一种动力电池低温充电中的充电控制方法、装置及汽车与流程

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种动力电池低温充电中的充电控制方法、装置及汽车。

背景技术：

在新能源汽车中为车辆提供动力源的电池称为动力电池。动力电池是电动汽车的核心部件，作用是接收和储存由车载充电机、发电机、制动能量回收装置或外置充电装置提供的高压直流电，并且为电动汽车提供高压直流电。

目前绝大部分电动汽车由于成本限制，配置的车载充电机均在6.6kw以下，且目前市面公共交流充电桩绝大部分为单向交流充电桩，当用户在冬季使用交流电为动力电池充电时，由于环境温度和动力电池温度较低，空调系统和电池加热系统等负载的耗电量常常会超过充电机最大输出能力，造成用户在未收到任何提示的情况下，电动汽车电量“越充越少”的问题，影响用户体验。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种动力电池低温充电中的充电控制方法、装置及汽车，解决了用户为动力电池充电时，出现的电动汽车电量“越充越少”，影响用户体验的问题。

依据本发明的一个方面，提供了一种动力电池低温充电中的充电控制方法，应用于充电控制单元，所述充电控制单元与电池管理系统((batterymanagementsystem，简称bms)、车载充电机(on-boardcharger，简称obc)和与充电有关的高压负载通信连接，所述方法包括：

根据当前环境温度和当前动力电池温度，实时获取车辆用电需求的第一电流以及所述车载充电机的最大输出电流；

其中，所述第一电流为动力电池的实时充电需求电流与电池加热系统的实时用电需求电流、空调系统的实时用电需求电流以及dc/dc电压转换器的实时用电需求电流之和；

在所述第一电流大于所述车载充电机的最大输出电流时，控制与充电有关的高压负载的功率输出，以使充电电流流入电池包。

可选的，所述与充电有关的高压负载包括：空调系统；

所述在所述第一电流大于所述车载充电机的最大输出电流时，控制与充电有关的高压负载的功率输出，包括：

在所述第一电流大于所述车载充电机的最大输出电流时，控制所述空调系统的输出功率，以使充电电流流入电池包。

可选的，控制空调系统的输出功率，包括：

发送第一控制指令至空调系统，以通过所述第一控制指令控制空调系统在低功率运行；

发送第一显示指令至仪表，以通过所述第一显示指令控制仪表显示用于提示用户的第一提示信息。

可选的，控制空调系统的输出功率，还包括：

当空调系统的功率限制在低档位运行仍不能保证充电电流流入电池包时，发送第二控制指令至空调系统，以通过所述第二控制指令控制空调系统停止运行；

发送第二显示指令至仪表，以通过所述第二显示指令控制仪表显示用于提示用户的第二提示信息。

可选的，所述与充电有关的高压负载还包括：电池加热系统；

所述在所述第一电流大于所述车载充电机的最大输出电流时，控制空调系统的输出功率之后，包括：

当电池的温度超过第一温度阈值时，发送第三控制指令至所述电池加热系统，以通过所述第三控制指令控制降低所述电池加热系统的输出功率。

可选的，当电池的温度超过第一温度阈值时，发送第三控制指令至所述电池加热系统，以通过所述第三控制指令控制降低所述电池加热系统的输出功率之后，还包括：

在能够保证充电电流流入电池包时，发送第四控制指令至空调系统，以通过所述第四控制指令控制恢复所述空调系统的输出功率或控制所述空调系统在低功率运行；

发送第三显示指令至仪表，以通过所述第三显示指令控制仪表显示用于提示用户的第三提示信息。

依据本发明的又一个方面，提供了一种动力电池低温充电中的充电控制装置，其特征在于，应用于充电控制单元，包括：

接口单元，用于与电池管理系统bms、车载充电机obc和与充电有关的高压负载通信连接；

分析单元，用于根据当前环境温度和当前动力电池温度，实时获取车辆用电需求的第一电流以及所述车载充电机的最大输出电流；其中，所述第一电流为动力电池的实时充电需求电流与电池加热系统的实时用电需求电流、空调系统的实时用电需求电流以及dc/dc电压转换器的实时用电需求电流之和；

控制单元，用于在所述第一电流大于所述车载充电机的最大输出电流时，控制与充电有关的高压负载的功率输出，以使充电电流流入电池包。

可选的，所述与充电有关的高压负载包括：空调系统；

所述控制单元，包括：

负载控制单元，用于在所述第一电流大于所述车载充电机的最大输出电流时，控制所述空调系统的输出功率，以使充电电流流入电池包。

依据本发明的又一个方面，提供了一种汽车，包括：电池管理系统bms、车载充电机obc和与充电有关的高压负载，其特征在于，所述汽车还包括如上所述的动力电池低温充电中的充电控制装置。

