一种电动汽车防过充方法和系统

技术领域

本申请属于电动汽车领域，具体涉及一种电动汽车防过充方法和系统。

背景技术

随着全社会电动汽车保有量的增加，电动汽车动力电池安全问题越来越引起市场的高度重视，据统计电动汽车充电阶段电池故障引发的热失控事故占有超过70％的比例。因此，在充电阶段进行安全动态预警，并采取措施保证电动汽车充电安全具有重要意义。

深入调查电动汽车充电事故发现电池故障、电池管理系统故障和充电桩故障是诱发热失控事故的主要原因。电池故障一般表现为电压异常、荷电状态(State of Charge，电池荷电状态)异常、容量衰减、内阻增大、温度异常等情况，这些情况也可能同时出现(如容量衰减往往也伴随着内阻增大)，最终导致电池异常老化、失效、热失控、鼓包、自燃等结果。而优秀的电池管理系统是保障动力电池正常工作的基础和屏障，能够对电池组的电压、电流及温度进行监测，然后基于这些信号进行电池的电池荷电状态估计、功率状态估计、健康状态估计、均衡控制、故障诊断和热管理等。因此正常情况下，即便是电池发生故障，如果电池管理系统能够正常工作依然能够及时发现并预警，因此高可靠性的电池管理系统对动力电池安全工作具有重要意义。

目前作为电动汽车动力系统的核心部件的电池管理系统，在工作过程中可能会出现数据异步、通讯故障、测量信号不准及执行器无动作等方面，由于电动汽车充电功率不断提高，一旦在充电过程电池管理系统出现故障，即便故障时间较短，也可能会造成电动汽车动力电池过充现象，这对充电桩和电池管理系统通信功能的可靠性提出了更高的要求。

经过技术调研发现，目前防止电动汽车发生过充事故的主流解决方法，主要依靠电池管理系统对动力电池系统电压和单体电压监测结果来中断充电过程，然而当电池管理系统发生故障后可能会失去中断充电的能力，而充电桩由于无法及时获取故障信息，持续对电池进行充电，因此仍然会导致动力电池过充现象的发生。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本申请提出一种电动汽车防过充方法，包括：

当电动汽车进行充电时，通过车端电池管理系统与充电桩建立车桩相互校验协议，并根据所述车桩相互校验协议，通过车端电池管理系统与充电桩分别计算动力电池的荷电状态，并进行校验，当车端电池管理系统计算的荷电状态与充电桩计算的荷电状态的误差超过预先设置的荷电状态误差阈值时，停止充电，否则继续充电；

当动力电池的荷电状态增幅达到预先设定的荷电状态时，通过车端电池管理系统与充电桩分别计算动力电池的充电电量，并当车端电池管理系统计算的充电电量与充电桩计算的充电电量之差大于预先设定的充电电量校验式的值时，停止充电，否则继续充电，直至电动汽车充满电为止。

进一步地，所述当电动汽车进行充电时，通过车端电池管理系统与充电桩建立车桩相互校验协议，并根据所述车桩相互校验协议，通过车端电池管理系统与充电桩分别计算动力电池的荷电状态，并进行校验，当车端电池管理系统计算的荷电状态与充电桩计算的荷电状态的误差超过预先设置的荷电状态误差阈值时，停止充电，否则继续充电，包括：

当电动汽车进行充电时，通过车端电池管理系统与充电桩建立车桩相互校验协议，通过所述车端电池管理系统将电池系统的起始荷电状态和充电策略电路图标发送给所述充电桩，并将起始荷电状态作为SOC

通过车端电池管理系统和充电桩分别根据SOC

通过预先设定的时间间隔，将车端电池管理系统和充电桩计算的荷电状态进行校验，当车端电池管理系统计算的荷电状态与充电桩计算的荷电状态的误差超过预先设置的荷电状态误差阈值时，判定充电异常，通过车端电池管理系统和充电桩单方面发起车桩相互校验协议，强制停止充电，否则继续充电。

进一步地，所述当动力电池的荷电状态增幅达到预先设定的荷电状态时，通过车端电池管理系统与充电桩分别计算动力电池的充电电量，并当车端电池管理系统计算的充电电量与充电桩计算的充电电量之差大于预先设定的充电电量校验式的值时，停止充电，否则继续充电，直至电动汽车充满电为止，包括：

