阅读说明：本技术 一种用于新能源车辆的电池充放电功率限制方法及系统 (Battery charging and discharging power limiting method and system for new energy vehicle ) 是由 陈添 刘国瑞 张甲举 吕喜锋 张健康 张建磊 程伟 于 2020-04-09 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种用于新能源车辆的电池充放电功率限制方法及系统。电池充放电功率限制方法包括如下步骤：实时获取车辆的动力电池的实际功率P<Sub>Batt</Sub>、最大允许充放电功率P<Sub>y</Sub>、电机效率η以及电机转速N；对实际功率P<Sub>Batt</Sub>和最大允许充放电功率P<Sub>y</Sub>的差值进行积分获取功率积分值E,其中,E＞0；根据功率积分值E计算获得对最大允许充放电功率P<Sub>y</Sub>进行限制的限制比例K；根据最大允许充放电功率P<Sub>y</Sub>和限制比例K计算获得车辆的电机的允许驱动功率P<Sub>max</Sub>；根据允许驱动功率P<Sub>max</Sub>、车辆的电机效率以及电机转速获得电机的允许驱动扭矩T<Sub>max</Sub>,限制电机的输出扭矩小于或等于允许驱动扭矩T<Sub>max</Sub>。本发明方案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。(The invention provides a battery charging and discharging power limiting method and system for a new energy vehicle. The battery charging and discharging power limiting method comprises the following steps: real-time acquisition of actual power P of power battery of vehicle Batt Maximum allowable charging and discharging power P y Motor efficiency η and motor speed N, for actual power P Batt And maximum allowable charging and discharging power P y The difference value of (a) is integrated to obtain a power integration value E, wherein E is more than 0; calculating and obtaining the maximum allowable charge-discharge power P according to the power integral value E y A limiting ratio K for limiting; according to the maximum allowable charge-discharge power P y Calculating and obtaining the allowable driving power P of the motor of the vehicle according to the limit proportion K max (ii) a According to the allowable driving power P max Obtaining allowable driving torque T of motor by motor efficiency and motor speed of vehicle max Limiting the output torque of the motor to be less than or equal toAllowable driving torque T max . The scheme of the invention can avoid the phenomenon of long-time overcharge and overdischarge of the power battery in the use process.)

一种用于新能源车辆的电池充放电功率限制方法及系统

技术领域

本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种用于新能源车辆的电池充放电功率限制方法及系统。

背景技术

随着新能源技术的发展，越来越多的新能源汽车配备了大容量的动力电池组。如果动力电池在使用过程经常出现过充或者过放，不但会增加动力电池热失控和出现故障的几率，还会降低动力电池的使用寿命，这样既不安全也不经济。因此，在新能源汽车的能量管理策略中必须避免动力电池出现长时间的过放和过充现象。

为了解决上述技术问题，现有的技术方案为：当电池可用放电功率减去电池实际放电功率的差值小于预设阈值的情况下，对电池的实际放电功率进行限制。然而，该方案只能判断进行功率限值的条件，在满足这个条件之后进行功率限值，不智能。并且，在调节驱动功率以及电机输出扭矩的过程不平稳，驾驶感受较差。

发明内容

本发明的一个目的是要避免动力电池在使用过程中出现长时间的过充或过放现象。

本发明的另一个目的是要解决现有技术中功率限制方案不智能、在调节驱动功率以及电机输出扭矩的过程不平稳的技术问题。

特别地，本发明提供了一种用于新能源车辆的电池充放电功率限制方法，包括如下步骤：

实时获取所述车辆的动力电池的实际功率P_Batt、最大允许充放电功率P_y、电机效率以及电机转速；

对所述实际功率P_Batt和所述最大允许充放电功率P_y的差值进行积分获取功率积分值E，其中，E＞0；

根据所述功率积分值E计算获得对最大允许充放电功率P_y进行限制的限制比例K；

根据所述最大允许充放电功率P_y和所述限制比例K计算获得所述车辆的电机的允许驱动功率P_max；

根据所述允许驱动功率P_max、所述车辆的电机效率以及电机转速获得所述电机的允许驱动扭矩T_max，

限制所述电机的输出扭矩小于或等于所述允许驱动扭矩T_max。

可选地，对所述实际功率P_Batt和所述最大允许充放电功率P_y的差值进行

积分获取功率积分值E的步骤中，按照公式获取所述功率积分值E。

可选地，根据所述最大允许充放电功率P_y和所述限制比例K计算获得所述车辆的电机的允许驱动功率P_max的步骤中，按照公式P_max＝K×P_y获取所述车辆的电机的允许驱动功率P_max；

可选地，根据所述允许驱动功率P_max、所述车辆的电机效率以及电机转速获得所述电机的允许驱动扭矩T_max的步骤中，按照公式T_max＝9550×P_max×η/N计算获得所述电机的允许驱动扭矩T_max，其中，η为电机效率，N为电机转速。

