CN116080460A

CN116080460A - 一种基于充电桩的动力电池快速充电方法

Info

Publication number: CN116080460A
Application number: CN202310371276.XA
Authority: CN
Inventors: 王静
Original assignee: Wuhan Shuangrun Technology Co ltd
Current assignee: Wuhan Shuangrun Technology Co ltd
Priority date: 2023-04-10
Filing date: 2023-04-10
Publication date: 2023-05-09
Anticipated expiration: 2043-04-10
Also published as: CN116080460B

Abstract

本发明提供一种基于充电桩的动力电池快速充电方法。所述方法包括以下步骤：根据实时获取的动力电池的电压和温度确定初始充电请求电流值I ₀，并向充电桩发送充电请求；获取动力电池的实际充电电流i，根据i与I ₀的相对大小，增大充电请求电流值，并向充电桩发送新的充电请求；再次获取动力电池的实际充电电流i，如果i与I ₀的差不在设定的范围内，重复调整充电请求电流值，直到i与I ₀的差在设定的范围内。本发明通过自适应调整充电请求电流的大小，使实际充电电流与初始充电请求电流的差在设定的范围内，能够在保证动力电池充电安全的前提下提高充电速度。

Description

一种基于充电桩的动力电池快速充电方法

技术领域

本发明属于电动汽车充电技术领域，具体涉及一种基于充电桩的动力电池快速充电方法。

背景技术

电动汽车作为一种发展前景广阔的绿色交通工具，未来的市场发展前景十分巨大。发展电动汽车被世界主要生产国普遍确立为提高汽车产业竞争力、保障能源安全和转型低碳经济的重要途径。因此，我国政府也对新能源汽车给予了大力推广和支持，积极推进新能源汽车的应用与发展。作为发展电动汽车所不可或缺的配套基础设施，充电桩具有非常重要的社会效益和经济效益。

电动汽车使用充电桩充电，一般需先将充电枪插入充电口。充电枪插入快充口后，电动汽车与充电桩实现握手连接，动力电池管理系统向充电桩发送包括充电请求电流的请求信号，充电请求电流的大小由自身电池实际充电能力决定（可根据实时采集到的动力电池的电压、温度等值，评估当前动力电池的充电能力，确定合适的充电请求电流值）。充电桩收到请求信号后，根据充电请求电流的大小输出小于充电请求电流的实际充电电流，一般是按一定比值（降流比）输出实际充电电流。充电桩的这种充电策略有时会导致实际充电电流远低于充电请求电流的现象，从而造成充电时间长、用户充电体验差等问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种基于充电桩的动力电池快速充电方法，通过自适应调整充电请求电流的大小，使实际充电电流始终接近充电请求电流。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种基于充电桩的动力电池快速充电方法，包括以下步骤：

根据实时获取的动力电池的电压和温度确定初始充电请求电流值 I ₀，并向充电桩发送充电请求；

获取动力电池的实际充电电流 i，根据 i与 I ₀的相对大小，增大充电请求电流值，并向充电桩发送新的充电请求；

再次获取动力电池的实际充电电流 i，如果 i与 I ₀的差不在设定的范围内，重复调整充电请求电流值，直到 i与 I ₀的差在设定的范围内。

进一步地，在向充电桩发送充电请求后，至少延迟3秒后再获取实际充电电流。

进一步地，所述增大充电请求电流值的方法包括：

根据 i与 I ₀的相对大小设定步长Δ I；

按设定的步长Δ I增加充电请求电流的值，即 I _m =I ₀ +mΔ I，直到 i与 I ₀的差在设定的范围内， I _m为第 m次充电请求电流， m=0,1,2,…。

进一步地，所述增大充电请求电流值的方法包括：

计算降流比： k=i/I ₀，其中， i为实际充电电流， I ₀为初始充电请求电流；

将新的充电请求电流设定为： I=I ₀/ k。

进一步地， i与 I ₀的差的设定范围内为：

- a≤ i- I ₀≤ b

式中， a>0， b>0。

优选地， a= b=5安。

更进一步地，所述如果 i与 I ₀的差不在设定的范围内，重复调整充电请求电流值，具体包括：

若 i- I ₀<- a，增加充电请求电流 I；

若 i- I ₀> b，减小充电请求电流 I。

更进一步地，若 i- I ₀> b，设定充电请求电流 I=I ₀。

更进一步地，所述方法还包括：

通过实验获得实际充电电流 i与充电请求电流 I的关系曲线 I= f( i)；

将 i= I ₀- a和 i= I ₀+ b分别代入关系曲线 I= f( i)得到： I ₁= f( I ₀- a)， I ₂= f( I ₀+ b)；

将充电请求电流设定为 I，其中， I ₁≤ I≤ I ₂。

更进一步地，所述通过实验获得实际充电电流 i与充电请求电流 I的关系曲线 I= f( i)的方法包括：

通过实验获得充电请求电流为 I _n时的实际充电电流 i _n，其中， n=1,2,…, N， N为样本数据个数，0< I ₁< I ₂<…< I _N≤ I ₀+ b；

