CN115230527B - 一种用于新能源汽车的电池充放电功率限制方法 - Google Patents

一种用于新能源汽车的电池充放电功率限制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于新能源汽车的电池充放电功率限制方法，实时获取车辆动力电池的实际充放电功率、动力电池的最大允许充放电功率和高压负载消耗功率；根据每个周期下的对应的充放电系数、故障系数和动力电池的最大允许充放电功率获得最大允许充放电功率，最后得到允许驱动电机的最大允许功率。本发明通过计算每个周期的充放电系数来对动力电池的最大允许充放电功率进行限制，同时还考虑了因某些故障引起的需要限制驱动电机最大用电功率的值，即故障系数；这样，避免动力电池出现超过电池厂家规定的过充过放时长和充放电阈值，同时还在保护动力电池过充过放问题的前提下提高了扭矩输出的平顺性。

Description

一种用于新能源汽车的电池充放电功率限制方法
技术领域
本发明属于新能源汽车整车控制技术领域，具体涉及一种用于新能源汽车的电池充放电功率限制方法。
背景技术
随着全球对环境保护意识的提高，清洁能源汽车的推广和应用越来越普及，其中电动汽车的普及化尤为迅速，电动话的过程中人们主要关注的还是续航和充电问题，为此，越来越多的新能源汽车配置了大容量的动力电池组。动力电池在使用过程中时常会出现过充或者过放的问题，这种现象如果控制不好，极易出现整车动力中断故障，增加动力电池热失控几率，还会降低动力电池的SOH(电池健康度，可以理解为电池当前的容量与出厂容量的百分比)，此种现象既不安全也不经济。因此，新能源汽车VCU中能量管理策略必须要能够避免动力电池出现超过电池厂家规定的过充或过放的时间和功率。
针对上述技术问题，有的厂家的技术方案是在当电池的可用放电功率减去动力电池的实际放电功率小于某一设置的阈值时(此阈值可标定)，对整车负载的可用功率进行限制。申请号为CN202010275985.4的专利，《一种用于新能源车辆的电池充放电功率限制方法及系统》中通过实时获取车辆的动力电池的实际功率PBatt、最大允许充放电功率Py、电机效率η以及电机转速N；对实际功率IBatt和最大允许充放电功率Py的差值进行积分获取功率积分值E，其中，E＞0；根据功率积分值E计算获得对最大允许充放电功率Py进行限制的限制比例K；根据最大允许充放电功率Py和限制比例K计算获得车辆的电机的允许驱动功率Pmax。此种方法虽可以限制动力电池过充过放问题，但是动力电池的最大可用功率无法最大限度的使用，影响整车动力性。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种一种用于新能源汽车的电池充放电功率限制方法，避免动力电池的最大可用功率无法最大限度使用的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种用于新能源汽车的电池充放电功率限制方法，包括如下步骤：
S1：实时获取车辆动力电池的电流IBatt和电压UBatt以得到所述动力电池的实际充放电功率IBatt；
S2：实时获取所述动力电池的最大允许充放电功率PMax和高压负载消耗功率PLoad；
S3：将每一个周期的所述动力电池的最大允许充放电功率PMax和所述实际充放电功率PBatt的差值与标定的阈值相比较，从而得到对应的充放电系数K；
S4：根据当前周期结束时的充放电系数K、故障系数H和所述动力电池的最大允许充放电功率PMax获得限制后的当前周期的最大允许充放电功率PLimMax；
根据所述限制后的当前周期的最大允许充放电功率PLimMax和所述高压负载消耗功率PLoad得到当前周期的允许驱动电机的最大允许功率PElecDriv。
进一步完善上述技术方案，所述步骤S4包括：当前周期结束后，利用下列各式计算得到允许驱动电机的最大允许功率PElecDriv：
PLimMax＝PMax×H×K
PElecDriv＝PLimMax-PLoad