依据本发明的又一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的动力电池低温充电中的充电控制方法的步骤。

本发明的实施例的有益效果是：

上述方案中，通过增设充电控制单元，来综合分析车辆的用电需求和车载充电机的最大输出电流，实现对车辆的充电过程控制，在动力电池的实时充电需求电流与电池加热系统的实时用电需求电流、空调系统的实时用电需求电流以及dc/dc电压转换器的实时用电需求电流之和大于所述车载充电机的最大输出电流时，控制与充电有关的高压负载的功率输出，以使充电电流流入电池包，避免了在当前环境温度和当前动力电池温度较低的情况下用户在为动力电池充电时，出现电动汽车电量“越充越少”的问题出现，提升了用户体验。

附图说明

图1表示本发明实施例的动力电池低温充电中的充电控制方法的流程图之一；

图2表示本发明实施例的技术架构图；

图3表示本发明实施例的动力电池低温充电中的充电控制方法的流程图之二；

图4表示本发明实施例的充电控制单元的结构框图；

图5表示本发明实施例的动力电池低温充电中的充电控制装置的结构框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1所示，本发明的实施例提供了一种动力电池低温充电中的充电控制方法，应用于充电控制单元，所述充电控制单元与电池管理系统bms、车载充电机obc和与充电有关的高压负载通信连接，所述方法包括：

步骤11，根据当前环境温度和当前动力电池温度，实时获取车辆用电需求的第一电流以及所述车载充电机的最大输出电流；

其中，所述第一电流为动力电池的实时充电需求电流与电池加热系统的实时用电需求电流、空调系统的实时用电需求电流以及dc/dc电压转换器的实时用电需求电流之和。

该实施例中，增设了充电控制单元，通过充电控制单元来负载充电过程控制，包括充电连接确认、充电上下电引导、电子锁控制、充电指示灯控制和充电过程相关高压负载功率调度等。实现充电控制单元对充电过程能量流的监测与控制。这里，作为一种实现方式，所述充电控制单元可以通过can总线与电池管理系统bms连接、车载充电机obc连接以及与充电有关的高压负载进行通信连接。在当前环境温度低于第一阈值以及当前动力电池温度低于第二阈值时，通过所述bms获取动力电池的实时充电需求电流；通过车载充电机obc获取所述车载充电机的实时最大输出电流；通过与充电有关的高压负载，获取其所需的实时用电需求电流。这里，与充电有关的高压负载包括dc/dc电压转换器(directcurrent-directcurrent，简称dc/dc)、空调系统、电池加热系统。由此，所述第一电流为动力电池的实时充电需求电流与电池加热系统的实时用电需求电流、空调系统的实时用电需求电流以及dc/dc电压转换器的实时用电需求电流之和。

步骤12，在所述第一电流大于所述车载充电机的最大输出电流时，控制与充电有关的高压负载的功率输出，以使充电电流流入电池包。

控制与充电有关的高压负载的功率输出，具体可以包括，控制降低部分与充电有关的高压负载的功率输出或禁止部分与充电有关的高压负载运行，来达到降低车辆用电需求的第一电流，实现充电电流流入电池包的目的。具体的控制与充电有关的高压负载的功率输出的功率控制策略可针对不同的应用场景或实际情况的需要进行制定。如可以包括：对与充电有关的高压负载进行优先级设置，还可以包括：分阶段对与充电有关的高压负载的输出功率进行限制，保证充电优先，以达到充电电流流入电池包的目的，提高用户的使用体验。

作为一种实现方式，下面结合图2所示的技术架构图，并针对具体应用场景对上述步骤11和步骤12进行具体介绍。

在用户冬季使用交流电为动力电池充电的场景中，由于环境温度和动力电池温度较低，此时电池的加热系统会启动，当用户坐在车内打开空调后，车内空调耗电量加上电池加热系统的耗电量将超过此时充电机最大输出能力，此时会出现上述提到的用户在未收到任何提示的情况下，电动汽车电量“越充越少”，影响用户充电体验的问题。本方案通过充电控制单元对充电过程进行控制，控制与充电有关的高压负载的功率输出，以使充电电流流入电池包。

可以理解，上述场景中，如图2所示，高压负载203包括：空调系统、电池加热系统、dc/dc电压转换器、车载充电机等；高压负载203通过高压配电202与动力电池201连接。充电控制单元与动力电池201和高压负载203连接，用于综合控制充电过程。

