一种电动汽车动力电池控制方法及其系统、存储介质与流程

1.本发明涉及电动汽车的动力电池，特别涉及一种电动汽车动力电池控制方法及其系统、存储介质。


背景技术：

2.作为电动汽车的核心部件，动力电池的过充以及过放对其使用寿命有显著的影响，甚至影响到用户的用车安全。作为电动汽车的大脑，整车控制单元(vcu)的好坏对电池过充以及过放问题起着至关重要的作用。现有的开环控制中，vcu不能根据不同的温度、不同电量下的电压、不同的使用时间等方面对电池输出电流进行调节，无法确保汽车在后续长时间使用过程中不再出现过充或者过放问题。现有的部分闭环控制中，需要先检测到电池已经出现过充或者过放问题才进行闭环调节，而对电池来说，已经造成了一定的伤害。


技术实现要素：

3.本发明旨在提出一种电动汽车动力电池控制方法及其系统、存储介质，以解决电动汽车的动力电池在不同条件下的过充和过放问题。
4.第一方面，本发明实施例提出一种电动汽车动力电池控制方法，包括：
5.实时获取电池允许最大充电功率p
11
与电池实际充电功率p
21
的差值t1，或电池允许最大放电功率p
12
与电池实际放电功率p
22
的差值t2；
6.根据所述差值t1或差值t2进行电池功率闭环控制，当差值t1小于第一预设值时进入电池充电功率闭环控制得到vcu的最大允许请求充电功率p
41
，当差值t2小于第二预设值时进入电池放电功率闭环控制得到vcu的最大允许请求放电功率p
42
；
7.根据所述vcu的最大允许请求充电功率p
41
或最大允许请求放电功率p
42
控制电驱系统工作。
8.其中，电池充电功率闭环控制包括：
9.设定当前时刻允许的最大充电功率p
31
的值逐渐从p
21
平滑过渡到p
11
，并以p
31
为控制目标、p
31
与p
21
的差值作为控制输入进行闭环控制输出充电闭环控制结果，并根据所述充电闭环控制结果确定vcu的最大允许请求充电功率p
41
；
10.电池放电功率闭环控制包括：
11.设定当前时刻允许的最大放电功率p
32
的值逐渐从p
22
平滑过渡到p
12
，并以p
32
为控制目标、p
32
与p
22
的差值作为控制输入进行闭环控制输出放电闭环控制结果，并根据所述放电闭环控制结果确定vcu的最大允许请求放电功率p
42
。
12.其中，所述充电闭环控制结果包括充电积分分量p
p1
和充电比例分量p
i1
；
13.根据所述充电闭环控制结果确定vcu的最大允许请求充电功率p
41
包括：获取与所述电池允许最大充电功率p
11
和差值t1对应的前馈控制允许充电功率p
k1
，并根据所述充电积分分量p
p1
、充电比例分量p
i1
、前馈控制允许充电功率p
k1
以及公式p
41
＝p
p1
+p
i1
+p
k1
计算vcu的最大允许请求充电功率p
41
；
14.其中，所述放电闭环控制结果包括放电积分分量p
p2
和放电比例分量p
i2
；
15.根据所述放电闭环控制结果确定vcu的最大允许请求放电功率p
42
包括：获取与所述电池允许最大放电功率p
22
和差值t2对应的前馈控制允许放电功率p
k2
，并根据所述放电积分分量p
p2
、放电比例分量p
i2
、前馈控制允许放电功率p
k2
以及公式p
42
＝p
p2
+p
i2
+p
k2
计算vcu的最大允许请求放电功率p
42
。
16.其中，根据所述vcu的最大允许请求功率控制电驱系统工作包括：
17.获取当前电机实际转速；
18.根据所述当前电机实际转速确定与所述最大允许请求充电功率p
41
或最大允许请求放电功率p
42
对应的最大允许请求扭矩n1；
19.根据所述最大允许请求扭矩n1与驾驶员需求扭矩n2确定扭矩控制值n，其中n＝min(n1,n2)；
20.根据所述扭矩控制n生成电驱控制指令，并控制电驱系统执行所述电驱控制指令。
21.其中，还包括：
22.在进行电池充电功率闭环控制过程中，当实时获取的差值t1小于第三预设值时，退出电池充电功率闭环控制，其中第一预设值小于第三预设值；
23.在进行电池放电功率闭环控制过程中，当实时获取的差值t2小于第四预设值时，退出电池放电功率闭环控制，其中第二预设值小于第四预设值。
24.第二方面，本发明实施例提出一种电动汽车动力电池控制系统，包括：
25.差值获取单元，用于实时获取电池允许最大充电功率p
11
与电池实际充电功率p
21
的差值t1，或电池允许最大放电功率p
12
与电池实际放电功率p
22
的差值t2；
