一种电池充放电保护方法、系统、存储介质及设备与流程

1.本发明涉及车辆充放电技术领域，特别涉及一种电池充放电保护方法、系统、存储介质及设备。


背景技术：

2.随着汽车保有量的不断增加，汽车尾气已经成为大气污染的主要来源。燃油汽车尾气排放而引起的空气污染、酸雨、温室效应等环境问题给汽车的发展蒙上了阴影，同时由于石油能源的急剧消耗，使人们在提高完善燃油汽车的同时，更加致力于新能源汽车和混合动力汽车研制和开发，纯电动汽车和混合动力汽车日渐被人们所关注和接收。
3.整车控制器vcu(vehicle control unit)和电池管理系统bms(battery management system)是电动汽车的两个核心控制单元，两者相互依赖，共同实现整车行驶功能和非行驶功能，同时完成对整车，电池及其它零部件的保护作用。vcu通过油门踏板开度，以及档位等信息，正确解析驾驶员需求扭矩，经过一系列的驾驶性滤波，限制和保护措施后，最终向驱动电机控制模块mcu(motor control unit)发出扭矩请求，扭矩的大小将会影响电池充放电电流大小。
4.现有技术当中，一般通过实时采集电池的电流、电压、温度信号，然后经过试验数据进行查表得到限制扭矩，该方法的实现依赖于大量的试验数据，并随着电池的老化或环境的变化对这些数据要及时进行修正，投入的时间和工作量较大，数据不充分的话仍容易出现过充过放现象。


技术实现要素：

5.基于此，本发明的目的是提供一种电池充放电保护方法、系统、存储介质及设备，用于解决现有技术中需要先建立电池的试验数据与限制扭矩的关系表，而后根据关系表逆向查询限制扭矩对应的电池的试验数据，导致电池容易出现过充过放现象的技术问题。
6.本申请一方面提供一种电池充放电保护方法，用于对电动汽车的动力电池进行充放电，所述动力电池连接驱动电机，所述方法包括：
7.获取目标放电电流与当前实际放电电流；
8.判断所述当前实际放电电流是否大于所述目标放电电流；
9.若是，获取所述当前实际放电电流与所述目标放电电流的偏差值，并根据所述偏差值对驱动电机的请求扭矩进行调节，以缩小所述偏差值；
10.获取扭矩调节后的实际放电电流；
11.判断所述扭矩调节后的实际放电电流是否小于所述目标放电电流；
12.若是，则退出对所述请求扭矩的调节。
13.进一步的，在获取目标放电电流的步骤之后还包括：
14.获取目标放电控制电流；
15.判断所述当前实际放电电流是否大于所述目标放电控制电流；
16.若是，根据预设电流变化梯度，使得所述目标放电控制电流增加到所述目标放电电流。
17.进一步的，在判断所述当前实际放电电流是否大于所述目标放电控制电流的步骤之后还包括：
18.若否，当前的所述目标放电控制电流为电池当前允许的最大放电电流。
19.进一步的，在判断所述当前实际放电电流是否大于所述目标放电电流的步骤之后还包括：
20.若否，循环所述根据预设电流变化梯度，使得所述目标放电控制电流增加到所述目标放电电流的步骤。
21.进一步的，在判断所述扭矩调节后的实际放电电流是否小于所述目标放电电流的步骤之后还包括：
22.若否，循环所述获取所述当前实际放电电流与所述目标放电电流的偏差值，并根据所述偏差值对驱动电机的请求扭矩进行调节，以缩小所述偏差值的步骤。
23.进一步的，基于电池管理系统计算的电池当前最大允许放电电流进行一定的偏置处理，完成所述目标放电电流的设定，基于电池管理系统计算的电池soc及温度，进行所述目标放电控制电流的设定。
24.本申请另一方面提供一种电池充放电保护系统，用于对电动汽车的动力电池进行充放电，所述动力电池连接驱动电机，所述系统包括：
25.第一获取模块，用于获取目标放电电流与当前实际放电电流；
26.第一判断模块，用于判断所述当前实际放电电流是否大于所述目标放电电流；
27.第一执行模块，用于当判断所述当前实际放电电流大于所述目标放电电流时，获取所述当前实际放电电流与所述目标放电电流的偏差值，并根据所述偏差值对驱动电机的请求扭矩进行调节，以缩小所述偏差值；
