CN116278895A - 一种电动汽车充电控制方法和电动汽车 - Google Patents

一种电动汽车充电控制方法和电动汽车 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种电动汽车充电控制方法和电动汽车。电动汽车充电控制方法包括，分别设置充电电流模型、电池变温速度估算模型和温度估算模型等模型。充电电流模型确定充电电流，电池变温速度估算模型确定电池变温估算速率，温度估算模型电池预估温度，充电和温度管理模型确定电池温度调节速率，电池温度调节模型根据电池温度调节速率确定变温器件功率。充电和温度管理模型确定变温器件实际分得的电流。本发明实施例将电池温度尽可能控制在常温区间内。从而降低电池的温度波动，保持较高的充电速度。在充电桩不足以同时供应充电电流和变温器件电流的情况下，优先满足所述充电电流的供应，进一步确保充电速度。

Description

一种电动汽车充电控制方法和电动汽车
技术领域
本发明实施例涉及充电控制技术，尤其涉及一种电动汽车充电控制方法和电动汽车。
背景技术
随着电动汽车的长足发展，充电时长问题越来越被人们所关注。
在现有技术中，为了减少充电时间，纯电动汽车和部分插电式混动车型采用了快充方式进行充电，并根据电池的实时温度对电池进行降温。然而这种降温控制策略的智能化程度较低，充电时的电池温度波动大。电池温度影响着充电速度，电池温度处于高位时充电速度不高。由于充电桩功率有限，降温装置过高的功率可能会抢占充电桩功率，导致充电桩无法满足电池充电需求，进一步降低充电速度。
发明内容
本发明提供一种电动汽车充电控制方法和电动汽车，以提高充电速度。
第一方面，本发明实施例提供了一种电动汽车充电控制方法，包括，分别设置充电电流模型、电池变温速度估算模型、温度估算模型、充电和温度管理模型以及电池温度调节模型；
所述充电电流模型获取电池温度和电池荷电状态，根据所述电池温度和所述电池荷电状态确定充电电流；
所述电池变温速度估算模型获取环境温度，根据所述环境温度和所述充电电流确定电池变温估算速率；
所述温度估算模型根据所述充电电流和所述电池变温估算速率，确定所述电池荷电状态达到当前电池荷电状态区间上限时的电池预估温度；
所述充电和温度管理模型判断所述电池温度是否处于常温区间，若是，则判断所述电池预估温度是否超出所述常温区间；若是，则根据所述电池变温估算速率确定电池温度调节速率，其中所述电池变温估算速率小于或等于所述电池温度调节速率；
所述电池温度调节模型根据所述电池温度调节速率确定变温器件功率；
所述充电和温度管理模型根据所述变温器件功率确定变温器件需求电流，判断所述充电电流与所述变温器件需求电流之和是否大于充电桩提供电流的上限，若是，则将所述充电桩提供电流优先满足所述充电电流的供应，其次供应变温器件。
可选的，所述变温器件包括空调、冷却液泵和制冷外围电路；
所述电池温度调节模型根据所述电池温度调节速率确定所述变温器件功率包括，根据所述电池温度调节速率确定空调功率和冷却液泵流速，根据所述空调功率、所述冷却液泵流速和所述制冷外围电路的功率确定所述变温器件功率。
可选的，所述变温器件包括加热器件；
所述电池温度调节模型根据所述电池温度调节速率确定所述变温器件功率包括，根据所述电池温度调节速率确定加热器件功率，根据所述加热器件功率确定所述变温器件功率。
可选的，所述充电电流模型还用于随着电池健康度的降低，对根据所述电池温度和所述电池荷电状态确定所述充电电流的确定关系进行修正。
可选的，所述电池变温速度估算模型还用于随着电池健康度的降低，对根据所述环境温度和所述充电电流确定所述电池变温估算速率的确定关系进行修正。
可选的，所述温度估算模型根据所述充电电流和所述电池变温估算速率，确定所述电池荷电状态达到所述当前电池荷电状态区间上限时的所述电池预估温度包括：
所述电池荷电状态达到当前电池荷电状态区间上限所需的充电时间为区间充电时间，计算所述区间充电时间＝(所述当前电池荷电状态区间上限-所述电池荷电状态)*电池容量/所述充电电流，得到所述区间充电时间；
