出相应的建议关掉部分用电器件，优先满足电池充电。
其中，步骤1中整车控制器VCU收集的车辆各用电器件功率需求通过通过各用电器件发送，至少包括：
(1)电机控制器MCU发送的电机需求功率、运行状态以及该状态持续时间，其中运行状态包括正转和反转；
(2)DCDC控制器发送的DCDC需求功率以及持续时间，即车辆开始充电至低压下电可能持续时间；
(3)热管理控制器TMS发送热管理需求功率；
(4)电子空调用电器件的需求功率。
其中，步骤1中整车控制器VCU收集的驾驶员的充电需求至少包括：
(1)充电停止时间；
(2)电子空调用电器件的持续时间。
充电开始时，驾驶员在人机交互界面输入当前充电信息，至少包含充电停止时间、高压下电时间、低压下电时间即车辆熄火时间、是否开启空调充电，若开启，则需输入空调关闭时间；若无时间输入则默认持续全部充电过程，收集驾驶员的充电需求的目的在于反馈给电池管理系统BMS进行计算充电过程中的功率需求。
其中，步骤3中电池管理系统BMS根据接收到的电池温度以及电池的目标温度判断热管理器件是否开启并预估开启时间，同时根据接收到的功率需求，得出电池当前需求的充电功率，进而计算并预测在驾驶员设定时间内的电量增长情况。
所述温度传感器实时监控电池温度并及时反馈给电池管理系统BMS，目的在于及时监测电池温度是否过高或者过低，以便电池管理系统BMS控制热管理器件的开启。
其中，步骤4中电池管理系统BMS采用安时积分的方法计算并预测在驾驶员设定时间内的电量增长情况，完成充电结果的评估，反馈给整车控制器VCU；
当电量的增长情况为先负增长后增长时，可能存在的场景为充电时环境温度较低需先开启对电池加热，此时电池电量降低，当温度达到要求后，加热关闭，开始充电电池电量增加；
此时充电评估结果显示可正常充电并且能在设定的充电时间内完成，电池管理系统BMS通过充电交互情况向直流充电桩或车载交流充电机发送充电电流的需求，动力电池开始充电。
实施例二
一种电动汽车的充电控制方法，该方法与实施例一采用的步骤相同，此处不再进行阐述，不同的地方在于：
步骤4中电池管理系统BMS预测的电量增长情况为低速率正增长，此时电池充电速度较慢，则需依据驾驶员设置的充电停止时间结合预估加热持续时间计算能否在充电停止前充满电，若能充满则正常进行充电，若不能则向各用电器件反馈可提供的功率并向驾驶员反馈情况给出建议关闭部分用电器件，优先满足电池充电；
驾驶员若接受建议并选择性关掉部分用电器件，则整车控制器VCU将最终结果反馈给电池管理系统BMS，此时充电能够正常进行，便通过充电交互情况向直流充电桩或车载交流充电机发送充电电流的需求，动力电池开始充电。
实施例三
一种电动汽车的充电控制方法，该方法与实施例一采用的步骤相同，此处不再进行阐述，不同的地方在于：
步骤4中预测的电量增长情况为负增长，此时无论怎么充电电池处于放电状态，则向驾驶员反馈充电无效，驾驶员则需对车辆进行检查。
通过实施例一、二、三可看出，本发明提供的一种电动汽车的充电系统控制方法，通过电池管理系统BMS接收到的驾驶员充电需求信息、各用电器件功率需求信息以及电池的温度，进行计算，得出充电过程中所需的实时功率需求以及该情况下电池电量的增长情况，最终得到充电评估结果。当结果显示可正常充电时则充电正常进行；当结果显示充电不能正常进行时则根据建议适当关掉部分用电器件，优先满足本次的电池充电。
实施例四
一种电动汽车的充电控制方法，包括以下步骤：
步骤1：域控制器收集计算车辆各用电器件功率需求以及驾驶员的充电需求；
步骤2：温度传感器将当前的电池温度信息反馈给域控制器；
步骤3：域控制器根据接收到的信息预估热管理持续时间、计算充电过程的功率需求和充电完成情况充电交互；
步骤4：域控制器计算并预测充电结果；
步骤5：若充电评估结果能满足驾驶员需求的同时保证电池电量正增长，则正常进行充电；若充电评估结果显示不能正常充电，则域控制器向驾驶员发出提示，并根据实际情况给出相应的建议关掉部分用电器件，优先满足电池充电。
本实施例中采用域控制器的电子电器架构，将电池管理系统BMS、电机控制器MCU、整车控制器VCU的功能合并，通过域控制器完成各用电器的功率需求的收集并计算预测充电结果，判断可否在驾驶员的需求内进行正常充电；
