CN117022046B - 基于实时反馈的电池功率状态调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于实时反馈的电池功率状态调整方法，属于新能源领域，所述基于实时反馈的电池功率状态调整方法能够实时监测电池的电流，并通过电池的实时电流的反馈，动态地调整发送信号的时间，所述信号包括降低或者增加电池功率的指令，即本发明根据实际电流的反馈并依靠延迟控制来缩小实际功率与限制功率之间的偏差，避免功率控制失控，提高电池的寿命。

Description

基于实时反馈的电池功率状态调整方法

技术领域

本发明涉及新能源领域，尤其涉及一种基于实时反馈的电池功率状态调整方法。

背景技术

电池的功率状态SOP（state of power）是电动汽车确保安全性能和提高制动能量回收率的重要参数，可用于判断不同电压端下离子电池在充放电过程中能够吸收或释放的功率极值，并在保证电池系统正常运行的前提下，对电动汽车的动力性能进行优化，以更好地满足爬坡、加速、制动能量回收等功能需求。除此之外，SOP估计可对电池的充放电过程进行约束，防止电池过充过放现象的发生，对锂离子电池的合理使用和寿命延长有着重要的指导作用。

现有技术主要依赖于查表方法，基于当前温度和荷电状态（State Of Charge，SOC）值获得SOP限值，该SOP限值为当前的推荐的限制功率。然而，由于电池和驱动电机实时运转，SOP限值的传递会受到一些问题的影响。具体而言，在驱动电机中，由于转速的控制需要时间，控制器无法及时响应任务（例如根据SOP限值降低功率），这可能导致实时功率与限制功率相差过大，功率控制失控。当整车控制器收到SOP限值后，它需要保留时间来响应电池发出的SOP限值，这可能导致实时功率与限制功率相差过大，进而导致驱动电机转速过高，无法及时响应电池管理系统（BMS）的功率降低操作，从而可能造成电池的实时电流过大，损害电池的寿命。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于实时反馈的电池功率状态调整方法，包括：设定目标电流值以及获取所述电池的实时电流值；判断所述实时电流值与一参考值的差值是否大于所述目标电流值；若所述实时电流值与一参考值的差值大于所述目标电流值，则执行如下步骤：设定第一辅助变量以及第一步长、第二步长以及第三步长，所述第一步长、所述第二步长以及所述第三步长依次增大；判断所述实时电流值与第一上限值以及第二上限值的关系，所述第一上限值小于所述第二上限值；若所述实时电流值小于所述第一上限值，则以所述第一步长增加所述第一辅助变量；若所述实时电流值大于所述第一上限值且小于所述第二上限值，则以所述第二步长增加所述第一辅助变量；若所述实时电流值大于所述第二上限值，则以所述第三步长增加所述第一辅助变量；判断增加后的所述第一辅助变量是否大于或者等于第一阈值，若是，则发送降低电池功率的指令，直至所述电池的功率达到电池的持续功率；若否，则返回执行判断所述实时电流值与第一上限值以及第二上限值的关系的步骤；若所述实时电流值与一参考值的差值小于或者等于所述目标电流值，则执行如下步骤：设定第二辅助变量以及第四步长、第五步长以及第六步长，所述第四步长、所述第五步长以及所述第六步长依次减小；判断所述实时电流值与第一下限值以及第二下限值的关系，所述第一下限值小于所述第二下限值；若所述实时电流值小于所述第一下限值，则以所述第四步长减小所述第二辅助变量；若所述实时电流值大于所述第一下限值且小于所述第二下限值，则以所述第五步长减小所述第二辅助变量；若所述实时电流值大于所述第二下限值，则以所述第六步长减小所述第二辅助变量；判断减小后的所述第二辅助变量是否小于或者等于第二阈值，若是，则发送增加电池功率的指令，直至所述电池的功率达到电池的峰值功率；若否，则返回执行判断所述实时电流值与第一下限值以及第二下限值的关系的步骤，所述第一阈值大于所述第二阈值。

进一步，判断所述实时电流值与一参考值的差值是否大于所述目标电流值的步骤包括：判断所述实时电流值与所述参考值的差值是否大于一子目标电流值，所述子目标电流值为所述目标电流值的预设倍数，所述预设倍数小于1。