基于( i _n, I _n)采用最小二乘法计算回归曲线 I= f( i)。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果。

本发明通过根据实时获取的动力电池的电压和温度确定初始充电请求电流值 I ₀，并向充电桩发送充电请求，获取动力电池的实际充电电流 i，根据 i与 I ₀的相对大小，增大充电请求电流值，并向充电桩发送新的充电请求，再次获取动力电池的实际充电电流 i，如果 i与 I ₀的差不在设定的范围内，重复调整充电请求电流值，直到 i与 I ₀的差在设定的范围内，实现了动力电池的快速充电。本发明通过自适应调整充电请求电流的大小，使实际充电电流与初始充电请求电流的差在设定的范围内，能够在保证动力电池充电安全的前提下提高充电速度。

附图说明

图1为本发明实施例一种基于充电桩的动力电池快速充电方法的流程图。

图2为一充电桩充电状态监测电路的原理框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。显然，所描述的实施例仅仅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做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。

图1为本发明实施例一种基于充电桩的动力电池快速充电方法的流程图，包括以下步骤：

步骤101，根据实时获取的动力电池的电压和温度确定初始充电请求电流值 I ₀，并向充电桩发送充电请求；

步骤102，获取动力电池的实际充电电流 i，根据 i与 I ₀的相对大小，增大充电请求电流值，并向充电桩发送新的充电请求；

步骤103，再次获取动力电池的实际充电电流 i，如果 i与 I ₀的差不在设定的范围内，重复调整充电请求电流值，直到 i与 I ₀的差在设定的范围内。

电动汽车采用充电桩充电时，一般先将充电枪插入充电口。充电枪插入快充口后，电动汽车的动力电池管理系统与充电桩进行握手连接，向充电桩发送包括充电请求电流的请求信号。充电桩收到请求信号后，一般是按一定的降流比输出实际充电电流，也就是输出的实际充电电流小于充电请求电流。充电桩的这种充电策略有时会使实际充电电流明显低于充电请求电流，从而造成充电速度慢，耗时长，用户充电体验差等问题。为此本实施例提供一种基于充电桩的动力电池快速充电方法，通过自适应调整充电请求电流的大小，使实际充电电流始终接近充电请求电流。本实施例提出的快速充电方法是在电动汽车动力电池管理系统内执行的步骤101~103实现的。

本实施例中，步骤101主要用于确定初始充电请求电流值 I ₀。初始充电请求电流 I ₀也就是目标充电电流， I ₀的大小由自身电池实际充电能力决定，可根据电池的标称电流、实时采集的动力电池的电压（或SOC）、温度等值，评估当前动力电池的充电能力，确定合适的充电请求电流值。 I ₀确定后，向充电桩发送包含充电请求电流值的充电请求。充电桩收到充电请求后，按照预定的充电策略输出小于充电请求电流的实际充电电流。

本实施例中，步骤102主要用于增大充电请求电流值，并向充电桩发送新的充电请求。先获取动力电池的实际充电电流 i。充电桩一般设有充电电流、充电电压检测电路（通过将采样电流、电压输入调理电路放大变换并进行A/D转换等处理，得到充电电流、电压值），可以直接读取，可参考图2给出的一种充电桩状态监测电路的原理框图。如前述，由于实际充电电流一般都小于充电请求电流，因此要加快充电速度，需要发送包含更大的充电请求电流数据的充电请求。充电请求电流增大的幅度根据 i与 I ₀的相对大小确定，一般 i小于 I ₀的幅度越大，增大的幅度也越大。后面的实施例将给出2种增大充电请求电流的具体方法。

本实施例中，步骤103主要用于通过反复调整充电请求电流，使实际充电电流与 i与 I ₀的差在设定的范围内。首先获取增加充电请求电流后动力电池的实际充电电流 i；然后检测 i与 I ₀的差是否在设定的范围内，若是，停止调整；若否，继续调整充电请求电流。所述设定范围的上限考虑了充电安全，即以最大充电电流进行充电时不能对电池造成损伤，设定范围的下限主要是充电速度考虑。值得说明的是，本步骤充电请求电流的调整不一定只是增长，也可能是降低，增长还是降低同 i与 I ₀的相对大小（或 i与 I ₀的差的正负）有关。