28.第二获取模块，用于获取扭矩调节后的实际放电电流；
29.第二判断模块，用于判断所述扭矩调节后的实际放电电流是否小于所述目标放电电流；
30.第二执行模块，用于当判断所述扭矩调节后的实际放电电流小于所述目标放电电流时，则退出对所述请求扭矩的调节。
31.本申请另一方面还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述的方法。
32.本申请另一方面还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述的方法。
33.上述电池充放电保护方法、系统、存储介质及设备，通过获取目标放电电流与当前实际放电电流；判断所述当前实际放电电流是否大于所述目标放电电流；若是，获取所述当前实际放电电流与所述目标放电电流的偏差值，并根据所述偏差值对驱动电机的请求扭矩进行调节，以缩小所述偏差值；获取扭矩调节后的实际放电电流；判断所述扭矩调节后的实际放电电流是否小于所述目标放电电流；若是，则退出对所述请求扭矩的调节。从而实现在动力电池充放电过程中，对充放电电流进行实时监控，根据电池当前的充放电电流输出能力，自动调整允许驱动电机的输出功率，同时根据偏差值对驱动电机的请求扭矩进行调节，
缩小偏差值，将电池电流限制在正常工作的范围内，从而起到保护电池，提高电池工作性能，延长电池寿命，解决了现有技术中需要先建立电池的试验数据与限制扭矩的关系表，而后根据关系表逆向查询限制扭矩对应的电池的试验数据，导致电池容易出现过充过放现象的技术问题。
附图说明
34.图1为本发明第一实施例中电池充放电保护方法的架构图；
35.图2为本发明第二实施例中电池充放电保护方法的架构图；
36.图3为本发明第二实施例中电动汽车结构示意图；
37.图4为本发明第二实施例中放电电流控制过程的示意图；
38.图5为本发明第三实施例中电池充放电保护系统构架图；
39.图6为本发明第四实施例中数据处理设备的结构示意图。
40.主要元件符号说明：
41.制动踏板1加速踏板2挡位检测器3vcu4bms5动力电池6处理器10存储器20计算机程序30第一获取模块11第一判断模块12第一执行模块13第二获取模块14第二判断模块15第二执行模块16目标放电电流100目标放电控制电流200当前实际放电电流300最大允许放电电流400
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42.如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
43.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
44.需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
45.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
46.本发明专利提出一种电动汽车动力电池6充放电电流限制保护方法，最终通过限制整车控制器vcu4对驱动电机的请求扭矩达到限制动力电池6充放电电流在目标工作范围
的目的，避免出现动力电池6实际电流超调，以及过保护限制等问题，从而起到保护动力电池6，提高动力电池6工作性能，延长电池寿命的最终目的。内容主要包括充电电流的限制保护和放电电流的限制保护，由于充电电流限制保护和放电电流的限制保护方法及原理相同，所以本专利只针对放电电流限制保护做详细介绍。
47.实施例一
48.请参阅图1，所示为本发明第一实施例中的电池充放电保护方法，用于对电动汽车的动力电池6进行充放电，所述动力电池6连接驱动电机，所述方法包括步骤s11至步骤s16：
49.s11、获取目标放电电流与当前实际放电电流；
50.s12、判断所述当前实际放电电流是否大于所述目标放电电流；
51.若是，则执行步骤s13；