若能正常完成充电，则开始充电；若不能完成充电，则根据实际情况向驾驶员进行反馈并提出建议。
实施例五
一种电动汽车的充电控制方法，与实施例一相同的地方此处不再阐述，不同之处在于：
整车控制器VCU收集的车辆各用电器件功率需求，是通过在各用电支路均设置电流传感器，直接测量出充电过程用电器所需电流得到的，收集到的信息反馈给电池管理系统BMS计算出充电时电量增长情况，判断可否进行正常充电。
实施例六
一种电动汽车的充电系统，至少包括温度传感器、收集设备和计算设备，
其中所述收集设备为整车控制器VCU，所述计算设备为电池管理系统BMS。
所述温度传感器实时监测电池的温度，并将温度信息反馈给电池管理系统BMS；
所述整车控制器VCU收集充电时各用电器件的功率需求以及驾驶员的充电需求，反馈给电池管理系统BMS；
所述电池管理系统BMS根据收集到的功率需求以及温度信息进行计算并预测充电评估结果，将结果反馈给整车控制器VCU。
该充电系统在充电时，通过执行上述实施例1-3中的充电控制方法的步骤来进行充电。
以上所述，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。

Claims (10)

1.一种电动汽车的充电控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：收集设备收集各用电器件的功率需求以及驾驶员通过人机交互界面输入的充电需求并反馈给计算设备；
步骤2：温度传感器将当前的电池温度信息反馈给计算设备；
步骤3：计算设备根据接收到的信息预估热管理持续时间、计算充电过程的功率需求和充电完成情况充电交互；
步骤4：计算设备计算并预测充电结果，将充电评估结果反馈给收集设备；
步骤5：当充电评估结果能满足驾驶员需求的同时保证电池电量正增长，则正常进行充电；当充电评估结果显示不能正常充电，则收集设备向驾驶员发出提示，并根据实际情况给出相应的建议关掉部分用电器件，优先满足电池充电。
2.根据权利要求1所述的充电控制方法，其特征在于，所述步骤1中收集设备为整车控制器VCU，所述计算设备为电池管理系统BMS。
3.根据权利要求1所述的充电控制方法，其特征在于，所述步骤1中收集设备为域控制器，所述计算设备为域控制器。
4.根据权利要求2所述的充电控制方法，其特征在于，所述步骤1中整车控制器VCU收集的各用电器件的功率需求通过在各用电支路均设置电流传感器，直接测量出充电过程用电器件所需电流。
5.根据权利要求2所述的充电控制方法，其特征在于，整车控制器VCU收集的车辆各用电器件功率需求通过各用电器件发送，至少包括：
(1)电机控制器MCU发送的电机需求功率、运行状态以及该状态持续时间；
(2)DCDC控制器发送的DCDC需求功率以及持续时间；
(3)热管理控制器TMS发送的热管理需求功率；
(4)电子空调用电器件的需求功率。
6.根据权利要求2或3所述的充电控制方法，其特征在于，所述步骤1中收集设备收集的驾驶员的充电需求至少包括：
(1)充电停止时间；
(2)电子空调用电器件的持续时间。
7.根据权利要求6所述的充电控制方法，其特征在于，所述步骤3中计算设备根据接收到的电池温度以及电池的目标温度判断热管理器件是否开启并预估开启时间，同时根据接收到的功率需求，得出电池当前需求的充电功率，进而计算并预测在驾驶员设定时间内的电量增长情况。
8.根据权利要求7所述的充电控制方法，其特征在于，所述步骤5中的充电评估结果中的电量情况包括：
(1)先负增长后正增长；
(2)低速率正增长；
(3)负增长。
9.根据权利要求8所述的充电控制方法，其特征在于，所述步骤5中的充电评估结果显示可正常充电时，计算设备通过充电交互情况向直流充电桩或车载交流充电机发送充电电流的需求，动力电池开始充电。
10.一种电动汽车的充电系统，其特征在于，至少包括温度传感器、收集设备和计算设备，所述收集设备和计算设备用以执行权利要求1-9任意一项的所述方法的步骤，所述温度传感器监测电池的实时温度。
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