26.第一控制单元，用于根据所述差值t1或差值t2进行电池功率闭环控制，当差值t1小于第一预设值时进入电池充电功率闭环控制得到vcu的最大允许请求充电功率p
41
，当差值t2小于第二预设值时进入电池放电功率闭环控制得到vcu的最大允许请求放电功率p
42
；
27.第二控制单元，用于根据所述vcu的最大允许请求充电功率p
41
或最大允许请求放电功率p
42
控制电驱系统工作。
28.其中，所述第一控制单元包括：
29.充电闭环控制单元，用于设定当前时刻允许的最大充电功率p
31
的值逐渐从p
21
平滑过渡到p
11
，并以p
31
为控制目标、p
31
与p
21
的差值作为控制输入进行闭环控制输出充电闭环控制结果，并根据所述充电闭环控制结果确定vcu的最大允许请求充电功率p
41
；
30.放电闭环控制单元，用于设定当前时刻允许的最大放电功率p
32
的值逐渐从p
22
平滑过渡到p
12
，并以p
32
为控制目标、p
32
与p
22
的差值作为控制输入进行闭环控制输出放电闭环控制结果，并根据所述放电闭环控制结果确定vcu的最大允许请求放电功率p
42
。
31.其中，所述第二控制单元包括：
32.转速获取单元，用于获取当前电机实际转速；
33.扭矩换算单元，用于根据所述当前电机实际转速确定与所述最大允许请求充电功率p
41
或最大允许请求放电功率p
42
对应的最大允许请求扭矩n1；
34.扭矩确定单元，用于根据所述最大允许请求扭矩n1与驾驶员需求扭矩n2确定扭矩控制值n，其中n＝min(n1,n2)；
35.指令生成单元，用于根据所述扭矩控制n生成电驱控制指令，并控制电驱系统执行
所述电驱控制指令。
36.其中，所述第一控制单元还包括：
37.退出充电闭环单元，用于在进行电池充电功率闭环控制过程中，当实时获取的差值t1小于第三预设值时，退出电池充电功率闭环控制，其中第一预设值小于第三预设值；
38.退出放电闭环单元，用于在进行电池放电功率闭环控制过程中，当实时获取的差值t2小于第四预设值时，退出电池放电功率闭环控制，其中第二预设值小于第四预设值。
39.第三方面，本发明实施例提出一种计算机可读存储介质，其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实施例所述电动汽车动力电池控制方法的步骤。
40.本发明实施例提出一种电动汽车动力电池控制方法及其系统、计算机可读存储介质，其根据动力电池实际充、放电功率和电池允许的最大充、放电功率对电池将要输出的功率进行了限制，确保了动力电池实际的充、放电功率不会超过其限制，既解决了现有的开环控制中，vcu不能根据不同的温度、不同电量下的电池电压、不同的使用时间等方面对电池输出电流进行调节的问题，又解决了现有的闭环控制中出现的少量的过充或者过放问题。
41.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而得以体现。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
42.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
43.图1为本发明实施例一所述一种电动汽车动力电池控制方法流程示意图。
44.图2为本发明实施例二所述一种电动汽车动力电池控制系统框架示意图。
具体实施方式
45.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
46.在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
47.实施例一
48.本发明实施例一提出一种电动汽车动力电池控制方法，图1为该方法的流程示意图，参阅图1，实施例一所述方法包括如下步骤：
49.步骤s101、实时获取电池允许最大充电功率p
11
与电池实际充电功率p
21
的差值t1，或电池允许最大放电功率p
12
与电池实际放电功率p
22
的差值t2；
50.具体而言，在车辆行驶过程中，实时获取电池实际充电功率p
21
或电池实际放电功
率p
11
，分别对应车辆行驶过程中的充电过程和放电过程，其中，对动力电池来说，踩油门加速时，驱动电机将电能转化为动能驱动车辆，电池输出功率，就是放电；踩制动减速，驱动电机将车辆动能转化为电能存储在电池中，电池输入功率，就是充电。
