一种动力电池充放电功率限制方法

技术领域

本发明属于汽车技术领域，具体涉及一种动力电池充放电功率限制方法。

背景技术

动力电池在实际充放电过程中，电流和功率均由负载决定，动力电池处于被动充放电的过程。由于驱动电机效率在不同的工况均不相同，而且电机扭矩在不同转速下会有一定的偏差，由于控制偏差或电机转矩偏差，会导致动力电池出现过电流或者超过电池允许功率的现象，如果长时间超电池能力会导致电池报电流或功率故障，导致整车动力中断，同时由于电池处于过充或者过放也会影响动力电池寿命，严重时可能引发动力电池安全问题。所以需要时刻检测动力电池、驱动电机的工作状态及驾驶员的需求扭矩情况，限制电池实际充放电过程中电流和功率都在电池许用范围以内。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种动力电池充放电功率限制方法。

本发明采用的技术方案是：一种动力电池充放电功率限制方法，实时获取动力电池的工作参数、驱动电机的工作参数和整车驾驶参数；

根据动力电池的工作参数、驱动电机的工作参数和整车驾驶参数确定电机极限限制扭矩；

根据动力电池的工作参数确定动力电池放电时的输出后备功率或动力电池充电时的输入后备功率；

根据驱动电机的工作参数确定电机能力限制扭矩；

根据整车驾驶参数确定驾驶员期望需求扭矩；

比较输出后备功率与后备功率预设值的大小或输入后备功率与后备功率预设值的大小，根据比较结果、电机极限限制扭矩、电机能力限制扭矩和驾驶员期望需求扭矩确定驾驶员实际需求扭矩。

进一步地，所述电机极限限制扭矩包括电机驱动时的极限限制扭矩，确定过程为：

1)、根据动力电池的工作参数及整车驾驶参数确定动力电池可供电机使用的驱动输入功率和电机输入功率；

2)、根据驱动电机的工作参数确定电机扭矩精度、确定电机的输出机械功率；

3)、根据所述电机输入功率和输出机械功率确定电机的效率；

4)、根据驱动输入功率和电机的效率确定电机实际输出机械功率；

5)、根据驱动电机的工作参、电机的效率和电机实际输出机械功率确定电机驱动时的极限限制扭矩。

进一步地，所述电机极限限制扭矩包括电机能量回收时的极限限制扭矩，确定过程为：

1)、根据动力电池的工作参数及整车驾驶参数确定动力电池可供电机使用的回充输出功率和电机输出功率；

2)、根据驱动电机的工作参数确定电机扭矩精度、确定电机的输入机械功率；

3)、根据所述电机输出功率和输入机械功率确定电机的效率；

4)、根据回充输出功率和电机的效率确定电机实际输出机械功率；

5)、根据驱动电机的工作参、电机的效率和电机实际输出机械功率确定电机能量回收时的极限限制扭矩。

进一步地，通过以下公式确定输出后备功率的大小

P

其中，P

进一步地，通过以下公式确定输入后备功率的大小

P

其中，P

进一步地，根据当前电机的转速，通过查找电机外特性曲线确定电机能力限制扭矩。

进一步地，根据制动踏板信息、加速踏板信号、当前车速信号，通过查找定义的回收减速度查表确定驾驶员期望需求扭矩。

进一步地，当所述输出后备功率大于后备功率预设值或输入后备功率大于后备功率预设值时，通过以下公式确定驾驶员实际需求扭矩T＝MIN(T

其中，T为驾驶员实际需求扭矩；T

进一步地，当所述输出后备功率小于等于后备功率预设值大于零、且输入后备功率小于等于后备功率预设值大于零时，通过以下公式确定驾驶员实际需求扭矩

T＝MIN(T

其中，T为驾驶员实际需求扭矩；T

更进一步地，当所述输出后备功率小于等于后备功率预设值、且输入后备功率小于等于零时，通过以下公式确定驾驶员实际需求扭矩T＝K*MIN(T

其中，T为驾驶员实际需求扭矩；K为需求扭矩衰减比例；T

本发明引入电机效率和电机实际输出的扭矩可以较为精准的计算动力系统的输入功率，避免动力系统需求功率与动力电池能力不匹配现象发生，可以避免动力电池在使用过程中出现长时间的过充过放现象。当电池出现非预期的超功率现象时，可以通过该策略限制电机的驱动或者回馈功率来降低电池的实际充放电功率，从而保证电池不出现长时间的超功率现象。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。