当动力电池的荷电状态增幅达到预先设定的荷电状态时，将此时的动力电池的荷电状态作为SOC

从所述SOC

通过所述时间间隔，将车端电池管理系统和充电桩分别计算的充电电量进行校验，并当通过车端电池管理系统计算的充电电量和与通过充电桩计算的充电电量之差大于预先设定的充电电量校验式的值时，终止车桩相互校验协议，停止充电，否则继续充电，直至电动汽车充满电为止。

进一步地，所述当动力电池的荷电状态增幅达到预先设定的荷电状态时，将此时的动力电池的荷电状态作为SOC

基于所述SOC

基于车端电池管理系统计算的电池容量，计算动力电池的剩余充电电量，并基于充电桩计算的电池容量，计算电力电池的剩余充电电量；

在充电过充中，当所述车端电池管理系统计算的充电电量大于车端电池管理系统计算的剩余充电电量时，则车端电池管理系统终止车桩相互校验协议，停止充电；

或当所述充电桩计算的充电电量大于充电桩计算的剩余充电电量时，则充电桩终止车桩相互校验协议，停止充电。

进一步地，所述电池容量的计算式如下：

其中，C为车端电池管理系统计算的电池容量或充电桩计算的电池容量，i为充电电流。

基于同一发明构思，本申请还提供了一种电动汽车防过充系统，包括：荷电状态校验模块和充电电量校验模块；

所述荷电状态校验模块，用于当电动汽车进行充电时，通过车端电池管理系统与充电桩建立车桩相互校验协议，并根据所述车桩相互校验协议，通过车端电池管理系统与充电桩分别计算动力电池的荷电状态，并进行校验，当车端电池管理系统计算的荷电状态与充电桩计算的荷电状态的误差超过预先设置的荷电状态误差阈值时，停止充电，否则继续充电；

所述充电电量校验模块，用于当动力电池的荷电状态增幅达到预先设定的荷电状态时，通过车端电池管理系统与充电桩分别计算动力电池的充电电量，并当车端电池管理系统计算的充电电量与充电桩计算的充电电量之差大于预先设定的充电电量校验式的值时，停止充电，否则继续充电，直至电动汽车充满电为止。

进一步地，所述荷电状态校验模块，具体用于：

通过车端电池管理系统和充电桩分别根据SOC

通过预先设定的时间间隔，将车端电池管理系统和充电桩计算的荷电状态进行校验，当车端电池管理系统计算的荷电状态与充电桩计算的荷电状态的误差超过预先设置的荷电状态误差阈值时，判定充电异常，通过车端电池管理系统和充电桩单方面发起车桩相互校验协议，强制停止充电，否则继续充电。

进一步地，所述充电电量校验模块，具体用于：

当动力电池的荷电状态增幅达到预先设定的荷电状态时，将此时的动力电池的荷电状态作为SOC

从所述SOC

通过所述时间间隔，将车端电池管理系统和充电桩分别计算的充电电量进行校验，并当通过车端电池管理系统计算的充电电量和与通过充电桩计算的充电电量之差大于预先设定的充电电量校验式的值时，终止车桩相互校验协议，停止充电，否则继续充电，直至电动汽车充满电为止。