51.在获取到获取电池实际充电功率p
21
或电池实际放电功率p
11
之后，比较动力电池允许最大充电功率p
11
与实际电池实际充电功率p
21
的差值t1，即p
11
减去p
21
得到差值t1，或者比较动力电池允许最大放电功率p
12
与实际电池实际放电功率p
22
的差值t2，即p
12
减去p
22
得到差值t2；其中，电池实际充电功率p
21
或电池实际放电功率p
11
的实时数据可以由车辆的电池管理系统(bms)提供。
52.步骤s102、根据所述差值t1或差值t2进行电池功率闭环控制，当差值t1小于第一预设值时进入电池充电功率闭环控制得到vcu的最大允许请求充电功率p
41
，当差值t2小于第二预设值时进入电池放电功率闭环控制得到vcu的最大允许请求放电功率p
42
；
53.具体而言，步骤中第一预设值设定了车辆动力电池的实际充电功率和电池允许的最大充电功率的距离，第二预设值设定了车辆动力电池的实际放电功率和电池允许的最大放电功率的距离。
54.其中，步骤s102中判断步骤s101得到的差值t1或差值t2与是否小于对应的预设阈值，即，充电过程中，当差值t1小于第一预设值时进入电池充电功率闭环控制得到vcu的最大允许请求充电功率p
41
，当差值t1大于等于第一预设值时不进入电池充电功率闭环控制；放电过程中，当差值t2小于第二预设值时进入电池放电功率闭环控制得到vcu的最大允许请求放电功率p
42
当差值t2大于等于第二预设值时不进入电池放电功率闭环控制。
55.步骤s103、根据所述vcu的最大允许请求充电功率p
41
或最大允许请求放电功率p
42
控制电驱系统工作。
56.具体而言，本实施例根据动力电池实际充、放电功率和电池允许的最大充、放电功率得到vcu的最大允许请求充电功率p
41
或最大允许请求放电功率p
42
，用于对车辆动力电池将要输出的充电功率或放电功率进行限制，从而确保了动力电池实际的充、放电功率不会超过其限制，解决了现有的开环控制中vcu不能根据不同的温度、不同电量下的电池电压、不同的使用时间等方面对电池输出电流进行调节的问题，以及现有的闭环控制中出现的少量的过充或者过放问题。
57.在一实施例中，电池充电功率闭环控制具体包括：
58.步骤s201、设定当前时刻允许的最大充电功率p
31
的值逐渐从当前时刻电池实际充电功率p
21
平滑过渡到电池最大允许充电功率p
11
；
59.具体而言，在进入充电闭环控制之后，步骤中首先将电池当前实际的充电功率p
21
的值设为当前时刻允许的最大充电功率p
31
，然后在此基础之上，将设定的p
31
逐渐平滑过渡到p
11
；同时，在计算当前时刻允许的最大充电功率p
31
的过程中，当电池实际消耗的功率p
21
在下降时就将p
21
的值设为p
31
，避免pi控制目标的输入参数突变，导致控制系统不稳定。
60.步骤s202、以p
31
为控制目标、p
31
与p
21
的差值作为控制输入进行闭环控制输出充电闭环控制结果；
61.步骤s203、根据所述充电闭环控制结果确定vcu的最大允许请求充电功率p
41
。
62.具体而言，充电闭环控制方式可以是pi控制、pid控制等，本实施例中优选采用闭环pi控制，因此进行pi控制后可以得到两个分量，即积分分量和比例分量。
63.在一实施例中，电池放电功率闭环控制具体包括：
64.步骤s301、设定当前时刻允许的最大放电功率p
32
的值逐渐从p
22
平滑过渡到p
12
；
65.具体而言，在进入放电闭环控制之后，步骤中首先将电池当前实际的放电功率p
22
的值设为当前时刻允许的最大放电功率p
32
，然后在此基础之上，将设定的p
32
逐渐平滑过渡到p
12
；同时，在计算当前时刻允许的最大放电功率p
32
的过程中，当电池实际消耗的功率p
22
在下降时就将p
22
的值设为p
32
，避免pi控制目标的输入参数突变，导致控制系统不稳定。
66.步骤s302、以p
32
为控制目标、p
32
与p
22
的差值作为控制输入进行闭环控制输出放电闭环控制结果；
67.步骤s303、根据所述放电闭环控制结果确定vcu的最大允许请求放电功率p
42
。
68.具体而言，放电闭环控制方式可以是pi控制、pid控制等，本实施例中优选采用闭环pi控制，因此进行pi控制后可以得到两个分量，即积分分量和比例分量。
69.在一实施例中，所述充电闭环控制结果包括充电积分分量p
p1
和充电比例分量p
i1
。