动力电池如果长时处于过充或者过放，会导致动力电池报故障，产生动力中断等问题，同时对动力电池的寿命影响比较大，严重时可能导致安全事故。故需要对动力电池实际放电和回充功率进行限制，确保动力电池实际充放电功率不超过电池允许充放电功率，同时保证动力系统能够尽可能满足驾驶员的动力性需求，所以需要对实际动力电池实际充放电过程进行较为准确估算。

基于上述目的，本发明提供一种动力电池充放电功率限制方法，包括以下步骤：

S01、获取动力电池、驱动电机、整车的运行状态(即各工作参数)：

实时获取动力电池的电压U、电流I、最大允许放电电流I

S02、确定当前时刻动力电池可供电机使用的驱动输入功率P

VCU根据动力电池的允许充放电功率和高压回路较大负载的用电设备消耗功率计算驱动电机许用功率。

对于电机驱动过程P

驱动输入功率＝短时放电最大允许功率-空调压缩机的实时消耗功率-暖风PTC实时消耗功率-DCDC实时消耗功率-放电时其他负载的保留功率。

动力电机既给电机供电，也要给空调压缩机等其他负载供电，上述公式可以变换为：

P

对于电机能量回收过程P

回充输出功率＝短时充电最大允许功率+空调压缩机的实时消耗功率+暖风PTC实时消耗功率+DCDC实时消耗功率-回充时的保护预留功率。

电机能量回收过程中，一方面将电机回收的电能给电池充电，一方面将电机回收的电能给电池充电。

其中P

S03、电机扭矩精度估算：

获取上一时刻VCU发出的电机扭矩T0和电机反馈扭矩T

u

S04、确定当前电机驱动的输入功率P

电池实际充放电功率Pout＝U*I；其中充电时I为负值，放电时I为正值。

电机驱动时，电机输入功率P

电机能量回收时，电机输出功率P

其中P

S05、确定当前电机驱动时输出机械功率P

电机驱动时，电机的输出机械功率P

电机能量回收时，电机的输入机械功率P

电机能量回收时，电机将机械功率转换为电能，此时电机作为发电机将机械能转换为电能；机械功率如公式：N*T

S06、确定当前电机的效率η：

a电机驱动时，电机驱动效率η

b查表获取电机的标定效率η

c确定当前电机的效率：电机驱动时η＝min(η

S07、结合效率确定当前可以给电机的实际机械功率：

其中，所述实际功率可以根据计算上一步过程的效率预估。

电机驱动时，电机的输出机械功率P

电机能量回收时，电机的输入机械功率P

S08、确定电机最终的限制扭矩T

电机驱动时,

确定了当前电机驱动时能够驱动的最大扭矩，根据基本公式T＝9550*P/N；T同时引入电机扭转精度温度T1＝(UT+1)*T2；算出来的扭矩是给电机的，比如VCU给电机发的100N，但是电机实际输出的是120N，精度偏差UT就是0.2，引入上一时刻的精度，那么由VCU发给电机的扭矩就要考虑这个精度，那么不会发100N，而是发100/1.2＝84N左右，即若VCU希望电机实际输出的扭矩T1为100N，则VCU给电机发送的扭矩T2应为84N左右。

电机能量回收时，

S09、确定当前电池能力及转速下，电机能力限制扭矩T

根据电机当前转速及当前电机运行的输入功率下，结合电机的外特性确认电机限制扭矩。

电机驱动时，根据当前电机的转速N，查找电机外特性曲线，确定电机驱动能力限制扭矩T

电机能量回收时，根据当前的转速，查找电机外特性曲线，确定电机回收能力限制扭矩T

S10、确定驾驶员期望需求扭矩T

根据当前档位信号确定样车扭矩输出方向、加速踏板信号、制动踏板信号、当前车速信号等，由整车定义的加速度查表确定当前时刻驾驶员期望的需求扭矩；根据制动踏板信息、加速踏板信号、当前车速信号等，由整车定义的回收减速度查表确定当前时刻驾驶员期望的回收扭矩。对于有驱动需求的为驱动扭矩，对于制动或滑行状态，则为制动回收扭矩。

其中，驱动：加速踏板和车速；制动或滑行：制动踏板开度、车速、加速踏板开度。

S11、确定当前实时动力电池放电输出后备功率P

对于放电过程：P

对于充电过程：P

S12、在S11过程中，如果输出功率P

其中,输出功率P

S13、当电池放电输出后备功率P

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。