所述电池荷电状态达到所述当前电池荷电状态区间上限过程中的温升幅度为区间温升幅度，计算所述区间温升幅度＝所述电池变温估算速率*所述区间充电时间，得到所述区间温升幅度；
计算所述电池预估温度＝所述区间温升幅度+电池初始温度，得到所述电池预估温度。
可选的，所述变温器件包括空调、冷却液泵和制冷外围电路；
所述充电和温度管理模型判断所述电池温度是否处于所述常温区间之后，还包括，若否，且所述电池温度高于所述常温区间，则确定所述电池温度调节速率为制冷最大速率；
所述电池温度调节模型根据所述电池温度调节速率确定所述变温器件功率包括，根据所述制冷最大速率，确定空调功率为最大功率，冷却液泵流速为最大流速，根据所述空调功率、所述冷却液泵流速和所述制冷外围电路的功率确定所述变温器件功率。
可选的，所述变温器件包括加热器件；
所述充电和温度管理模型判断所述电池温度是否处于所述常温区间之后，还包括，若否，且所述电池温度低于所述常温区间，则确定所述电池温度调节速率为制热最大速率；
所述电池温度调节模型根据所述电池温度调节速率确定所述变温器件功率包括，根据所述制热最大速率，确定加热器件功率为最大功率，根据所述加热器件功率确定所述变温器件功率。
可选的，若是，则判断所述电池预估温度是否超出所述常温区间之后，还包括，若否，则所述电池温度调节速率为0。
第二方面，本发明实施例还提供了一种电动汽车，使用上述任意一种电动汽车充电控制方法。
本发明实施例本发明实施例提供了一种电动汽车充电控制方法，包括，分别设置充电电流模型、电池变温速度估算模型、温度估算模型、充电和温度管理模型以及电池温度调节模型。通过上述模型相配合，即使电池温度处于常温区间，仍根据电池变温估算速率调节变温器件功率，将电池温度尽可能控制在常温区间内。从而降低电池的温度波动，保持较高的充电速度。在充电桩不足以同时供应充电电流和变温器件电流的情况下，优先满足所述充电电流的供应，进一步确保充电速度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种电动汽车充电控制方法的模型间结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为本发明实施例提供的一种电动汽车充电控制方法的模型间结构示意图，参考图1。本发明实施例提供了一种电动汽车充电控制方法，包括，分别设置充电电流模型1、电池变温速度估算模型2、温度估算模型3、充电和温度管理模型4以及电池温度调节模型5。
充电电流模型1获取电池温度和电池荷电状态，根据电池温度和电池荷电状态确定充电电流。
其中，充电电流模型1根据电池温度和电池荷电状态确定充电电流的方式可以是任意一种确定方式，例如可以是根据电池温度和电池荷电状态计算得到充电电流，也可以通过预先建立的数据表查表获得电池温度和电池荷电状态对应的充电电流。数据表上的数据可以通过实验获得。可选的，充电电流模型1还用于随着电池健康度的降低，对根据电池温度和电池荷电状态确定充电电流的确定关系进行修正。由于在电池的使用过程中，电池健康度会随着充放电次数的增加而降低。电池健康度的降低会导致电池温度和电池荷电状态确定充电电流的确定关系出现偏差。因此可以根据实际需要按一定比例修正，或者通过大数据平台获取的数据修正电池温度和电池荷电状态确定充电电流的确定关系，从而保证使用过程中充电电流能够被准确的确定。在充电电流确定表中，电池电量区间SOC可以设有SOC1、SOC2……SOCn。电池温度区间可以设有T1、T2……Tm。SOC1区间在T1、T2……Tm温度区间对应的电流为A11、A21……Am1，SOCn区间在T1、T2……Tn温度区间对应的电流为A1n、A2n……Amn。SOC和温度区间均为连续区间，即SOC1max＝SOC2min,T1max＝T2min依次类推。可以根据实际需要，在电池温度区间的范围内设置常温区间。常温区间以上的区间为高温区间，常温区间以下区间为低温区间。充电电流确定表可以如下表所示，用于输入电池温度和电池荷电状态查询充电电流，其中电池温度区间、电池电量区间和充电电流的具体数值可以根据实际需要确定。