70.其中，所述步骤s203具体包括：
71.步骤s401、获取与所述电池允许最大充电功率p
11
和差值t1对应的前馈控制允许充电功率p
k1
；
72.具体而言，本实施例pi控制方案计算vcu的最大允许请求充电功率时，增加前馈控制参数，可显著减小在刚进入充电闭环控制的时候的系统超调量。在设定pi前馈控制参数时可使用二维表格查表，将p
11
作为查表的x轴输入，将p
11-p
21
的差值作为y轴输入，通过查表可以得到pi控制的前馈控制允许充电功率p
k1
。其中，标定二维表格的原则为p
11-p
21
的差值越大，则p
k1
也越大，反之，差值越小，则p
k1
也越小。
73.步骤s402、根据所述充电积分分量p
p1
、充电比例分量p
i1
、前馈控制允许充电功率p
k1
以及公式p
41
＝p
p1
+p
i1
+p
k1
计算vcu的最大允许请求充电功率p
41
。
74.在一实施例中，所述放电闭环控制结果包括放电积分分量p
p2
和放电比例分量p
i2
。
75.其中，所述步骤s303具体包括：
76.步骤s501、获取与所述电池允许最大放电功率p
22
和差值t2对应的前馈控制允许放电功率p
k2
；
77.具体而言，本实施例pi控制方案计算vcu的最大允许请求放电功率时，增加前馈控制参数，可显著减小在刚进入放电闭环控制的时候的系统超调量。在设定pi前馈控制参数时可使用二维表格查表，将p
12
作为查表的x轴输入，将p
12-p
22
的差值作为y轴输入，通过查表可以得到pi控制的前馈控制允许放电功率p
k2
。其中，标定二维表格的原则为p
12-p
22
的差值越大，则p
k2
也越大，反之，差值越小，则p
k2
也越小。
78.步骤s502、根据所述放电积分分量p
p2
、放电比例分量p
i2
、前馈控制允许放电功率p
k2
以及公式p
42
＝p
p2
+p
i2
+p
k2
计算vcu的最大允许请求放电功率p
42
。
79.在一实施例中，根据所述vcu的最大允许请求功率控制电驱系统工作包括：
80.步骤s601、获取当前电机实际转速；
81.步骤s602、根据所述当前电机实际转速确定与所述最大允许请求充电功率p
41
或最大允许请求放电功率p
42
对应的最大允许请求扭矩n1；
82.步骤s603、根据所述最大允许请求扭矩n1与驾驶员需求扭矩n2确定扭矩控制值n，其中n＝min(n1,n2)；
83.步骤s604、根据所述扭矩控制n生成电驱控制指令，并控制电驱系统执行所述电驱控制指令。
84.具体而言，步骤中结合当前电机实际转速，将计算得到的最大允许请求充电功率或最大允许请求放电功率转换为最大允许请求扭矩限值n1，最大允许请求扭矩限值n1为充电过程中的最大允许请求扭矩限值或放电过程中的最大允许请求扭矩限值。
85.将计算得到的扭矩限值n1与驾驶员的需求扭矩n2取最小值之后作为最终的扭矩控制值n，并生成对应的控制指令并发送给电驱系统，控制电驱系统执行所述电驱控制指令，从而实现动力电池实际充、放电功率不超过其最大允许充、放电功率的目的。其中，车辆扭矩是发动机从曲轴端输出的力矩，在功率固定的条件下它与发动机转速成反比关系，转速越快扭矩越小，反之越大，反映了汽车在一定范围内的负载能力。充电过程中，踩制动减速，驱动电机将车辆动能转化为电能存储在电池中，电池输入功率；放电过程中，踩油门加速时，驱动电机将电能转化为动能驱动车辆，电池输出功率。可以理解的是，本实施例最终通过限制车辆扭矩的方式来实现对动力电池充、放电功率的限制。
86.在一实施例中，还包括：
87.在进行电池充电功率闭环控制过程中，当实时获取的差值t1小于第三预设值时，退出电池充电功率闭环控制，其中第一预设值小于第三预设值；
88.具体而言，步骤中为了防止控制系统频繁进入和退出充电闭环控制，设定了退出充电闭环控制的第三预设值大于进入充电闭环控制的第一预设值。
89.在进行电池放电功率闭环控制过程中，当实时获取的差值t2小于第四预设值时，退出电池放电功率闭环控制，其中第二预设值小于第四预设值；
90.具体而言，步骤中为了防止控制系统频繁进入和退出放电闭环控制，设定了退出放电闭环控制的第三预设值大于进入放电闭环控制的第一预设值。
91.基于本实施例内容可知，本实施例方法根据动力电池允许最大充、放电功率与动力电池实际充、放电功率设定了功率闭环的控制区间，当动力电池的实际输出功率进入该区间后闭环控制才开始工作。在充、放电闭环控制的过程中，首先设定了从电池实际的充、放电功率到电池允许的最大充、放电功率平滑过渡的目标功率曲线，在后面的pi控制过程中以该目标功率曲线作为控制目标，从而能有效的控制电池的实际充、放电功率不超过其允许的最大值，解决了现有方案中存在的少量的过充和过放问题。
