一种充电电流控制方法、装置、控制器及电动汽车与流程

文档序号:15390455发布日期:2018-09-08 01:04阅读:146来源:国知局

本发明属于电动汽车电池管理技术领域,尤其是涉及一种充电电流控制方法、装置、控制器及电动汽车。



背景技术:

现有技术中,电池包直流充电技术基本采用的是恒电流充电,或者是制定一个简单的充电电流表,通过查表法来确定充电过程中的电流改变;其中,查表法通常在充电过程中只改变三次充电电流或更少,从而导致无法根据电池包的现有电量和电池包所处的环境温度,按照期望的轨迹为电池包充电,导致电池包的充电过程耗时长,效率低。



技术实现要素:

本发明实施例的目的在于提供一种充电电流控制方法、装置、控制器及电动汽车,从而解决现有技术中电池包的充电过程耗时长和效率低的问题。

为了实现上述目的,本发明实施例提供了一种充电电流控制方法,包括:

对电池包进行充电的过程中,间隔预设时长获取所述电池包的实时温度和实时电压;

当所述电池包的实时电压达到预设电压之后,根据当前获取的所述实时温度和所述实时电压,确定与当前获取的所述实时电压对应的目标充电电流;

根据所述目标充电电流,调整所述电池包的充电电流。

其中,根据当前获取的所述实时温度和所述实时电压,确定与当前获取的所述实时电压对应的目标充电电流的步骤包括:

根据当前获取的所述实时电压和预先存储的标称电压、标称电流与时间的序列关系表,确定与当前获取的所述实时电压对应的标称电压和标称电流;

根据当前获取的所述实时温度和所述实时电压,以及所述标称电压和所述标称电流,确定与当前获取的所述实时电压对应的目标充电电流。

其中,所述根据当前获取的所述实时电压和预先存储的标称电压、标称电流与时间的序列关系表,确定与当前获取的所述实时电压对应的标称电压和标称电流的步骤包括:

当首次获取标称电压和标称电流时,通过查表法,在所述序列关系表中,获取与当前获取的所述实时电压的电压值相同的标称电压,以及与所述标称电压对应的标称电流;

首次获取所述标称电压和所述标称电流之后,间隔预设时长,依次获取所述序列关系表中,首次获取的标称电压和标称电流之后的标称电压和标称电流;其中,每次获取的标称电压和标称电流为与当前获取的所述实时电压相对应的标称电压和标称电流。

其中,所述根据当前获取的所述实时温度和所述实时电压,以及所述标称电压和所述标称电流,确定与当前获取的所述实时电压对应的目标充电电流的步骤包括:

根据公式ik(t)=ik(t)+p×(uk(t)-uk(t))+d×((uk(t)-uk(t))-ek-1(t))+η×δtk,获取与所述实时电压对应的目标充电电流;其中,ik(t)为目标充电电流,ik(t)为标称电流,uk(t)为当前获取的所述实时电压,uk(t)为与当前获取的所述实时电压对应的标称电压,ek-1(t)为前一次获取的所述实时电压和与其对应的标称电压的差值;δtk为当前获取的所述实时温度与前一次获取的所述实时温度的差值,p、d和η为常数,当uk(t)为首次获取的标称电压时,ek-1(t)和δtk为0。

其中,所述根据所述目标充电电流,调整所述电池包的充电电流的步骤包括:

根据当前获取的所述实时电压和预先存储的电压与极限电流的对应关系表,获取与当前获取的所述实时电压对应的极限电流;

当所述目标充电电流大于所述极限电流时,调整所述电池包的充电电流为所述极限电流;当所述目标充电电流小于或等于所述极限电流时,调整所述电池包的充电电流为所述目标充电电流。

其中,所述根据所述目标充电电流,调整所述电池包的充电电流的步骤之后,所述方法还包括:

根据当前获取的所述实时电压和调整后的充电电流,更新所述序列关系表中,与当前获取的所述实时电压对应的标称电流为所述调整后的充电电流。

其中,所述对电池包进行充电的过程中,间隔预设时长获取所述电池包的实时温度和实时电压的步骤之后,所述方法还包括:

当所述电池包的实时电压达到所述预设电压之前,控制所述电池包的充电电流为第一预设电流。

其中,所述对电池包进行充电的过程中,间隔预设时长获取所述电池包的实时温度和实时电压的步骤包括:

获取所述电池包的初始温度;

当所述初始温度大于等于第一预设温度且小于等于第二预设温度时,对电池包进行充电的过程中,间隔预设时长获取所述电池包的实时温度和实时电压。

本发明实施例还提供一种充电电流控制装置,包括:

第一获取模块,用于对电池包进行充电的过程中,间隔预设时长获取所述电池包的实时温度和实时电压;

确定模块,用于当所述电池包的实时电压达到预设电压之后,根据当前获取的所述实时温度和所述实时电压,确定与当前获取的所述实时电压对应的目标充电电流;

调整模块,用于根据所述目标充电电流,调整所述电池包的充电电流。

其中,所述确定模块包括:

第一确定子模块,用于根据当前获取的所述实时电压和预先存储的标称电压、标称电流与时间的序列关系表,确定与当前获取的所述实时电压对应的标称电压和标称电流;

第二确定子模块,用于根据当前获取的所述实时温度和所述实时电压,以及所述标称电压和所述标称电流,确定与当前获取的所述实时电压对应的目标充电电流。

其中,所述第一确定子模块包括:

第一获取单元,用于当首次获取标称电压和标称电流时,通过查表法,在所述序列关系表中,获取与当前获取的所述实时电压的电压值相同的标称电压,以及与所述标称电压对应的标称电流

还用于,首次获取所述标称电压和所述标称电流之后,间隔预设时长,依次获取所述序列关系表中,首次获取的标称电压和标称电流之后的标称电压和标称电流;其中,每次获取的标称电压和标称电流为与当前获取的所述实时电压相对应的标称电压和标称电流。

其中,所述第二确定子模块包括:

第二获取单元,用于根据公式

ik(t)=ik(t)+p×(uk(t)-uk(t))+d×((uk(t)-uk(t))-ek-1(t))+η×δtk,获取与所述实时电压对应的目标充电电流;其中,ik(t)为目标充电电流,ik(t)为标称电流,uk(t)为当前获取的所述实时电压,uk(t)为与当前获取的所述实时电压对应的标称电压,ek-1(t)为前一次获取的所述实时电压和与其对应的标称电压的差值;δtk为当前获取的所述实时温度与前一次获取的所述实时温度的差值,p、d和η为常数,当uk(t)为首次获取的标称电压时,ek-1(t)和δtk为0。

其中,所述调整模块包括:

第一获取子模块,用于根据当前获取的所述实时电压和预先存储的电压与极限电流的对应关系表,获取与当前获取的所述实时电压对应的极限电流;

调整子模块,用于当所述目标充电电流大于所述极限电流时,调整所述电池包的充电电流为所述极限电流;当所述目标充电电流小于或等于所述极限电流时,调整所述电池包的充电电流为所述目标充电电流。

其中,所述装置还包括:

更新模块,用于根据当前获取的所述实时电压和调整后的充电电流,更新所述序列关系表中,与当前获取的所述实时电压对应的标称电流为所述调整后的充电电流。

其中,所述装置还包括:

控制模块,用于当所述电池包的实时电压达到所述预设电压之前,控制所述充电电流为第一预设电流。

其中,所述第一获取模块包括:

第二获取子模块,用于获取所述电池包的初始温度;

第三获取子模块,用于当所述初始温度大于等于第一预设温度且小于等于第二预设温度时,对电池包进行充电的过程中,间隔预设时长获取所述电池包的实时温度和实时电压。

本发明实施例还提供一种控制器,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的充电电流控制方法中的步骤。

本发明实施例还提供一种电动汽车,包括电池包,还包括如上所述的控制器。

本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果:

本发明实施例通过事先对电池包的充电特性进行研究,形成电池包充电过程的最佳期望轨迹,并以标称电压、标称电流和时间的序列关系表存储,在为所述电池包充电过程中,根据间隔预设时长获取所述电池包的实时温度和实时电压,并依据所述序列关系表,通过迭代学习的方式,利用前一次或前几次的误差,实现对所述电池包的充电电流进行调整,使得所述电池包的充电过程能够更好的跟踪最佳期望轨迹,从而提高所述电池包的充电速率,缩短充电时间。

附图说明

图1是本发明实施例的充电电流控制方法的基本步骤的示意图;

图2是本发明实施例的充电电流控制装置的基本组成的示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明实施例针对现有的电池包采用恒流或查表法充电时,充电时间长的问题,提供了一种充电电流控制方法、装置、控制器及电动汽车,所述充电电流控制方法,通过采用迭代方式对电池包的充电电流进行修正,使得所述电池包的充电过程更好的跟随电池包充电的最佳期望轨迹,从而提高了电池包的充电速度,缩短了充电时间。

如图1所示,本发明实施例提供了一种充电电流控制方法,包括:

步骤11,对电池包进行充电的过程中,间隔预设时长获取所述电池包的实时温度和实时电压。

本实施例中,所述实时温度为设置在所述电池包各单体上的温度传感器在同一时间采集的各单体的实时温度的平均值,所述实时电压为在同一时间采集的所述电池包的各单体电压的平均值。

步骤12,当所述电池包的实时电压达到预设电压之后,根据当前获取的所述实时温度和所述实时电压,确定与当前获取的所述实时电压对应的目标充电电流。

本实施例中,在所述电池包的实时电压达到预设电压之后,在每一次获得所述电池包的实时温度和实时电压后,执行一次步骤12,即根据最新获得的所述实时温度和所述实时电压,确定目标充电电流。其中,所述预设电压为所述电池包的剩余电量为0时,所述电池包的各单体电压的平均值。

步骤13,根据所述目标充电电流,调整所述电池包的充电电流。

本实施例中,通过上述步骤就可以实现在电池包充电过程中,根据预先设置的采样周期,获取所述电池包的实时电压和实时温度,从而进一步实现根据每一次获取的实时电压和实时温度,调整获取所述实时电压和实时温度时刻,所述电池包的充电电流,使得所述电池包的充电过程能够更好的跟随电池包的最佳期望充电轨迹,提高所述电池包的充电速度,缩短充电时间。

具体的,所述步骤12包括:

根据当前获取的所述实时电压和预先存储的标称电压、标称电流与时间的序列关系表,确定与当前获取的所述实时电压对应的标称电压和标称电流。

本实施例中确定与当前获取的所述实时电压对应的标称电压和标称电流包括如下两种情况:

情况一:当在本次充电过程中,首次获取标称电压和标称电流时,采用查表法获取,即:在预先存储的标称电压、标称电流和时间的对应关系表中,查找与当前获取的所述实时电压的电压值相同的标称电压,并获取与所述标称电压相对应的标称电流。

情况二:当在本次充电过程中,首次获取标称电压和标称电流之后,间隔预设时长,依次获取所述序列关系表中,首次获取的标称电压和标称电流之后的标称电压和标称电流;其中,每次获取的标称电压和标称电流为与当前获取的所述实时电压相对应的标称电压和标称电流。

也就是说,本实施例中,首次获取的标称电压和标称电流是根据当前获取的所述实时电压通过查表法获取的,间隔第一个预设时长获取的实时电压对应的标称电压和标称电流为所述序列关系表中,首次获取的标称电压和标称电流之后的第一个标称电压和第一个标称电流;间隔第二个预设时长获取的实时电压对应的标称电压和标称电流为所述序列关系表中,首次获取的标称电压和标称电流之后的第二个标称电压和第二个标称电流,依此类推,间隔第n个预设时长获取的标称电压和标称电流为所述序列关系表中,首次获取的标称电压和标称电流之后的第n个标称电压和第n个标称电流。