进一步，判断增加后的所述第一辅助变量是否大于或者等于第一阈值的步骤还包括：若增加后的所述第一辅助变量大于或者等于所述第一阈值，则重置所述第一辅助变量。

进一步，判断减小后的所述第二辅助变量是否小于或者等于第二阈值的步骤还包括：若减小后的所述第二辅助变量小于或者等于所述第二阈值，则重置所述第二辅助变量。

进一步，还包括检测步骤：所述检测步骤包括：获取所述电池的实时电流值，并判断所述实时电流值与所述目标电流值的差值是否位于预设范围内，以及持续时间是否大于设定时间，若是，则返回执行设定目标电流值以及获取所述电池的实时电流值的步骤。

进一步，若所述实时电流值与所述目标电流值的差值超出所述预设范围，以及所述持续时间小于所述设定时间，则发送降低电池功率的指令，直至所述电池的功率达到电池的持续功率，或者发送增加电池功率的指令，直至所述电池的功率达到电池的峰值功率。

本发明基于实时反馈的电池功率状态调整方法实时监测电池的电流，并通过电池的实时电流的反馈，动态地调整发送信号的时间，所述信号包括降低或者增加电池功率的指令，即本发明根据实际电流的反馈并依靠延迟控制来缩小实际功率与限制功率之间的偏差，避免功率控制失控，提高电池的寿命。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的基于实时反馈的电池功率状态调整方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明基于实时反馈的电池功率状态调整方法的具体实施方式做详细说明。

如背景技术所述，基于电池的当前温度和荷电状态所获得的限制功率与实时功率偏差过大，驱动电机反应不过来，导致无法及时降低功率，进而导致功率控制失控，可能损害电池的寿命。

鉴于此，本发明基于实时反馈的电池功率状态调整方法实时监测电池的电流，并通过电池的实时电流的反馈，动态地调整发送信号的时间，所述信号包括降低或者增加电池功率的指令，即本发明根据实际电流的反馈并依靠延迟控制来缩小实际功率与限制功率之间的偏差，避免功率控制失控，提高电池的寿命。

图1是本发明一实施例提供的基于实时反馈的电池功率状态调整方法的流程图。请参阅图1，所述方法包括：

设定目标电流值以及获取所述电池的实时电流值（步骤S10）。所述目标电流值为期望电池能够达到的电流值。所述实时电流值为电池当前的电流值。

判断所述实时电流值与一参考值的差值是否大于所述目标电流值（步骤S11）。所述参考值为预设数值，其与电池本身的特性相关，例如，在一些实施例中，所述参考值为电池允许的最小电流值。进一步，为了进一步提高控制的准确度，在本实施例中，判断所述实时电流值与所述参考值的差值是否大于一子目标电流值，所述子目标电流值为所述目标电流值的预设倍数，所述预设倍数小于1，所述预设倍数可为90%、80%等。即在本实施例中，判断所述实时电流值与所述参考值的差值是否大于一比目标电流值小的数值，以进一步提高控制准确度。

若所述实时电流值与一参考值的差值大于所述目标电流值，则执行如下步骤，或者，在一些实施例中，所述实时电流值与一参考值的差值大于所述子目标电流值，则执行如下步骤：

设定第一辅助变量以及第一步长、第二步长以及第三步长（步骤S20），所述第一步长、所述第二步长以及所述第三步长依次增大。在一些实施例中，所述第一辅助变量可为一计数器的变量，即设置一计数器的初始数值，该初始数值为所述第一辅助变量。

判断所述实时电流值与第一上限值以及第二上限值的关系，所述第一上限值小于所述第二上限值。若所述实时电流值小于所述第一上限值，则以所述第一步长增加所述第一辅助变量；若所述实时电流值大于所述第一上限值且小于所述第二上限值，则以所述第二步长增加所述第一辅助变量；若所述实时电流值大于所述第二上限值，则以所述第三步长增加所述第一辅助变量。

具体地说，在上述步骤中，判断所述实时电流值是否小于所述第一上限值（步骤S21），若是，则以所述第一步长增加所述第一辅助变量（步骤S211），以形成增加后的新的第一辅助变量；若否，则执行步骤S22。判断所述实时电流值是否小于所述第二上限值（步骤S22），若是，则以所述第二步长增加所述第一辅助变量（步骤S221），以形成增加后的新的第一辅助变量；若否，以所述第三步长增加所述第一辅助变量（步骤S222），以形成增加后的新的第一辅助变量。