进一步，图2中，电流传感器a0负责测量电池包充电电流并通过bms的内部控制器反馈给充电控制单元；电流传感器a1负责测量车载充电机输出电流并通过车载充电机的内部控制器反馈给充电控制单元；电流传感器a2负责测量dc/dc输入电流并通过dc/dc的内部控制器反馈给充电控制单元；电流传感器a3负责测量电池加热系统输入电流并通过电池加热系统的内部控制器反馈给充电控制单元；电流传感器a4负责测量空调压缩机输入电流并通过空调系统的内部控制器反馈给充电控制单元。

如图3所示，作为一种实现方式，在上述应用场景和技术架构中，步骤11，可以包括：

步骤111，充电控制单元获取充电过程电池需求电流、各高压负载的开启状态与用电需求电流。

步骤112，充电控制单元综合用电需求后，向车载充电机发送车辆用电需求的第一电流；所述第一电流包括：充电过程电池的实时需求电流、各与充电有关的高压负载的实时用电需求电流。

这里，充电过程电池需求电流包括：电流传感器a0测量的电池包的实时充电电流；各与充电有关的高压负载的实时用电需求电流包括：电流传感器a2、a3、a4采集的电流之和。也就是车辆用电需求的第一电流为：a0+a2+a3+a4。

如图2所示，作为一种实现方式，在上述应用场景中，步骤12，可以包括：

步骤121，在所述第一电流大于所述车载充电机的最大输出电流时，控制所述空调系统的输出功率，以使充电电流流入电池包，并向用户显示第一提示信息。

步骤121主要包括两种情况：

情况一：当车载充电机由于自身功率受限输出电流小于总需求电流(第一电流)时，启动电平衡管理，将空调系统功率限制在低档位运行，保证电流流入电池包。如车载充电机由于功能异常，如由于自身温度较高等情况，使得车载充电机的功率受限，导致车载充电机由于自身功率受限输出电流小于总需求电流。

情况二：当负载需求电流超过充电机最大输出能力时，启动电平衡管理，将空调系统功率限制在低档位运行，保证电流流入电池包。如车载充电机功能正常，但与充电有关的高压负载的用电电流过高，导致超过车载充电机的最大输出电流。

具体的，步骤121，控制空调系统的输出功率，可以包括：

发送第一控制指令至空调系统，以通过所述第一控制指令控制空调系统在低功率运行；

发送第一显示指令至仪表，以通过所述第一显示指令控制仪表显示用于提示用户的第一提示信息。这里，所述第一提示信息可以包括：“空调性能受限”。

如图3所示，步骤121之后，还可包括：

步骤122，当空调系统功率限制在低档位运行，仍无法保证充电电流大于零，则禁止使能空调系统，保证电流流入电池包，并向用户显示第二提示信息。

进一步，步骤122，还可以具体包括：

当空调系统功率限制在低档位运行仍不能保证充电电流流入电池包时，发送第二控制指令至空调系统，以通过所述第二控制指令控制空调系统停止运行；

发送第二显示指令至仪表，以通过所述第二显示指令控制仪表显示用于提示用户的第二提示信息。这里，第二提示信息可以包括：“为保证正常充电，空调已禁用”。

如图3所示，步骤122之后，还可包括：

步骤123，当电池加热至既定阈值后，降低或关闭电池加热系统的加热功率，充电控制单元综合分析a0、a1、a2、a3、a4采集的电流信息，恢复空调满功率运行或低功率运行状态，并向用户显示第三提示信息。这里第三提示信息可以包括：“空调处于可使用状态”。

进一步，步骤123，还可以具体包括：

当电池的温度超过第一温度阈值时，发送第三控制指令至所述电池加热系统，以通过所述第三控制指令控制降低所述电池加热系统的输出功率。

在本发明一可选实施例中，当电池的温度超过第一温度阈值时，发送第三控制指令至所述电池加热系统，以通过所述第三控制指令控制降低所述电池加热系统的输出功率之后，还包括：

在能够保证充电电流流入电池包时，发送第四控制指令至空调系统，以通过所述第四控制指令控制恢复所述空调系统的输出功率或控制所述空调系统在低功率运行；

发送第三显示指令至仪表，以通过所述第三显示指令控制仪表显示用于提示用户的第三提示信息。

如图3所示，步骤123之后，还可包括：

步骤124，充电控制单元综合分析并控制充电过程中的各电流信息，保证充电过程电流平衡，确保充电过程电流持续流入电池包。

上述方案通过充电控制单元综合车载充电机输出电流、动力电池充电需求电流、dc\dc输入电流、电池加热系统电流、空调系统电流信息，通过智能控制空调的开启与输出功率，保证充电过程电流始终流入电池包，不出现充电过程负载耗电功率超过充电功率的工况，保证充电过程的电量平衡。在不增加任何成本的情况下，解决了冬季充电过程，当负载消耗功率超过充电机最大输出能力时提出的动力电池低温充电中的充电控制方法，保证充电优先。