52.s13、获取所述当前实际放电电流与所述目标放电电流的偏差值，并根据所述偏差值对驱动电机的请求扭矩进行调节，以缩小所述偏差值；
53.s14、获取扭矩调节后的实际放电电流；
54.s15、判断所述扭矩调节后的实际放电电流是否小于所述目标放电电流；
55.若是，则执行步骤s16；
56.s16、退出对所述请求扭矩的调节。
57.综上，本发明上述实施例当中的电池充放电保护方法，通过获取目标放电电流与当前实际放电电流；判断所述当前实际放电电流是否大于所述目标放电电流；若是，获取所述当前实际放电电流与所述目标放电电流的偏差值，并根据所述偏差值对驱动电机的请求扭矩进行调节，以缩小所述偏差值；获取扭矩调节后的实际放电电流；判断所述扭矩调节后的实际放电电流是否小于所述目标放电电流；若是，则退出对所述请求扭矩的调节。从而实现在动力电池充放电过程中，对充放电电流进行实时监控，根据电池当前的充放电电流输出能力，自动调整允许驱动电机的输出功率，同时根据偏差值对驱动电机的请求扭矩进行调节，缩小偏差值，将电池电流限制在正常工作的范围内，从而起到保护电池，提高电池工作性能，延长电池寿命，解决了现有技术中需要先建立电池的试验数据与限制扭矩的关系表，而后根据关系表逆向查询限制扭矩对应的电池的试验数据，导致电池容易出现过充过放现象的技术问题。
58.实施例二
59.请参阅图2，所示为本发明第二实施例中的电池充放电保护方法，用于对电动汽车的动力电池6进行充放电，所述动力电池6连接驱动电机，动力电池6上的传感器实时检测电池的实际电流、电压，同时bms5进行电池不同的状态估算，包括最大允许的充放电电流等信号，通过can传送给vcu4，vcu4基于这些输入信息，及动力系统的状态信息，通过协调控制驱动电机输出扭矩。实现对电池充放电流限制保护的目的，所述方法包括步骤s21至步骤s29：
60.s21、获取目标放电电流与当前实际放电电流；
61.在本申请中，基于bms5(电池管理系统)计算的电池当前最大允许放电电流进行一定的偏置处理，完成目标放电电流i
target
设定。
62.s22、获取目标放电控制电流；
63.在本申请中，基于bms5计算的电池soc及温度，进行目标放电控制电流i
target_ctrl
设定。
64.s23、判断所述当前实际放电电流是否大于所述目标放电控制电流；
65.若是，则执行步骤s24；
66.在本申请中，判断电池实际电流i
act
是否大于设定的目标放电控制电流i
target_ctrl
，如果条件成立，则进入步骤s24，否则继续监测电池实际电流变化情况。
67.s24、根据预设电流变化梯度，使得所述目标放电控制电流增加到所述目标放电电流。
68.在本申请中，vcu4将控制目标放电控制电流按照设定的梯度增加到vcu4设定的目标放电电流，i
target_ctrl
＝i
target_ctrl
+i
delta
，其中，i
delta
为目标放电控制电流变化梯度。
69.s25、判断所述当前实际放电电流是否大于所述目标放电电流；
70.若是，则执行步骤s26；
71.若否，循环步骤s24。
72.判断电池实际电流i
act
是否大于设定的目标放电电流i
target
，如果条件成立，则进入步骤s26，否则继续保持在步骤s24中。
73.s26、获取所述当前实际放电电流与所述目标放电电流的偏差值，并根据所述偏差值对驱动电机的请求扭矩进行调节，以缩小所述偏差值；
74.s27、获取扭矩调节后的实际放电电流；
75.在本申请中，vcu4将实时计算电池电流超出的偏差值i
error
，i
error
＝i
act
‑
i
target
，vcu4将开始对电流超出的偏差值进行闭环调节控制。此时vcu4将通过上述限制保护方法，对驾驶员的请求扭矩进行限制，最终控制电池实际电流不超过vcu4设定的目标放电电流。
76.s28、判断所述扭矩调节后的实际放电电流是否小于所述目标放电电流；
77.若是，执行步骤s29；
78.若否，循环步骤s26。
79.s29、则退出对所述请求扭矩的调节。