在一些实施例中，所述第一上限值及第二上限值大于或者等于电池的额定电流，且所述第一上限值小于所述第二上限值。例如，在一实施例中，所述第一上限值为电池的额定电流的60%，所述第二上限值为电池的额定电流的80%。

判断增加后的所述第一辅助变量是否大于或者等于第一阈值（步骤S23），若是，则发送降低电池功率的指令，直至所述电池的功率达到电池的持续功率（步骤S24）；若否，则返回执行判断所述实时电流值与第一上限值以及第二上限值的关系的步骤（步骤S21）。在所述第一辅助变量以第一步长、第二步长或第三步长增加形成新的第一辅助变量后，将新的第一辅助变量与所述第一阈值进行比较。所述第一辅助变量以第一步长、第二步长或第三步长增加的三种状态在该步骤中所采用的第一阈值均为同一值。所述持续功率表示在较长时间内（例如30S以上）电池在工作电压范围内的最大连续充放电功率。

在本发明调整方法中，依据所述电池的所述实时电流值选择所述第一辅助变量的增加步长，从而可实现对所述第一辅助变量不同幅度的增加，即第一辅助变量增加的速度不同，从而实现依据所述电池的实时电流值的延迟控制。若所述第一辅助变量大于或者等于第一阈值，标示着本次延迟控制流程结束，可向控制器发送降低电池功率的指令，控制器根据该指令控制驱动电机降低转速，转速降低使得驱动电机电流降低，而电池与驱动电机位于同一母线上，两者电流相同，则进而控制电池降低电流。

进一步，在一些实施例中，判断增加后的所述第一辅助变量是否大于或者等于第一阈值的步骤（步骤S23）还包括：若增加后的所述第一辅助变量大于或者等于所述第一阈值，则重置所述第一辅助变量。在该步骤中，将所述第一辅助变量重置为初始值，以为后续的流程做准备。

进一步，在本实施例中，为了进一步确认电池的电流是否被调整，以及调整后是否满足要求，本发明调整方法还包括检测步骤，所述检测步骤包括：获取所述电池的实时电流值，并判断所述实时电流值与所述目标电流值的差值是否位于预设范围内，以及持续时间是否大于设定时间（步骤S30），若是，则返回执行设定目标电流值以及获取所述电池的实时电流值的步骤（步骤S10）。在该步骤中，当电池在当前实时电流值下维持了所述设定时间，说明本发明调整方法已经起作用，所述设定时间可根据实际需求设置。

判断所述实时电流值与一参考值的差值是否大于所述目标电流值的步骤中（步骤S11），若所述实时电流值与一参考值的差值大于所述目标电流值，则在步骤S30中，若所述实时电流值与所述目标电流值的差值超出所述预设范围，以及所述持续时间小于所述设定时间，则返回执行步骤S24，发送降低电池功率的指令，直至所述电池的功率达到电池的持续功率。

请继续参阅图1，本发明调整方法还包括：在判断所述实时电流值与一参考值的差值是否大于所述目标电流值（步骤S11）中，若所述实时电流值与一参考值的差值小于或者等于所述目标电流值，则执行如下步骤：

设定第二辅助变量以及第四步长、第五步长以及第六步长（步骤S40），所述第四步长、所述第五步长以及所述第六步长依次减小。在一些实施例中，所述第二辅助变量可为一计数器的变量，即设置一计数器的初始数值，该初始数值为所述第二辅助变量。在一些实施例中，所述第二辅助变量与所述第一辅助变量可相同，以提供统一的判断标准。

判断所述实时电流值与第一下限值以及第二下限值的关系，所述第一下限值小于所述第二下限值；若所述实时电流值小于所述第一下限值，则以所述第四步长减小所述第二辅助变量；若所述实时电流值大于所述第一下限值且小于所述第二下限值，则以所述第五步长减小所述第二辅助变量；若所述实时电流值大于所述第二下限值，则以所述第六步长减小所述第二辅助变量。