本实施例通过确定初始充电请求电流，根据实际充电电流增加充电请求电流，并反复调整充电请求电流，最后使实际充电电流与初始充电请求电流的差在设定的范围内，能够在保证动力电池充电安全的前提下提高充电速度。

作为一可选实施例，在向充电桩发送充电请求后，至少延迟3秒后再获取实际充电电流。

本实施例对发送充电请求与获取实际充电电流之间的时间间隔进行了限定。由于充电电流调整需要一定的时间（才能稳定），因此发出充电请求后必须留足充电电流的稳定时间，否则得到的实际充电电流不准确。本实施例将最小时间间隔设定为3秒，即向充电桩发送充电请求后，至少再延迟3秒后才获取实际充电电流。值得说明的是，本实施例只是给出了一种较佳的实施方式，并不限制或排斥其它可行的实施方式，采用不同于3秒的延迟时间。

作为一可选实施例，所述增大充电请求电流值的方法包括：

根据 i与 I ₀的相对大小设定步长Δ I；

本实施例给出了增大充电请求电流值的一种技术方案。本实施例中，充电请求电流以Δ I为等步长增加，即每次的充电请求电流比上一次增加Δ I，比如每次增加1A。这种调整方法的优点是可使实际充电电流平缓上升；不足是可能需要多次反复调整，调整速度较慢。当然，为了减少调整次数，可根据 i与 I ₀的相对大小设定较大的增长步长Δ I。

作为一可选实施例，所述增大充电请求电流值的方法包括：

将新的充电请求电流设定为： I=I ₀/ k。

本实施例给出了增大充电请求电流值的另一种技术方案。本实施例适合以一定的降流比 k分配充电电流的充电策略，即实际输出的充电电流等于充电请求电流的 k倍，0< k<1。 k的值可通过计算实际充电电流与初始充电请求电流的比得到，即 k=i/I ₀。有了 k值，将新的充电请求电流设定为 I=I ₀/ k，充电桩响应新充电请求后，实际充电电流将变为 kI=k× I ₀/ k =I ₀。本实施例可只通过一次调整将实际充电电流调整为 I ₀，优点是调整次数少，调整速度快；不足是实际充电电流变化较快。

作为一可选实施例， i与 I ₀的差的设定范围内为：

- a≤ i- I ₀≤ b

式中， a>0， b>0。

本实施例给出了 i与 I ₀的差的设定范围。所述设定范围用上面的不等式表示，也可表示为： I ₀- a≤ i≤ I ₀ +b。 i的上限 I ₀ +b考虑了安全充电需求，即最大充电电流不能超过安全阈值； i的下限 I ₀- a考虑了充电速度，也就是为了保证一定的快速充电，最小充电电流不要小于 I ₀- a。 a、 b的大小可根据经验确定。

作为一可选实施例， a= b=5安。

本实施例给出了 a、 b的一个具体值，二者相等且均为5A。同样，本实施例也只是给出了一种较佳的实施方式，供本领域技术人员参考，并不限制或排斥其它可行的实施方式，比如， a、 b也可以不相等，还可以取其它电流值。

作为一可选实施例，所述如果 i与 I ₀的差不在设定的范围内，重复调整充电请求电流值，具体包括：

若 i- I ₀<- a，增加充电请求电流 I；

若 i- I ₀> b，减小充电请求电流 I。

本实施例给出了当 i与 I ₀的差不在设定的范围内，调整充电请求电流值的方法。 i与 I ₀的差超出设定范围有两种情况：一种是 i- I ₀<- a，说明实际充电电流过小，为了提高充电速度，应增加充电请求电流 I；另一种是 i- I ₀> b，说明实际充电电流过大，可能对电池安全造成不良影响，应减小充电请求电流 I。

作为一可选实施例，若 i- I ₀> b，设定充电请求电流 I=I ₀。

本实施例给出了当实际充电电流过高时一种有效的设定充电请求电流的方法。 i- I ₀> b，表明实际充电电流过高，对于这种情况，上一实施例的处理方法只是一般性地减小充电请求电流 I。本实施例对于这种情况的处理方法是，将充电请求电流设定为 I=I ₀，一次即可将实际充电电流调整到 i< I ₀，满足 i- I ₀≤ b。尽管经一次调整后实际充电电流有可能又变得过小， i- I ₀<- a，但快速将较高的充电电流降下来有利于充电安全。