92.实施例二
93.本发明实施例二提出一种电动汽车动力电池控制系统，图2为实施例二所述系统的框架示意图，参阅图2，所述系统包括：
94.差值获取单元1，用于实时获取电池允许最大充电功率p
11
与电池实际充电功率p
21
的差值t1，或电池允许最大放电功率p
12
与电池实际放电功率p
22
的差值t2；
95.第一控制单元2，用于根据所述差值t1或差值t2进行电池功率闭环控制，当差值t1小于第一预设值时进入电池充电功率闭环控制得到vcu的最大允许请求充电功率p
41
，当差值t2小于第二预设值时进入电池放电功率闭环控制得到vcu的最大允许请求放电功率p
42
；
96.第二控制单元3，用于根据所述vcu的最大允许请求充电功率p
41
或最大允许请求放电功率p
42
控制电驱系统工作。
97.其中，所述第一控制单元包括：
98.充电闭环控制单元21，用于设定当前时刻允许的最大充电功率p
31
的值逐渐从p
21
平滑过渡到p
11
，并以p
31
为控制目标、p
31
与p
21
的差值作为控制输入进行闭环控制输出充电闭环控制结果，并根据所述充电闭环控制结果确定vcu的最大允许请求充电功率p
41
；
99.放电闭环控制单元23，用于设定当前时刻允许的最大放电功率p
32
的值逐渐从p
22
平滑过渡到p
12
，并以p
32
为控制目标、p
32
与p
22
的差值作为控制输入进行闭环控制输出放电闭环控制结果，并根据所述放电闭环控制结果确定vcu的最大允许请求放电功率p
42
。
100.其中，所述第二控制单元3包括：
101.转速获取单元31，用于获取当前电机实际转速；
102.扭矩换算单元32，用于根据所述当前电机实际转速确定与所述最大允许请求充电功率p
41
或最大允许请求放电功率p
42
对应的最大允许请求扭矩n1；
103.扭矩确定单元33，用于根据所述最大允许请求扭矩n1与驾驶员需求扭矩n2确定扭矩控制值n，其中n＝min(n1,n2)；
104.指令生成单元34，用于根据所述扭矩控制n生成电驱控制指令，并控制电驱系统执行所述电驱控制指令。
105.其中，所述第一控制单元2还包括：
106.退出充电闭环单元22，用于在进行电池充电功率闭环控制过程中，当实时获取的差值t1小于第三预设值时，退出电池充电功率闭环控制，其中第一预设值小于第三预设值；
107.退出放电闭环单元24，用于在进行电池放电功率闭环控制过程中，当实时获取的差值t2小于第四预设值时，退出电池放电功率闭环控制，其中第二预设值小于第四预设值。
108.需说明的是，本实施例二所述系统与实施例一所述方法对应，因此，本实施例二所述系统未详述的部分可以参阅实施例一所述方法部分得到。应当理解的是，本实施例二所述系统的功能模块的划分并不构成物理模块划分的限定，其为实施例一所述方法所对应的系统框架，多个功能模块能够集成为一个功能模块以实现多个功能。
109.需说明的是，基于本文内容，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。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可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(read-only memory,rom)、随机存取存储器(random access memory,ram)、闪存(flash)、硬盘或光盘等，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)实现本发明各个实施例所述的方法/系统。
110.实施例三
111.本发明实施例三提出一种计算机可读存储介质，其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实施例一所述电动汽车动力电池控制方法的步骤。
112.以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，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。