进一步地，所述充电电量校验模块当动力电池的荷电状态增幅达到预先设定的荷电状态时，将此时的动力电池的荷电状态作为SOC

基于所述SOC

基于车端电池管理系统计算的电池容量，计算动力电池的剩余充电电量，并基于充电桩计算的电池容量，计算电力电池的剩余充电电量；

在充电过充中，当所述车端电池管理系统计算的充电电量大于车端电池管理系统计算的剩余充电电量时，则车端电池管理系统终止车桩相互校验协议，停止充电；

或当所述充电桩计算的充电电量大于充电桩计算的剩余充电电量时，则充电桩终止车桩相互校验协议，停止充电。

进一步地，所述充电电量校验模块的电池容量的计算式如下：

其中，C为车端电池管理系统计算的电池容量或充电桩计算的电池容量，i为充电电流。

与最接近的现有技术相比，本申请具有的有益效果如下：

本发明专利申请提供了一种电动汽车防过充方法和系统，包括：当电动汽车进行充电时，通过车端电池管理系统与充电桩建立车桩相互校验协议，并根据所述车桩相互校验协议，通过车端电池管理系统与充电桩分别计算动力电池的荷电状态，并进行校验，当车端电池管理系统计算的荷电状态与充电桩计算的荷电状态的误差超过预先设置的荷电状态误差阈值时，停止充电，否则继续充电；当动力电池的荷电状态增幅达到预先设定的荷电状态时，通过车端电池管理系统与充电桩分别计算动力电池的充电电量，并当车端电池管理系统计算的充电电量与充电桩计算的充电电量之差大于预先设定的充电电量校验式的值时，停止充电，否则继续充电，直至电动汽车充满电为止；本发明专利申请通过车端电池管理系统与充电桩分别对电动汽车的荷电状态进行估计，并计算电动汽车的充电电量，从而以荷电状态、剩余充电电量和充电电量作为校验指标，以此防止动力电池发生过充，基于上述车端电池管理系统端、车桩端、荷电状态、充电电量和剩余充电电量构成了多源的防过充策略，可有效提避免电动汽车过充行为的发生，从而提高其安全性。

附图说明

图1为本申请提供的一种电动汽车防过充方法流程示意图；

图2为本申请提供的一种基于电池荷电状态估计和剩余充电电量估计的电动汽车防过充方法示意图；

图3为本申请提供的充电电压曲线示意图；

图4为本申请提供的电池荷电状态估计结果示意图；

图5为本申请提供的一种电动汽车防过充系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式做进一步的详细说明。

实施例1：

本申请提供的一种电动汽车防过充方法如图1所示，包括：

步骤1：当电动汽车进行充电时，通过车端电池管理系统与充电桩建立车桩相互校验协议，并根据所述车桩相互校验协议，通过车端电池管理系统与充电桩分别计算动力电池的荷电状态，并进行校验，当车端电池管理系统计算的荷电状态与充电桩计算的荷电状态的误差超过预先设置的荷电状态误差阈值时，停止充电，否则继续充电；

步骤2：当动力电池的荷电状态增幅达到预先设定的荷电状态时，通过车端电池管理系统与充电桩分别计算动力电池的充电电量，并当车端电池管理系统计算的充电电量与充电桩计算的充电电量之差大于预先设定的充电电量校验式的值时，停止充电，否则继续充电，直至电动汽车充满电为止。

具体地，步骤1包括：

电动汽车充电时，插入电动汽车的充电枪后，执行车桩相互校验协议，待车桩正常通信握手协议达成后，车端电池管理(BMS)系统主动将电池系统的起始电池荷电状态数据充电策略电路图标发送给充电桩，并将起始荷电状态作为SOC

充电桩以电池管理系统所发出的充电策略电路图标对电动汽车进行充电，在该过程中电池管理系统和充电桩分别记录各自的充电数据，主要包括充电基于时间序列的电池总压和充电电流数据；

当充电桩开始充电后，车端电池管理系统和充电桩分别执行安时积分算法，以估计动力电池当前电池的荷电状态，分别标记为车端BMS估计值SOC

具体地，步骤2包括：

当动力电池的荷电状态增幅达到预先设定的荷电状态时，例如20％，将当前电池荷电状态标记为SOC

其中，C为车端电池管理系统计算的电池容量或充电桩计算的电池容量，i为充电电流；

记录车端电池管理系统和充电桩对电池容量的估计结果分别为C

车端电池管理系统和充电桩从SOC

在充电过充中，若电池管理系统侧计算的充电电量Q大于电池管理系统侧计算的剩余充电电量或充电桩计算的充电电量大于电池管理系统侧计算的剩余充电电量时，则表示电池发生过充行为，立即发起充电终止协议，停止充电；本发明专利申请通过充电电量和剩余充电电量作为校验指标，以此防止动力电池发生过充现象；

本发明专利申请通过如图2所示的方法，使车端电池管理系统与充电桩分别对电动汽车的荷电状态进行估计，并计算电动汽车的充电电量，从而以荷电状态、剩余充电电量和充电电量作为校验指标，以此防止动力电池发生过充，基于上述车端电池管理系统端、车桩端、荷电状态、充电电量和剩余充电电量构成了多源的防过充策略，可有效提避免电动汽车过充行为的发生，从而提高其安全性。