作为一可选实施例，所述方法还包括：

将充电请求电流设定为 I，其中， I ₁≤ I≤ I ₂。

本实施例给出了一种有效的充电请求电流设定方法。本实施例的充电请求电流根据实际充电电流 i与充电请求电流 I的关系曲线 I= f( i)确定。如前述，很多充电策略是按照一定的降流比 k分配充电电流，但实际的充电电流与充电请求电流的比不一定严格等于 k；而且也有很多不同的充电策略。为了尽量减少充电请求次数，本实施例先通过实验获得实际充电电流 i与充电请求电流 I的关系曲线 I= f( i)，然后将需要达到的实际充电电流值代入 I= f( i)，就可以得到对应的充电请求电流。比如，如果期望的充电电流为 I ₀，只要将 i= I ₀代入 I= f( i)就可以得到充电请求电流 I= f( I ₀)，也就是说，如果将充电请求电流设定为 f( I ₀)，充电桩响应充电请求后的实际充电电流可一次性调整到 I ₀。因此，本实施例的充电请求电流设定方法，只发出一次充电请求便可使实际充电电流为期望的充电电流。本实施例通过将实际充电电流的上下限 i= I ₀+ b和 i= I ₀- a分别代入关系曲线 I= f( i)，得到了充电请求电流的允许取值范围 I ₁≤ I≤ I ₂，也就是充电请求电流可根据具体的充电场景在所述取值范围内选取需要的值，比如，如果想使充电速度最快，可将充电请求电流设定为 I ₂= f( I ₀+ b)。

作为一可选实施例，所述通过实验获得实际充电电流 i与充电请求电流 I的关系曲线 I= f( i)的方法包括：

基于( i _n, I _n)采用最小二乘法计算回归曲线 I= f( i)。

本实施例给出了关系曲线 I= f( i)的获得方法。首先通过实验获得多组充电请求电流与实际充电电流的样本数据点( i _n, I _n)；然后基于( i _n, I _n)采用最小二乘法进行回归计算，得到回归曲线就是所求关系曲线 I= f( i)。采用最小二乘法计算回归曲线是成熟的现有技术，这里不再展开详细说明。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种基于充电桩的动力电池快速充电方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据实时获取的动力电池的电压和温度确定初始充电请求电流值I ₀，并向充电桩发送充电请求；

获取动力电池的实际充电电流i，根据i与I ₀的相对大小，增大充电请求电流值，并向充电桩发送新的充电请求；

再次获取动力电池的实际充电电流i，如果i与I ₀的差不在设定的范围内，重复调整充电请求电流值，直到i与I ₀的差在设定的范围内。

2.根据权利要求1所述的基于充电桩的动力电池快速充电方法，其特征在于，在向充电桩发送充电请求后，至少延迟3秒后再获取实际充电电流。

3.根据权利要求1所述的基于充电桩的动力电池快速充电方法，其特征在于，所述增大充电请求电流值的方法包括：

根据i与I ₀的相对大小设定步长ΔI；

按设定的步长ΔI增加充电请求电流的值，即I _m =I ₀ +mΔI，直到i与I ₀的差在设定的范围内，I _m为第m次充电请求电流，m=0,1,2,…。

4.根据权利要求1所述的基于充电桩的动力电池快速充电方法，其特征在于，所述增大充电请求电流值的方法包括：

计算降流比：k=i/I ₀，其中，i为实际充电电流，I ₀为初始充电请求电流；

将新的充电请求电流设定为：I=I ₀/k。

5.根据权利要求1所述的基于充电桩的动力电池快速充电方法，其特征在于，i与I ₀的差的设定范围内为：

-a≤i-I ₀≤b

式中，a>0，b>0。

6.根据权利要求5所述的基于充电桩的动力电池快速充电方法，其特征在于，a=b=5安。

7.根据权利要求5所述的基于充电桩的动力电池快速充电方法，其特征在于，所述如果i与I ₀的差不在设定的范围内，重复调整充电请求电流值，具体包括：

若i-I ₀<-a，增加充电请求电流I；

若i-I ₀>b，减小充电请求电流I。

8.根据权利要求7所述的基于充电桩的动力电池快速充电方法，其特征在于，若i-I ₀>b，设定充电请求电流I=I ₀。

9.根据权利要求5所述的基于充电桩的动力电池快速充电方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过实验获得实际充电电流i与充电请求电流I的关系曲线I=f(i)；

将i=I ₀-a和i=I ₀+b分别代入关系曲线I=f(i)得到：I ₁=f(I ₀-a)，I ₂=f(I ₀+b)；

将充电请求电流设定为I，其中，I ₁≤I≤I ₂。

10.根据权利要求9所述的基于充电桩的动力电池快速充电方法，其特征在于，所述通过实验获得实际充电电流i与充电请求电流I的关系曲线I=f(i)的方法包括：

通过实验获得充电请求电流为I _n时的实际充电电流i _n，其中，n=1,2,…,N，N为样本数据个数，0<I ₁<I ₂<…<I _N≤I ₀+b；

基于(i _n,I _n)采用最小二乘法计算回归曲线I=f(i)。