具体地说，在上述步骤中，判断所述实时电流值是否小于所述第一下限值（步骤S41），若是，则以所述第四步长减小所述第二辅助变量（步骤S411），以形成降低后的新的第二辅助变量；若否，则执行步骤S42。判断所述实时电流值是否小于所述第二下限值（步骤S42），若是，则以所述第五步长减小所述第二辅助变量（步骤S421），以形成降低后的新的第二辅助变量；若否，以所述第六步长减小所述第二辅助变量（步骤S422），以形成降低后的新的第二辅助变量。

在一些实施例中，第一下限值及第二下限值小于电池的额定电流，且所述第一下限值小于所述第二下限值。例如，在一实施例中，所述第一下限值为电池的额定电流的110%，所述第二下限值为电池的额定电流的120%。

判断减小后的所述第二辅助变量是否小于或者等于第二阈值（步骤S43），若是，则发送增加电池功率的指令，直至所述电池的功率达到电池的峰值功率（步骤S44）；若否，则返回执行判断所述实时电流值与第一下限值以及第二下限值的关系的步骤（步骤S41），所述第一阈值大于所述第二阈值。所述峰值功率表示在较短时间内（例如10S内）电池在工作电压范围内的最大连续充放电功率。

在所述第二辅助变量以第四步长、第五步长或第六步长降低形成新的第二辅助变量后，将新的第二辅助变量与所述第二阈值进行比较。所述第二辅助变量以第四步长、第五步长或第六步长降低的三种状态在该步骤中所采用的第二阈值均为同一值。在一些实施例中，所述第一辅助变量与所述第二辅助变量的初始值相同，则所述第一阈值为所述初始值的上限，所述第二阈值为所述初始值的下限。

在本发明调整方法中，依据所述电池的所述实时电流值选择所述第二辅助变量的增加步长，从而可实现对所述第二辅助变量不同幅度的降低，即第二辅助变量降低的速度不同，从而实现依据所述电池的实时电流值的延迟控制。若所述第二辅助变量小于或者等于第二阈值，标示着本次延迟控制流程结束，可向控制器发送增加电池功率的指令，控制器根据该指令控制驱动电机增加转速，转速增加使得驱动电机电流增加，而电池与驱动电机位于同一母线上，两者电流相同，则进而控制电池增加电流。

进一步，在一些实施例中，判断增加后的所述第二辅助变量是否小于或者等于第二阈值的步骤（步骤S43）还包括：若降低后的所述第二辅助变量小于或者等于所述第二阈值，则重置所述第二辅助变量。在该步骤中，将所述第二辅助变量重置为初始值，以为后续的流程做准备。

进一步，在本实施例中，为了进一步确认电池的电流是否被调整，以及调整后是否满足要求，本发明调整方法还包括在步骤S44之后执行步骤S30。

判断所述实时电流值与一参考值的差值是否大于所述目标电流值的步骤中（步骤S11），若所述实时电流值与一参考值的差值小于所述目标电流值，则在步骤S30中，若所述实时电流值与所述目标电流值的差值超出所述预设范围，以及所述持续时间小于所述设定时间，则返回执行步骤S44，发送增加电池功率的指令，直至所述电池的功率达到电池的峰值功率。

在一些实施例中，第一步长、第二步长、第三步长、第四步长、第五步长、第六步长、第一阈值、第二阈值与第一辅助变量以及第二辅助变量的变化相关，通过第一步长、第二步长、第三步长控制第一辅助变量增加到第一阈值的时间，通过第四步长、第五步长、第六步长控制第二辅助变量减少到第二阈值的时间。第一阈值、第二阈值均为设定值，其可预先设置，其中，第一阈值大于第一辅助变量的初始值，第二阈值小于第二辅助变量的初始值。第一步长、第二步长、第三步长、第四步长、第五步长、第六步长均为设定值，其可根据第一辅助变量以及第二辅助变量的初始值、第一阈值、第二阈值以及期望的变化时间来设置。举例说明，第一辅助变量的初始值为1000，第一阈值为2000，根据控制装置的固有性质，改变一次所述第一辅助变量的时间为1秒；若在第一辅助变量以第一步长改变时期望的变化时间为10秒，则可设置第一步长为100，若在第一辅助变量以第二步长改变时期望的变化时间为5秒，则可设置第二步长为200；若在第一辅助变量以第三步长改变时期望的变化时间为2秒，则可设置第三步长为500。