其中，每一周期的长度为10ms；
所述充放电系数K的范围为0到1之间；所述故障系数H的范围为0到1之间。
进一步地，所述步骤S3中包括以下步骤：当前周期内，所述动力电池的最大允许充放电功率PMax和所述实际充放电功率PBatt的差值为功率差值ΔP；
S3.1：将所述功率差值ΔP与标定的功率阈值T1进行比较，当功率差值ΔP≥T1时，则此时当前周期的充放电系数K等于上个周期的充放电系数K与T2的和；
S3.2：将所述功率差值ΔP与标定的功率阈值T1、T3进行比较，若功率差值ΔP满足T3<ΔP<T1，则此时当前周期的充放电系数K等于当前周期内上一时刻的充放电系数K与T2的和，然后执行S3.3；反之返回步骤S3.1；
S3.3：将所述功率差值ΔP与标定的功率阈值T3进行比较，若功率差值ΔP满足ΔP<T3时，则此时当前周期的充放电系数K等于当前周期内上一时刻的充放电系数K与T4的差值，然后执行S3.4；
S3.4：将所述功率差值ΔP与标定的功率阈值T3、T5进行比较，若功率差值ΔP满足T3<ΔP<T5，则此时当前周期的充放电系数K等于当前周期内上一时刻的充放电系数K与T4的差值，然后执行步骤S3.5；
S3.5：将所述功率差值ΔP与标定的功率阈值T1、T3和T5进行比较，若功率差值ΔP满足T5<ΔP<T1，则此时当前时刻的充放电系数K等于当前周期内上一时刻的充放电系数K；
其中，所述T1、T3和T5的大小关系为T3<T5<T1；所述T2和T4为一可标定的常数。
进一步地，所述步骤S3.5和S4之间还包括：
当前周期内，将所述功率差值ΔP与标定的功率阈值T1和T5进行比较，若功率差值ΔP满足ΔP≥T1，则返回步骤S3.1；若功率差值ΔP满足ΔP<T5，则返回步骤S3.4。
进一步地，所述高压负载消耗功率PLoad包括DCDC、AC和PTC。
本发明还涉及一种存储介质，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序被处理器运行时，执行如上述的一种用于新能源汽车的电池充放电功率限制方法的步骤。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明的一种用于新能源汽车的电池充放电功率限制方法，通过计算每个周期的充放电系数来对动力电池的最大允许充放电功率进行限制，同时还考虑了因某些故障引起的需要限制驱动电机最大用电功率的值，即故障系数；这样，避免动力电池出现超过电池厂家规定的过充过放时长和充放电阈值，同时还在保护动力电池过充过放问题的前提下提高了扭矩输出的平顺性。
附图说明
图1为实施例的一种用于新能源汽车的电池充放电功率限制方法的逻辑框图；
图2为实施例的一种用于新能源汽车的电池充放电功率限制方法中充放电功率限制的模型图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
请参见图1和图2，具体实施例的一种用于新能源汽车的电池充放电功率限制方法，包括如下步骤：
S1：整车控制器实时从总线上获取车辆动力电池的电流IBatt和电压UBatt以得到所述动力电池的实际充放电功率PBatt，并在应用层通过下式计算得到所述动力电池的实际充放电功率PBatt：
PBatt＝UBatt×IBatt；
S2：从总线上实时获取所述动力电池的最大允许充放电功率PMax和高压负载消耗功率PLoad；
S3：将每一个周期的所述动力电池的最大允许充放电功率PMax和所述实际充放电功率PBatt的差值与标定的阈值相比较，从而得到对应的充放电系数K；
S4：根据当前周期结束时的充放电系数K、故障系数H和所述动力电池的最大允许充放电功率PMax获得限制后的当前周期的最大允许充放电功率PLimMax；
根据所述限制后的当前周期的最大允许充放电功率PLimMax和所述高压负载消耗功率PLoad得到当前周期的允许驱动电机的最大允许功率PElecDriv。