Figure BDA0004152412980000061
电池变温速度估算模型2获取环境温度，根据环境温度和充电电流确定电池变温估算速率。
其中，在当前状态下，如果电池的变温器件不调节电池温度，则预测电池的温度变化速度为电池变温估算速率。电池变温速度估算模型2根据环境温度和充电电流确定电池变温估算速率的方式可以是任意一种确定方式，例如可以是根据环境温度和充电电流计算得到电池变温估算速率，也可以通过预先建立的数据表查表获得环境温度和充电电流对应的电池变温估算速率。数据表上的数据可以通过实验获得。可选的，电池变温速度估算模型2还用于随着电池健康度的降低，对根据环境温度和充电电流确定电池变温估算速率的确定关系进行修正。由于在电池的使用过程中，电池健康度会随着充放电次数的增加而降低。电池健康度的降低会导致环境温度和充电电流确定电池变温估算速率的确定关系出现偏差。因此可以根据实际需要按一定比例修正，或者通过大数据平台获取的数据修正环境温度和充电电流确定电池变温估算速率的确定关系，从而保证电池变温估算速率的精准。在充电电流确定表中，充电电流区间为Current1、Current2……Currentv。环境温度区间为AT1、AT2……ATu。Current1区间在AT1、AT2……ATu温度区间对应的变温速率为C11、C21……Cu1，Currentv区间在AT1、AT2……ATj温度区间对应的变温速率为C1v、C2v……Cuv。环境温度区间为连续区间，即AT1max＝AT2min依次类推。充电电流设定n个基准值，区间设置为窄幅电流振荡区间，区间不连续。环境温度区间按电池特性确定。充电电流确定表可以如下表所示，用于输入充电电流和环境温度查询电池变温估算速率。
Figure BDA0004152412980000071
Figure BDA0004152412980000081
温度估算模型3根据充电电流和电池变温估算速率，确定电池荷电状态达到当前电池荷电状态区间上限时的电池预估温度。
其中，根据充电电流和电池变温估算速率，确定电池荷电状态达到当前电池荷电状态区间上限时的电池预估温度的方式可以是任意一种方式。示例性的，可以通过建立对应关系表后，查表获得。还可以根据充电电流和电池变温估算速率计算得到电池预估温度。示例性的，电池预估温度的计算方式可以是：电池荷电状态达到当前电池荷电状态区间上限所需的充电时间定义为区间充电时间，计算区间充电时间＝(当前电池荷电状态区间上限-电池荷电状态)*电池容量/充电电流，得到区间充电时间；电池荷电状态达到当前电池荷电状态区间上限过程中的温升幅度为区间温升幅度，计算区间温升幅度＝电池变温估算速率*区间充电时间，得到区间温升幅度；计算电池预估温度＝区间温升幅度+电池初始温度，得到电池预估温度。
充电和温度管理模型4判断电池温度是否处于常温区间，若是，则判断电池预估温度是否超出常温区间；若是，则根据电池变温估算速率确定电池温度调节速率，其中电池变温估算速率小于或等于电池温度调节速率。
电池温度调节模型5根据电池温度调节速率确定变温器件功率。
充电和温度管理模型4根据变温器件功率确定变温器件需求电流，判断充电电流与变温器件需求电流之和是否大于充电桩提供电流的上限，若是，则将充电桩提供电流优先满足充电电流的供应，其次供应变温器件。
其中，充电和温度管理模型4判断当前的电池温度是否处于常温区间，如果处于常温区间，则说明电池温度相对较为适宜进行快速充电，可以根据电池预估温度确认未来的电池温度是否仍处于常温区间内，如果未来的电池温度仍处于常温区间，则确认电池温度调节速率为0，即无需调节电池温度。如果未来的电池温度未处于常温区间，则需要根据电池变温估算速率确定电池温度调节速率。根据电池变温估算速率确定电池温度调节速率的规则可以根据实际需要确定，例如可以将电池变温估算速率乘以固定的系数，得到电池温度调节速率。其中电池变温估算速率应当小于或等于电池温度调节速率，如此设置能够确保未来的电池温度仍处于常温区间。示例性的，变温器件可以包括空调、冷却液泵和制冷外围电路，通过冷却液泵带动冷却液，使得冷却液在空调和电池间流动。得到电池温度调节速率后，可以根据电池温度调节速率确定空调功率和冷却液泵流速，空调功率和冷却液泵流速的确定方式可以根据实际需要确定。示例性的，可以根据电池温度调节速率查表得到空调功率和冷却液泵驱动冷却液的流速。冷却液流速按低速、中速、高速和不开启四种组合，空调按功率分低功率、中功率和高功率和不开启四种组合。优先采用流速控制，制冷不足后采用空调控制。输入降温速率需求，输出对应的冷却液流速和空调功率。