80.在本申请中，判断电池实际电流i
act
是否小于设定的目标放电电流i
target
，如果条件成立，则执行步骤s29，退出电池电流限制保护功能，否则继续保持在步骤s26中，进行闭环控制，确保电池实际电流工作在设定的范围区间内。
81.在本申请中，对电池充放电电流进行闭环控制，确保电池实际电流工作在设定的范围区间内。
82.在判断所述当前实际放电电流是否大于所述目标放电控制电流的步骤之后还包括：
83.若否，继续监测电池实际电流变化情况，当前的所述目标放电控制电流为电池当前允许的最大放电电流。
84.基于电池管理系统计算的电池当前最大允许放电电流进行一定的偏置处理，完成所述目标放电电流的设定，基于电池管理系统计算的电池soc(state of charge，即荷电状态，用来反映电池的剩余容量，其数值上定义为剩余容量占电池容量的比值，常用百分数表示。)及温度，进行所述目标放电控制电流的设定。
85.整车控制器vcu4和电池管理系统bms5是电动汽车的两个核心控制单元，两者相互依赖，共同实现整车行驶功能和非行驶功能，同时完成对整车，电池及其它零部件的保护作用。vcu4通过油门踏板开度，以及档位等信息，正确解析驾驶员需求扭矩，经过一系列的驾
驶性滤波，限制和保护措施后，最终向驱动电机控制模块mcu发出扭矩请求，扭矩的大小将会影响电池充放电电流大小。
86.通常情况下，bms5根据采集的电池电压，温度，电流等，实时估算电池当前的最大允许充放电电流，并通过can总线将安装在动力电池6上的电流传感器检测到的电池实际电流，以及估算的电池包当前的最大允许充放电电流等信息发送给vcu4。为了保护电池，vcu4请求电机扭矩在电流超过保护限值时必须限制在一个安全的范围，目的是为了限制电池实际电流不超过bms5估算最大允许放电电流400。电池放电电流的具体控制方法如下：
87.首先，设定目标放电控制电流200i
target_ctrl
，该阈值基于电池在仿真中根据动力电池6特性，动力总成系统效率等确定。在车辆使用过程中，电池实际放电电流小于设定的目标放电控制电流200i
target_ctrl
时，vcu4将当前设定的目标放电控制电流200作为电池当前电池允许的最大放电电流；当vcu4监测到电池实际放电电流i
act
大于或等于设定的目标放电控制电流200i
target_ctrl
时，vcu4控制目标放电控制电流200按照设定的梯度增加到vcu4设定的目标放电电流100，i
target_ctrl
＝i
target_ctrl
+i
delta
，其中，i
delta
为目标放电控制电流200变化梯度。在此过程中，vcu4将目标放电控制电流200i
target_ctrl
作为当前电池允许的最大放电电流。
88.其次，设定目标放电电流100i
target
，该阈值基于电池类型确定。该阈值将主要基于bms5计算的电池当前最大允许放电电流400进行一定的偏置处理，同时考虑整车动力性能要求等最终确定。
89.最后，闭环控制，在车辆使用过程中，vcu4将实时计算电池电流超出的偏差值i
error
，i
error
＝i
act
‑
i
target
，其中，i
act
是电池当前实际放电电流300，i
target
是vcu4设定的目标放电电流100。当电池实际放电电流大于设定的目标放电电流100，vcu4将开始对电流超出的偏差值进行闭环调节控制。此时vcu4将通过上述限制保护方法，对驾驶员的请求扭矩进行限制，最终控制电池实际电流不超过vcu4设定的目标放电电流100。同理，当电池实际放电电流小于设定的目标放电电流100，vcu4同样基于电流超出的偏差值进行闭环调节，vcu4将不对驾驶员的请求扭矩进行限制。