根据当前获取的所述实时温度和所述实时电压,以及所述标称电压和所述标称电流,确定与当前获取的所述实时电压对应的目标充电电流。

本实施例的具体实现过程为:根据公式

ik(t)=ik(t)+p×(uk(t)-uk(t))+d×((uk(t)-uk(t))-ek-1(t))+η×δtk,获取与所述实时电压对应的目标充电电流;其中,ik(t)为目标充电电流,ik(t)为标称电流,uk(t)为当前获取的所述实时电压,uk(t)为与当前获取的所述实时电压对应的标称电压,ek-1(t)为前一次获取的所述实时电压和与其对应的标称电压的差值;δtk为当前获取的所述实时温度与前一次获取的所述实时温度的差值,p、d和η为常数,且当uk(t)为首次获取的标称电压时,ek-1(t)和δtk均为0。

其中,在直流快充过程中,若充电电流过高,则会导致电池包的温升过快,导致电池包的热量难以及时散发,为了避免温度过高,对所述电池包的性能造成影响,在获取所述电池包的目标充电电流时,需要考虑所述电池包的温升,其中,所述电池包的温升为相邻两次获取的所述电池包的实时温度的差值。

另外,为了保证所述电池包的直流充电过程能够安全进行,需要对所述电池包的充电电流进行约束,对获取的所述目标充电电流进行限制,因此,所述步骤13包括:

根据当前获取的所述实时电压和预先存储的电压与极限电流的对应关系表,获取与当前获取的所述实时电压对应的极限电流。

本实施例中,所述电压与极限电流的对应关系的建立过程为,根据经验,在所述电池包的最小电压和最大电压之间划分多个电压区间,每一电压区间对应一个电流值,该电流值即为所述电池包在该电压区间内充电的极限电流。

当所述目标充电电流大于所述极限电流时,调整所述电池包的充电电流为所述极限电流;当所述目标充电电流小于或等于所述极限电流时,调整所述电池包的充电电流为所述目标充电电流。

由于电池包的直流充电过程可以看作是具有高度重复性的批次处理过程,每次从低电量到充满电的过程具有高度的相似性,为了使所述电池包的充电的期望轨迹尽可能的接近所述电池包的实际充电过程,本发明实施例的充电电流控制方法中,在根据所述目标充电电流,调整所述电池包的充电电流的步骤之后,进一步还包括:根据当前获取的所述实时电压和调整后的充电电流,更新所述序列关系表中,与当前获取的所述实时电压对应的标称电流为所述调整后的充电电流。即,当在迭代调整充电电流的过程中,当前获取所述实时电压后,首先从所述序列关系表中,获取与所述实时电压对应的标称电压,以及与所述标称电压对应的标称电流;然后,根据公式计算出当前的目标充电电流;再根据对充电电流的限定条件,获取当前调整后的充电电流;最后,再将当前获取的标称电流调整为当前调整后的充电电流,从而实现根据前一次或前几次的充电过程的实测电压和调整后的充电电流对期望轨迹中的标称电流进行调整,使得所述标称电流能够更好的符合所述电池包的充电特性,从而实现所述电池包的充电速度的提高。

由于迭代学习控制是指不断重复一个同样轨迹的控制尝试,因此,本实施例中期望所述电池包的电压随充电电流变化趋势大体相同。设计人员通过大量的试验,确定在某一温度范围内,所述电池包的电压随充电电流变化趋势大体相同,因此,优选的,本发明实施例的步骤11可以包括如下子步骤:

在为所述电池包充电之前,获取所述电池包的初始温度;判断所述初始温度是否大于等于第一预设温度且小于等于第二预设温度,若是,则间隔预设时长获取所述电池包的实时温度和实时电压。可选的,所述第一预设温度为15℃,所述第二预设温度为45℃。

需要说明的是,本实施例中的所述初始温度为所述电池包的多个单体的初始温度的平均值。

进一步的,若所述初始温度小于第一预设温度或大于第二预设温度时,则采用传统的查表恒流充电法为所述电池包充电;具体的,当所述初始温度小于第一预设温度时,则控制所述电池包的充电电流为第二预设电流;当所述初始温度大于第二预设温度时,则控制所述电池包的充电电流为第三预设电流。