Figure BDA0004152412980000101
而后根据空调功率、冷却液泵流速和制冷外围电路的功率确定变温器件功率。
示例性的，变温器件包括加热器件。电池温度调节模型5根据电池温度调节速率确定变温器件功率包括，根据电池温度调节速率确定加热器件功率，根据加热器件功率确定变温器件功率。
其中，根据电池温度调节速率确定加热器件功率的方式可以根据实际需要确定，例如可以建立加热器件功率与电池温度调节速率之间的对应关系表。通过查表获得加热器件功率。
在判断充电电流与变温器件需求电流之和是否大于充电桩提供电流的上限后，如果充电电流与变温器件需求电流之和小于或等于充电桩提供电流，则按照充电电流与变温器件需求电流分配充电桩的电流。
上文给出了电池温度处于常温区间时的处理方式，如果电池温度未落入常温区间内，超出常温区间导致电池温度过高或过低，影响充电效率。可以将变温器件功率设置为最大，从而快速将电池温度矫正到常温区间内。示例性的，变温器件包括空调、冷却液泵和制冷外围电路。充电和温度管理模型4判断电池温度是否处于常温区间之后，还包括，若否，且电池温度高于常温区间，则确定电池温度调节速率为制冷最大速率。电池温度调节模型5根据电池温度调节速率确定变温器件功率包括，根据制冷最大速率，确定空调功率为最大功率，冷却液泵流速为最大流速，根据空调功率、冷却液泵流速和制冷外围电路的功率确定变温器件功率。进一步的，如果充电桩提供的功率不足以同时供应电池充电和电池冷却同时进行，则将充电桩功率优先供应电充充电。如有剩余功率，将剩余功率全部用于供应空调、冷却液泵和制冷外围电路的运行。
示例性的，变温器件包括加热器件；
充电和温度管理模型4判断电池温度是否处于常温区间之后，还包括，若否，且电池温度低于常温区间，则确定电池温度调节速率为制热最大速率。电池温度调节模型5根据电池温度调节速率确定变温器件功率包括，根据制热最大速率，确定加热器件功率为最大功率，根据加热器件功率确定变温器件功率。
其中，如果当前的电池温度低于常温区间，则说明电池温度过低，影响充电效率，因此可以开启加热器件加热电池。进一步的，如果充电桩提供的功率不足以同时供应电池充电和电池加热同时进行，则将充电桩功率优先供应电充充电。如有剩余功率，将剩余功率全部用于供应加热器件的加热。
在完成上述步骤后，则完成了一次控制过程，可以返回初始步骤进行下一轮控制过程。需要说明的是，如果因充电桩提供的功率不足以同时供应电池充电和电池温度控制同时进行，导致制冷或制热功率不足时。可能会导致电池温度偏离常温区间，此时在下一轮控制过程中会根据更新后的电池温度再次确定充电电流，充电电流的改变同样可以改变电池温度的走向，避免电池温度失控。本发明实施例的电动汽车充电控制方法通过上述各模型相配合，即使电池温度处于常温区间，仍根据电池变温估算速率调节变温器件功率，将电池温度尽可能控制在常温区间内。从而降低电池的温度波动，保持较高的充电速度。在充电桩不足以同时供应充电电流和变温器件电流的情况下，优先满足所述充电电流的供应，进一步确保充电速度。
本发明实施例还提供了一种电动汽车，使用上述任意一种电动汽车充电控制方法。
其中，由于本发明实施例提供的电动汽车使用了上述任意一种电动汽车充电控制方法，因此具有相应的有益效果。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电动汽车充电控制方法，其特征在于，包括，分别设置充电电流模型、电池变温速度估算模型、温度估算模型、充电和温度管理模型以及电池温度调节模型；
所述充电电流模型获取电池温度和电池荷电状态，根据所述电池温度和所述电池荷电状态确定充电电流；