90.如图3所示，为电动汽车结构示意图。vcu4检测到驾驶员加速踏板2和制动踏板1的需求，解析出驾驶员对驱动或制动扭矩的请求。vcu4根据挡位检测器3的信号能够解析出驾驶员档位请求，再根据can总线上接收到bms5实时估算的电池当前允许的最大充放电电流等相关的状态信息，最终计算出整车驱动或制动扭矩的请求。当vcu4监测到动力电池6的实际充放电电流超过bms5估算的电池当前允许的最大充放电电流，则vcu4将限制最终整车驱动或制动扭矩的请求，从而使得动力电池6的实际充放电电流工作在合理的范围内。
91.在整车环境中，影响电池电流的三大主要因素是soc，温度和驱动系统的效率。电池最佳温度工作区域是+15℃～+45℃，当温度较低时，电池性能将大大下降，电池内阻增加，同样的放电功率情况下，低温放电电流明显偏高。soc通常在30％～70％的区域是电池获得良好工作性能的区间，所以，本发明考虑了电池和驱动系统的效率等因素，设定电池目标放电控制电流200。区分对待电池在不同温度，不同soc区间下的目标放电控制电流200设定，最终是控制电池实际电流工作在正常范围内，从而起到保护电池目的。
92.如图4所示，为是放电电流控制过程的示意图，描述了电动汽车实际工作过程中，vcu4对放电电流限制保护的过程数据分析，从图中可以得到，目标放电控制电流200的变化
时刻与梯度，以及实际电流与目标放电控制电流200的关系示意。在示意图的尾端，vcu4进入了闭环控制步骤，通过限制对驱动电机的扭矩请求，从而使得电池实际电流下降到设定的区间范围内，起到保护电池的目的。从整个数据看，电池实际放电电流从未超过bms5计算的电池最大允许放电电流400，同时，基本接近了该最大允许值，所以防止电流超调限制保护的同时并没有产生过保护现象。
93.综上，本发明上述实施例当中的电池充放电保护方法，通过获取目标放电电流与当前实际放电电流；判断所述当前实际放电电流是否大于所述目标放电电流；若是，获取所述当前实际放电电流与所述目标放电电流的偏差值，并根据所述偏差值对驱动电机的请求扭矩进行调节，以缩小所述偏差值；获取扭矩调节后的实际放电电流；判断所述扭矩调节后的实际放电电流是否小于所述目标放电电流；若是，则退出对所述请求扭矩的调节。从而实现在动力电池充放电过程中，对充放电电流进行实时监控，根据电池当前的充放电电流输出能力，自动调整允许驱动电机的输出功率，同时根据偏差值对驱动电机的请求扭矩进行调节，缩小偏差值，将电池电流限制在正常工作的范围内，从而起到保护电池，提高电池工作性能，延长电池寿命，解决了现有技术中需要先建立电池的试验数据与限制扭矩的关系表，而后根据关系表逆向查询限制扭矩对应的电池的试验数据，导致电池容易出现过充过放现象的技术问题。
94.实施例三
95.请参阅图5，所示为本发明第三实施例中的电池充放电保护系统，用于对电动汽车的动力电池6进行充放电，所述动力电池6连接驱动电机，所述系统包括：
96.第一获取模块11，用于获取目标放电电流与当前实际放电电流；
97.第一判断模块12，用于判断所述当前实际放电电流是否大于所述目标放电电流；
98.第一执行模块13，用于当判断所述当前实际放电电流大于所述目标放电电流时，获取所述当前实际放电电流与所述目标放电电流的偏差值，并根据所述偏差值对驱动电机的请求扭矩进行调节，以缩小所述偏差值；
99.第二获取模块14，用于获取扭矩调节后的实际放电电流；
100.第二判断模块15，用于判断所述扭矩调节后的实际放电电流是否小于所述目标放电电流；
101.第二执行模块16，用于当判断所述扭矩调节后的实际放电电流小于所述目标放电电流时，则退出对所述请求扭矩的调节。
102.在其他可选实施例中，第一获取模块之后还包括：
103.第三获取模块，用于获取目标放电控制电流；
104.第三判断模块，用于判断所述当前实际放电电流是否大于所述目标放电控制电流；
105.第三执行模块，用于当判断所述当前实际放电电流大于所述目标放电控制电流时，根据预设电流变化梯度，使得所述目标放电控制电流增加到所述目标放电电流。
106.在其他可选实施例中，第三判断模块之后还包括：
107.第四执行模块，用于当所述当前实际放电电流小于所述目标放电控制电流时，当前的所述目标放电控制电流为电池当前允许的最大放电电流。