实施例的一种用于新能源汽车的电池充放电功率限制方法，通过计算每个周期的充放电系数来对动力电池的最大允许充放电功率进行限制，同时还考虑了因某些故障引起的需要限制驱动电机最大用电功率的值，即故障系数；这样，避免动力电池出现超过电池厂家规定的过充过放时长和充放电阈值，同时还在保护动力电池过充过放问题的前提下提高了扭矩输出的平顺性。
请继续参见图1和图2，其中，所述步骤S4包括：当前周期结束后，利用下列各式计算得到允许驱动电机的最大允许功率PElecDriv：
PLimMax＝PMax×H×K
PElecDriv＝PLimMax-PLoad
其中，每一周期的长度为10ms；
所述充放电系数K的范围为0到1之间；所述故障系数H的范围为0到1之间。
实施时，所述动力电池的最大允许充放电功率PMax为动力电池的10s的充放电功率；且在本发明实施例中，充电的策略和放电的策略相同，故在计算动力电池的实际消耗功率PBatt时可以判断出此时动力电池处于充电状态还是放电状态，其中，正值为放电功率，负值为充电功率；动力电池的实际充放电功率PBatt取绝对值；所述故障系数H为因某些故障引起的需要限制驱动电机最大用电功率的值，故障不同，对应的故障系数H自然也不同，需根据具体情况进行标定，且可以理解的是，无需限制驱动电机最大用电功率的故障存在时H为1。
请继续参见图2，下面提供求取当前周期的充放电系数K的实施例：
其中，所述步骤S3中包括以下步骤：当前周期内，所述动力电池的最大允许充放电功率PMax和所述实际充放电功率PBatt的差值为功率差值ΔP；
S3.1：将所述功率差值ΔP与标定的功率阈值T1进行比较，当功率差值ΔP≥T1时，则此时当前周期的充放电系数K等于上个周期的充放电系数K与T2的和；
S3.2：将所述功率差值ΔP与标定的功率阈值T1、T3进行比较，若功率差值ΔP满足T3<ΔP<T1，则此时当前周期的充放电系数K等于当前周期内上一时刻的充放电系数K与T2的和，然后执行S3.3；反之返回步骤S3.1；
S3.3：将所述功率差值ΔP与标定的功率阈值T3进行比较，若功率差值ΔP满足ΔP<T3时，则此时当前周期的充放电系数K等于当前周期内上一时刻的充放电系数K与T4的差值，然后执行S3.4；
S3.4：将所述功率差值ΔP与标定的功率阈值T3、T5进行比较，若功率差值ΔP满足T3<ΔP<T5，则此时当前周期的充放电系数K等于当前周期内上一时刻的充放电系数K与T4的差值，然后执行步骤S3.5；
S3.5：将所述功率差值ΔP与标定的功率阈值T1、T3和T5进行比较，若功率差值ΔP满足T5<ΔP<T1，则此时当前时刻的充放电系数K等于当前周期内上一时刻的充放电系数K；
其中，所述T1、T3和T5的大小关系为T3<T5<T1；所述T2和T4为一可标定的常数。
其中，所述步骤S3.5和S4之间还包括：
当前周期内，将所述功率差值ΔP与标定的功率阈值T1和T5进行比较，若功率差值ΔP满足ΔP≥T1，则返回步骤S3.1；若功率差值ΔP满足ΔP<T5，则返回步骤S3.4。
可以理解的是，在当前周期未结束前，以上充放电系数K的动态变化是可以循环的，遵循上述步骤S3.1到步骤S3.5的判定条件即可；当前周期结束后，就执行步骤S4。
这样，每个周期的充放电系数K均会通过当前周期的所述动力电池的最大允许充放电功率PMax和所述实际充放电功率PBatt的差值与标定的功率阈值T1、T3或T5进行比较，从而决定每个周期的充放电系数K在当前周期内作怎样的动态变化。且延迟采样一个周期，将上一周期的K值延迟到当前周期用于计算；同时通过图2中的K(饱和模块，saturation)能够保证充放电系数K的值始终处于0到1之间，比如饱和模块输入之前的值是2，经过饱和模块后输出结果是1。
其中，所述高压负载消耗功率PLoad包括DCDC、AC和PTC。
实施时，PLoad是指高压负载用电器消耗的功率，而计算允许驱动电机的最大允许功率PElecDriv时需要减去PLoad，否则就会出现PBatt>PMax的情况，从而造成动力电池过流。具体地，DCDC是将高压直流电转换为12V的低压直流电，为车辆的低压回路供电；AC是电动车载空调，主要为乘员舱提供制冷；PTC是加热器，主要为乘员舱及动力电池供热。