实施例2

本发明提供了一种电动汽车防过充方法的具体的实施例如下：

(1)对电池进行不同标准恒流工况充电实验。

本实施例中所使用的电池为2.75Ah的18650三元锂离子电池，充放电截止电压分别为4.2V和2.5V，电池初始SOC为0％，实际应用中并不限于此，然后以1/2C的倍率对电池进行恒流充电实验。并且在实验过程中，利用车端BMS对充电数据进行记录，在电池充电过程中，分别利用车端BMS系统和充电桩采样系统记录电池的电压和充电电流数据，数据记录间隔为1s，其充电电压数据如图3所示。为验证本发明所提防过充方法，本案例设置充电电压为4.25V。

(2)车端BMS和充电桩间SOC校验。

在充电程序启动后，车端BMS主动将电池系统的起始SOC数据发送给充电桩，并标记为SOC

(3)基于BMS和充电桩的双侧电池容量估计

当动力电池SOC增幅达到20％后，将当前SOC标记为SOC

式中，C为车端电池管理系统计算的电池容量或充电桩计算的电池容量，i为充电电流。

记录BMS和充电桩对电池容量的估计结果分别为C

(4)基于BMS和充电桩的剩余充电电量校验

车端BMS和充电桩从SOC

实施例3：

基于同一种发明构思，本申请还提供了一种电动汽车防过充方法如图5所示，包括：

荷电状态校验模块和充电电量校验模块；

所述荷电状态校验模块，用于当电动汽车进行充电时，通过车端电池管理系统与充电桩建立车桩相互校验协议，并根据所述车桩相互校验协议，通过车端电池管理系统与充电桩分别计算动力电池的荷电状态，并进行校验，当车端电池管理系统计算的荷电状态与充电桩计算的荷电状态的误差超过预先设置的荷电状态误差阈值时，停止充电，否则继续充电；

所述充电电量校验模块，用于当动力电池的荷电状态增幅达到预先设定的荷电状态时，通过车端电池管理系统与充电桩分别计算动力电池的充电电量，并当车端电池管理系统计算的充电电量与充电桩计算的充电电量之差大于预先设定的充电电量校验式的值时，停止充电，否则继续充电，直至电动汽车充满电为止。

进一步地，所述荷电状态校验模块，具体用于：

通过车端电池管理系统和充电桩分别根据SOC

通过预先设定的时间间隔，将车端电池管理系统和充电桩计算的荷电状态进行校验，当车端电池管理系统计算的荷电状态与充电桩计算的荷电状态的误差超过预先设置的荷电状态误差阈值时，判定充电异常，通过车端电池管理系统和充电桩单方面发起车桩相互校验协议，强制停止充电，否则继续充电。

进一步地，所述充电电量校验模块，具体用于：

当动力电池的荷电状态增幅达到预先设定的荷电状态时，将此时的动力电池的荷电状态作为SOC

从所述SOC

通过所述时间间隔，将车端电池管理系统和充电桩分别计算的充电电量进行校验，并当通过车端电池管理系统计算的充电电量和与通过充电桩计算的充电电量之差大于预先设定的充电电量校验式的值时，终止车桩相互校验协议，停止充电，否则继续充电，直至电动汽车充满电为止。

进一步地，所述充电电量校验模块当动力电池的荷电状态增幅达到预先设定的荷电状态时，将此时的动力电池的荷电状态作为SOC

基于所述SOC

基于车端电池管理系统计算的电池容量，计算动力电池的剩余充电电量，并基于充电桩计算的电池容量，计算电力电池的剩余充电电量；

在充电过充中，当所述车端电池管理系统计算的充电电量大于车端电池管理系统计算的剩余充电电量时，则车端电池管理系统终止车桩相互校验协议，停止充电；

或当所述充电桩计算的充电电量大于充电桩计算的剩余充电电量时，则充电桩终止车桩相互校验协议，停止充电。

进一步地，所述充电电量校验模块的电池容量的计算式如下：

其中，C为车端电池管理系统计算的电池容量或充电桩计算的电池容量，i为充电电流。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。