另外,为了确保本领域技术人员能够根据本实施例对所述电池包的全电压范围充电,本实施例的所述步骤11之后,还包括:当所述电池包的实时电压达到预设电压之前,控制所述电池包的充电电流为第一预设电流。

请参阅图2,图2是本发明实施例提供的一种充电电流控制装置的示意图,如图2所示,所述充电电流控制装置包括:

第一获取模块21,用于对电池包进行充电的过程中,间隔预设时长获取所述电池包的实时温度和实时电压。

确定模块22,用于当所述电池包的实时电压达到预设电压之后,根据当前获取的所述实时温度和所述实时电压,确定与当前获取的所述实时电压对应的目标充电电流。

具体的,所述确定模块22包括:

第一确定子模块,用于确定至当前获取所述实时温度和所述实时电压的时刻,所述电池包在达到预设电压之后继续充电的充电时长。

第二确定子模块,用于根据当前获取的所述实时电压和所述充电时长,确定与当前获取的所述实时电压对应的标称电压和标称电流。

其中,所述第二确定子模块包括:

第一获取单元,用于根据当前获取的所述实时电压和所述充电时长,在预先存储的标称电压、标称电流与时间的序列关系表中,获取与当前获取的所述实时电压对应的标称电压和标称电流;其中,所述序列关系表中,第一个标称电压与所述预设电压相对应,相邻的两个标称电压/标称电流的时间间隔为所述预设时长。

第三确定子模块,用于根据当前获取的所述实时温度和所述实时电压,以及所述标称电压和所述标称电流,确定与当前获取的所述实时电压对应的目标充电电流。

其中,所述第三确定子模块包括:第二获取单元,用于根据公式

ik(t)=ik(t)+p×(uk(t)-uk(t))+d×((uk(t)-uk(t))-ek-1(t))+η×δtk,获取与所述实时电压对应的目标充电电流;其中,ik(t)为目标充电电流,ik(t)为标称电流,uk(t)为当前获取的所述实时电压,uk(t)为与当前获取的所述实时电压对应的标称电压,ek-1(t)为前一次获取的所述实时电压和与其对应的标称电压的差值;δtk为当前获取的所述实时温度与前一次获取的所述实时温度的差值,p、d和η为常数,且当uk(t)为首次获取的标称电压时,ek-1(t)和δtk均为0。

调整模块23,用于根据所述目标充电电流,调整所述电池包的充电电流。

具体的,所述调整模块23包括:

第一获取子模块,用于根据当前获取的所述实时电压和预先存储的电压与极限电流的对应关系表,获取与当前获取的所述实时电压对应的极限电流;

调整子模块,用于当所述目标充电电流大于所述极限电流时,调整所述电池包的充电电流为所述极限电流;当所述目标充电电流小于或等于所述极限电流时,调整所述电池包的充电电流为所述目标充电电流。

进一步的,在图2的基础上,可选的,所述充电电流控制装置还可包括更新模块。

具体的,所述更新模块用于根据当前获取的所述实时电压和调整后的充电电流,更新所述序列关系表中,与当前获取的所述实时电压对应的标称电流为所述调整后的充电电流。

进一步的,在图2的基础上,所述充电电流控制装置还包括控制模块。

具体的,所述控制模块用于当所述电池包的实时电压达到预设电压之前,控制所述电池包的充电电流为第一预设电流。

这里需要说明的是,在图2的基础上,所述充电电流控制装置还可以同时包括上述更新模块和控制模块。

可选的,在图2的基础上,所述第一获取模块还可以包括:

第二获取子模块,用于获取所述电池包的初始温度;

第三获取子模块,用于当所述初始温度大于等于第一预设温度且小于等于第二预设温度时,对电池包进行充电的过程中,间隔预设时长获取所述电池包的实时温度和实时电压。

本发明实施例还提供一种控制器,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的充电电流控制方法中的步骤。

本发明实施例还提供一种电动汽车,包括电池包,还包括如上所述的控制器,其中,所述控制器用于控制充电设备为所述电池包充电。

以上所述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来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,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。

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