本发明还提供一种存储介质，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序被处理器运行时，执行如上所述的一种用于新能源汽车的电池充放电功率限制方法的步骤。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种用于新能源汽车的电池充放电功率限制方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：实时获取车辆动力电池的电流IBatt和电压UBatt以得到所述动力电池的实际充放电功率PBatt；
S2：实时获取所述动力电池的最大允许充放电功率PMax和高压负载消耗功率PLoad；
S3：将每一个周期的所述动力电池的最大允许充放电功率PMax和所述实际充放电功率PBatt的差值与标定的阈值相比较，从而得到对应的充放电系数K；
S4：根据当前周期结束时的充放电系数K、故障系数H和所述动力电池的最大允许充放电功率PMax获得限制后的当前周期的最大允许充放电功率PLimMax；
根据所述限制后的当前周期的最大允许充放电功率PLimMax和所述高压负载消耗功率PLoad得到当前周期的允许驱动电机的最大允许功率PElecDriv；
所述步骤S3中包括以下步骤：当前周期内，所述动力电池的最大允许充放电功率PMax和所述实际充放电功率PBatt的差值为功率差值ΔP；
S3.1：将所述功率差值ΔP与标定的功率阈值T1进行比较，当功率差值ΔP≥T1时，则此时当前周期的充放电系数K等于上个周期的充放电系数K与T2的和；
S3.2：将所述功率差值ΔP与标定的功率阈值T1、T3进行比较，若功率差值ΔP满足T3＜ΔP＜T1，则此时当前周期的充放电系数K等于当前周期内上一时刻的充放电系数K与T2的和，然后执行S3.3；反之返回步骤S3.1；
S3.3：将所述功率差值ΔP与标定的功率阈值T3进行比较，若功率差值ΔP满足ΔP＜T3时，则此时当前周期的充放电系数K等于当前周期内上一时刻的充放电系数K与T4的差值，然后执行S3.4；
S3.4：将所述功率差值ΔP与标定的功率阈值T3、T5进行比较，若功率差值ΔP满足T3＜ΔP＜T5，则此时当前周期的充放电系数K等于当前周期内上一时刻的充放电系数K与T4的差值，然后执行步骤S3.5；
S3.5：将所述功率差值ΔP与标定的功率阈值T1、T3和T5进行比较，若功率差值ΔP满足T5＜ΔP＜T1，则此时当前时刻的充放电系数K等于当前周期内上一时刻的充放电系数K；
其中，所述T1、T3和T5的大小关系为T3＜T5＜T1；所述T2和T4为一可标定的常数。
2.根据权利要求1所述一种用于新能源汽车的电池充放电功率限制方法，其特征在于：所述步骤S4包括：当前周期结束后，利用下列各式计算得到允许驱动电机的最大允许功率PElecDriv：
PLimMax＝PMax×H×K
PElecDriv＝PLimMax-PLoad
其中，每一周期的长度为10ms；
所述充放电系数K的范围为0到1之间；所述故障系数H的范围为0到1之间。
3.根据权利要求1所述一种用于新能源汽车的电池充放电功率限制方法，其特征在于：所述步骤S3.5和S4之间还包括：
当前周期内，将所述功率差值ΔP与标定的功率阈值T1和T5进行比较，若功率差值ΔP满足ΔP≥T1，则返回步骤S3.1；若功率差值ΔP满足ΔP＜T5，则返回步骤S3.4。
4.根据权利要求1所述一种用于新能源汽车的电池充放电功率限制方法，其特征在于：所述高压负载消耗功率PLoad包括DCDC、AC和PTC。
5.一种存储介质，其特征在于：所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序被处理器运行时，执行如权利要求1-4中任一项所述的一种用于新能源汽车的电池充放电功率限制方法的步骤。
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