本发明基于实时反馈的电池功率状态调整方法实时监测电池的电流，并通过电池的实时电流的反馈，动态地调整发送信号的时间，所述信号包括降低或者增加电池功率的指令，即本发明根据实际电流的反馈并依靠延迟控制来缩小实际功率与限制功率之间的偏差，避免功率控制失控，提高电池的寿命。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于实时反馈的电池功率状态调整方法，其特征在于，包括：

设定目标电流值以及获取所述电池的实时电流值；

判断所述实时电流值与一参考值的差值是否大于所述目标电流值；

若所述实时电流值与一参考值的差值大于所述目标电流值，则执行如下步骤：

设定第一辅助变量以及第一步长、第二步长以及第三步长，所述第一步长、所述第二步长以及所述第三步长依次增大；

判断所述实时电流值与第一上限值以及第二上限值的关系，所述第一上限值小于所述第二上限值；

若所述实时电流值小于所述第一上限值，则以所述第一步长增加所述第一辅助变量；若所述实时电流值大于所述第一上限值且小于所述第二上限值，则以所述第二步长增加所述第一辅助变量；若所述实时电流值大于所述第二上限值，则以所述第三步长增加所述第一辅助变量；

判断增加后的所述第一辅助变量是否大于或者等于第一阈值，若是，则发送降低电池功率的指令，直至所述电池的功率达到电池的持续功率；若否，则返回执行判断所述实时电流值与第一上限值以及第二上限值的关系的步骤；

若所述实时电流值与一参考值的差值小于或者等于所述目标电流值，则执行如下步骤：

设定第二辅助变量以及第四步长、第五步长以及第六步长，所述第四步长、所述第五步长以及所述第六步长依次减小；

判断所述实时电流值与第一下限值以及第二下限值的关系，所述第一下限值小于所述第二下限值；

若所述实时电流值小于所述第一下限值，则以所述第四步长减小所述第二辅助变量；若所述实时电流值大于所述第一下限值且小于所述第二下限值，则以所述第五步长减小所述第二辅助变量；若所述实时电流值大于所述第二下限值，则以所述第六步长减小所述第二辅助变量；

判断减小后的所述第二辅助变量是否小于或者等于第二阈值，若是，则发送增加电池功率的指令，直至所述电池的功率达到电池的峰值功率；若否，则返回执行判断所述实时电流值与第一下限值以及第二下限值的关系的步骤，所述第一阈值大于所述第二阈值。

2.根据权利要求1所述的基于实时反馈的电池功率状态调整方法，其特征在于，判断所述实时电流值与一参考值的差值是否大于所述目标电流值的步骤包括：判断所述实时电流值与所述参考值的差值是否大于一子目标电流值，所述子目标电流值为所述目标电流值的预设倍数，所述预设倍数小于1。

3.根据权利要求1所述的基于实时反馈的电池功率状态调整方法，其特征在于，判断增加后的所述第一辅助变量是否大于或者等于第一阈值的步骤还包括：若增加后的所述第一辅助变量大于或者等于所述第一阈值，则重置所述第一辅助变量。

4.根据权利要求1所述的基于实时反馈的电池功率状态调整方法，其特征在于，判断减小后的所述第二辅助变量是否小于或者等于第二阈值的步骤还包括：若减小后的所述第二辅助变量小于或者等于所述第二阈值，则重置所述第二辅助变量。

5.根据权利要求1所述的基于实时反馈的电池功率状态调整方法，其特征在于，还包括检测步骤，所述检测步骤包括：获取所述电池的实时电流值，并判断所述实时电流值与所述目标电流值的差值是否位于预设范围内，以及持续时间是否大于设定时间，若是，则返回执行设定目标电流值以及获取所述电池的实时电流值的步骤。

6.根据权利要求5所述的基于实时反馈的电池功率状态调整方法，其特征在于，若所述实时电流值与所述目标电流值的差值超出所述预设范围，以及所述持续时间小于所述设定时间，则发送降低电池功率的指令，直至所述电池的功率达到电池的持续功率，或者发送增加电池功率的指令，直至所述电池的功率达到电池的峰值功率。