108.综上，本发明上述实施例当中的电池充放电保护系统，通过获取目标放电电流与
当前实际放电电流；判断所述当前实际放电电流是否大于所述目标放电电流；若是，获取所述当前实际放电电流与所述目标放电电流的偏差值，并根据所述偏差值对驱动电机的请求扭矩进行调节，以缩小所述偏差值；获取扭矩调节后的实际放电电流；判断所述扭矩调节后的实际放电电流是否小于所述目标放电电流；若是，则退出对所述请求扭矩的调节。从而实现在动力电池充放电过程中，对充放电电流进行实时监控，根据电池当前的充放电电流输出能力，自动调整允许驱动电机的输出功率，同时根据偏差值对驱动电机的请求扭矩进行调节，缩小偏差值，将电池电流限制在正常工作的范围内，从而起到保护电池，提高电池工作性能，延长电池寿命，解决了现有技术中需要先建立电池的试验数据与限制扭矩的关系表，而后根据关系表逆向查询限制扭矩对应的电池的试验数据，导致电池容易出现过充过放现象的技术问题。
109.本申请另一方面还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述的方法。
110.实施例四
111.本发明还提供一种计算机设备，请参阅图6，所示为本发明第四实施例当中的数据处理设备，包括存储器20、处理器10以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序30，所述处理器执行所述程序时实现上述的方法。
112.其中，处理器10在一些实施例中可以是中央处理器(central processing unit,cpu)、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器20中存储的程序代码或处理数据，例如执行访问限制程序等。
113.其中，存储器20至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，sd或dx存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器20在一些实施例中可以是数据处理设备的内部存储单元，例如该数据处理设备的硬盘。存储器20在另一些实施例中也可以是数据处理设备的外部存储装置，例如数据处理设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，存储器20还可以既包括数据处理设备的内部存储单元也包括外部存储装置。存储器20不仅可以用于存储安装于数据处理设备的应用软件及各类数据，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
114.需要指出的是，图6示出的结构并不构成对数据处理设备的限定，在其它实施例当中，该数据处理设备可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
115.综上，本发明上述实施例当中的计算机设备，通过获取目标放电电流与当前实际放电电流；判断所述当前实际放电电流是否大于所述目标放电电流；若是，获取所述当前实际放电电流与所述目标放电电流的偏差值，并根据所述偏差值对驱动电机的请求扭矩进行调节，以缩小所述偏差值；获取扭矩调节后的实际放电电流；判断所述扭矩调节后的实际放电电流是否小于所述目标放电电流；若是，则退出对所述请求扭矩的调节。从而实现在动力电池充放电过程中，对充放电电流进行实时监控，根据电池当前的充放电电流输出能力，自动调整允许驱动电机的输出功率，同时根据偏差值对驱动电机的请求扭矩进行调节，缩小偏差值，将电池电流限制在正常工作的范围内，从而起到保护电池，提高电池工作性能，延长电池寿命，解决了现有技术中需要先建立电池的试验数据与限制扭矩的关系表，而后根
据关系表逆向查询限制扭矩对应的电池的试验数据，导致电池容易出现过充过放现象的技术问题。
116.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。