需要指出，上述方案，以控制空调系统和电池加热系统的输出功率为示例对本发明的动力电池低温充电中的充电控制方法进行的介绍，并不以此为限。

下面结合图4，对本发明的一种充电控制单元的结构进行介绍。

如图4所示，其示出的是一种充电控制单元。所述充电控制单元包括:控制单元、分析单元和接口单元。所述充电控制单元通过can总线与交互对象进行通信，其中，所述交互对象包括：供电设备(包括充电桩、充电宝等)、bms、obc、电子锁和电气附件(指与充电有关的耗电负载)等。

所述控制单元，包括：bms控制单元、obc控制单元、电子锁控制单元和车辆负载控制单元。所述控制单元用于发送控制命令至bms、obc、电子锁和车辆负载，以实现对bms、obc、电子锁和车辆负载进行控制。充电时，充电枪插在车上后，需控制电子锁关闭。

所述分析单元，用于分析供电设备状态、bms充电需求、obc当前状态和车辆负载的状态。如，车辆连的供电设备以及obc的状态，决定了车载充电机的最大输出功率值。

所述接口单元，包括通信单元和io接口。用于与交互对象进行通信连接，以及获取供电设备状态、bms充电需求、obc当前状态和车辆负载的状态等相关信息。

相应于上述方法实施例，本发明实施例还提供了动力电池低温充电中的充电控制装置。下面对本发明实施例提供的一种动力电池低温充电中的充电控制装置进行介绍。

如图5所示，本发明提供了一种动力电池低温充电中的充电控制装置，应用于充电控制单元，包括：

接口单元501，用于与电池管理系统bms、车载充电机obc和与充电有关的高压负载通信连接；

分析单元502，用于根据当前环境温度和当前动力电池温度，实时获取车辆用电需求的第一电流以及所述车载充电机的最大输出电流；其中，所述第一电流为动力电池的实时充电需求电流与电池加热系统的实时用电需求电流、空调系统的实时用电需求电流以及dc/dc电压转换器的实时用电需求电流之和；

控制单元503，用于在所述第一电流大于所述车载充电机的最大输出电流时，控制与充电有关的高压负载的功率输出，以使充电电流流入电池包。

可选的，所述与充电有关的高压负载包括：空调系统；

所述控制单元503，包括：

负载控制单元，用于在所述第一电流大于所述车载充电机的最大输出电流时，控制所述空调系统的输出功率，以使充电电流流入电池包。

可选的，负载控制单元，还具体用于：

发送第一控制指令至空调系统，以通过所述第一控制指令控制空调系统在低功率运行；

发送第一显示指令至仪表，以通过所述第一显示指令控制仪表显示用于提示用户的第一提示信息。

可选的，负载控制单元，还具体用于：

当空调系统功率限制在低档位运行仍不能保证充电电流流入电池包时，发送第二控制指令至空调系统，以通过所述第二控制指令控制空调系统停止运行；

发送第二显示指令至仪表，以通过所述第二显示指令控制仪表显示用于提示用户的第二提示信息。

可选的，所述与充电有关的高压负载还包括：电池加热系统；

所述在所述第一电流大于所述车载充电机的最大输出电流时，负载控制单元在控制空调系统的输出功率之后，还具体用于：

当电池的温度超过第一温度阈值时，发送第三控制指令至所述电池加热系统，以通过所述第三控制指令控制降低所述电池加热系统的输出功率。

可选的，当电池的温度超过第一温度阈值时，负载控制单元在发送第三控制指令至所述电池加热系统，以通过所述第三控制指令控制降低所述电池加热系统的输出功率之后，还具体用于：

在能够保证充电电流流入电池包时，发送第四控制指令至空调系统，以通过所述第四控制指令控制恢复所述空调系统的输出功率或控制所述空调系统在低功率运行；

发送第三显示指令至仪表，以通过所述第三显示指令控制仪表显示用于提示用户的第三提示信息。

该装置是与上述方法实施例对应的装置，上述方法实施例中的所有实现方式均适用于该装置的实施例中，也能达到与方法实施例相同的技术效果。

本发明还提供了一种汽车，包括：电池管理系统bms、车载充电机obc和与充电有关的高压负载，所述汽车还包括如上所述的动力电池低温充电中的充电控制装置。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所示的车辆的动力电池低温充电中的充电控制方法的步骤。

以上所述的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人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。