所述电池变温速度估算模型获取环境温度，根据所述环境温度和所述充电电流确定电池变温估算速率；
所述温度估算模型根据所述充电电流和所述电池变温估算速率，确定所述电池荷电状态达到当前电池荷电状态区间上限时的电池预估温度；
所述充电和温度管理模型判断所述电池温度是否处于常温区间，若是，则判断所述电池预估温度是否超出所述常温区间；若是，则根据所述电池变温估算速率确定电池温度调节速率，其中所述电池变温估算速率小于或等于所述电池温度调节速率；
所述电池温度调节模型根据所述电池温度调节速率确定变温器件功率；
所述充电和温度管理模型根据所述变温器件功率确定变温器件需求电流，判断所述充电电流与所述变温器件需求电流之和是否大于充电桩提供电流的上限，若是，则将所述充电桩提供电流优先满足所述充电电流的供应，其次供应变温器件。
2.根据权利要求1所述的电动汽车充电控制方法，其特征在于，所述变温器件包括空调、冷却液泵和制冷外围电路；
所述电池温度调节模型根据所述电池温度调节速率确定所述变温器件功率包括，根据所述电池温度调节速率确定空调功率和冷却液泵流速，根据所述空调功率、所述冷却液泵流速和所述制冷外围电路的功率确定所述变温器件功率。
3.根据权利要求1所述的电动汽车充电控制方法，其特征在于，所述变温器件包括加热器件；
所述电池温度调节模型根据所述电池温度调节速率确定所述变温器件功率包括，根据所述电池温度调节速率确定加热器件功率，根据所述加热器件功率确定所述变温器件功率。
4.根据权利要求1所述的电动汽车充电控制方法，其特征在于，所述充电电流模型还用于随着电池健康度的降低，对根据所述电池温度和所述电池荷电状态确定所述充电电流的确定关系进行修正。
5.根据权利要求1所述的电动汽车充电控制方法，其特征在于，所述电池变温速度估算模型还用于随着电池健康度的降低，对根据所述环境温度和所述充电电流确定所述电池变温估算速率的确定关系进行修正。
6.根据权利要求1所述的电动汽车充电控制方法，其特征在于，所述温度估算模型根据所述充电电流和所述电池变温估算速率，确定所述电池荷电状态达到所述当前电池荷电状态区间上限时的所述电池预估温度包括：
所述电池荷电状态达到当前电池荷电状态区间上限所需的充电时间为区间充电时间，计算所述区间充电时间＝(所述当前电池荷电状态区间上限-所述电池荷电状态)*电池容量/所述充电电流，得到所述区间充电时间；
所述电池荷电状态达到所述当前电池荷电状态区间上限过程中的温升幅度为区间温升幅度，计算所述区间温升幅度＝所述电池变温估算速率*所述区间充电时间，得到所述区间温升幅度；
计算所述电池预估温度＝所述区间温升幅度+电池初始温度，得到所述电池预估温度。
7.根据权利要求1所述的电动汽车充电控制方法，其特征在于，所述变温器件包括空调、冷却液泵和制冷外围电路；
所述充电和温度管理模型判断所述电池温度是否处于所述常温区间之后，还包括，若否，且所述电池温度高于所述常温区间，则确定所述电池温度调节速率为制冷最大速率；
所述电池温度调节模型根据所述电池温度调节速率确定所述变温器件功率包括，根据所述制冷最大速率，确定空调功率为最大功率，冷却液泵流速为最大流速，根据所述空调功率、所述冷却液泵流速和所述制冷外围电路的功率确定所述变温器件功率。
8.根据权利要求1所述的电动汽车充电控制方法，其特征在于，所述变温器件包括加热器件；
所述充电和温度管理模型判断所述电池温度是否处于所述常温区间之后，还包括，若否，且所述电池温度低于所述常温区间，则确定所述电池温度调节速率为制热最大速率；
所述电池温度调节模型根据所述电池温度调节速率确定所述变温器件功率包括，根据所述制热最大速率，确定加热器件功率为最大功率，根据所述加热器件功率确定所述变温器件功率。
9.根据权利要求1所述的电动汽车充电控制方法，其特征在于，若是，则判断所述电池预估温度是否超出所述常温区间之后，还包括，若否，则所述电池温度调节速率为0。
10.一种电动汽车，其特征在于，使用权利要求1-9任一所述的电动汽车充电控制方法。
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