可选地，根据所述功率积分值E计算获得限制比例K的步骤包括：

将所述功率积分值E与一预设阈值E₁进行比较，

当E＜E₁时，取K＝1；

当E≥E₁时，取0.5≤K＜1。

可选地，当E≥E₁时，所述限制比例K与所述功率积分值E成反比，从而使得所述限制比例K随着所述功率积分值E的增大而减小，随着所述功率积分值E的减小而增大。

可选地，所述实时获取所述车辆的动力电池的实际功率P_Batt，包括以下步骤：

实时获取所述车辆的动力电池的电压U和电流I；

根据公式P_Batt＝U*I获得所述动力电池的实际功率P_Batt。

可选地，所述最大允许充放电功率为最大允许放电功率或最大允许充电功率。

特别地，本发明还提供了一种用于新能源车辆的电池充放电功率限制系统，包括：

电池功率获取单元，用于实时获取所述车辆的动力电池的实际功率P_Batt、最大允许充放电功率P_y、电机效率以及电机转速；

功率积分值获取单元，用于对所述实际功率P_Batt和所述最大允许充放电功率P_y的差值进行积分获取功率积分值E，其中，E＞0；

限制比例获取单元，用于根据所述功率积分值E计算获得限制比例K；

允许驱动功率获取单元，用于根据所述最大允许充放电功率P_y和所述限制比例K计算获得所述车辆的电机的允许驱动功率P_max；

允许驱动扭矩获取单元，用于根据所述允许驱动功率P_max、所述车辆的电机效率以及电机转速获得所述电机的允许驱动扭矩T_max；

限制单元，用于限制所述电机的输出扭矩小于或等于所述允许驱动扭矩T_max。

可选地，所述功率积分值获取单元用于按照公式获取所述功率积分值E；

可选地，所述允许驱动功率获取单元用于按照公式P_max＝K×P_y获取所述车辆的电机的允许驱动功率P_max；

可选地，所述允许驱动扭矩获取单元用于按照公式T_max＝9550×P_max×η/N计算获得所述电机的允许驱动扭矩T_max，其中，η为电机效率，N为电机转速；

可选地，所述限制比例获取单元包括：

比较子单元，用于将所述功率积分值E与一预设阈值E₁进行比较；

取值子单元，用于在E＜E₁时取K＝1，在E≥E₁时取0.5≤K＜1。

可选地，所述取值子单元用于在E≥E₁时根据所述功率积分值E对所述限制比例K进行取值，所述限制比例K与所述功率积分值E成反比。

可选地，所述电池功率获取单元包括：

电压电流获取子单元，用于实时获取所述车辆的动力电池的电压U和电流I；

实际功率获取子单元，用于根据公式P_Batt＝U*I获得所述动力电池的实际功率P_Batt。

可选地，所述最大允许充放电功率为最大允许放电功率或最大允许充电功率。

根据本发明的方案，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。

此外，本发明方案在电池出现非预期的超功率时，可以从功率积分值的大小判断超功率的严重程度，进行不同程度的功率限制。这种功率限制方案比现有技术方案更加智能，调节驱动功率的过程也更加平稳，调节电机输出扭矩时也更加平顺，提升驾驶感受。当电池从超功率状态恢复到正常使用状态时，功率积分值会逐渐较小到零，功率限制比例也会逐渐过渡到1，这种恢复过程相比现有技术方案更加平稳。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的用于新能源车辆的电池充放电功率限制方法的示意性流程图；

图2示出了根据本发明一个实施例的用于新能源车辆的电池充放电功率限制系统的示意性结构图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明一个实施例的用于新能源车辆的电池充放电功率限制方法的示意性流程图。如图1所示，该电池充放电功率限制方法包括：

步骤S100，实时获取车辆的动力电池的实际功率P_Batt、最大允许充放电功率P_y、电机效率η以及电机转速N；

步骤S200，对实际功率P_Batt和最大允许充放电功率P_y的差值进行积分获取功率积分值E，其中，E＞0；

步骤S300，根据功率积分值E计算获得对最大允许充放电功率P_y进行限制的限制比例K；

步骤S400，根据最大允许充放电功率P_y和限制比例K计算获得车辆的电机的允许驱动功率P_max；

步骤S500，根据允许驱动功率P_max、车辆的电机效率以及电机转速获得电机的允许驱动扭矩T_max，

步骤S600，限制电机的输出扭矩小于或等于允许驱动扭矩T_max。

在一个具体的实施例中，步骤S100中，该最大允许充放电功率P_y为最大允许放电功率或最大允许充电功率。在该最大允许充放电功率P_y为最大允许放电功率时，该步骤S100之前还包括判断车辆是否处于可行驶状态，即是否正在行驶或发动机已经启动，若是，则执行该步骤S100。

在该最大允许充放电功率P_y为最大允许充电功率时，该步骤S100之前还包括判断车辆是否处于不可行驶状态，即发动机是否未启动或者车辆是否处于外接充电状态，若是，则执行该步骤S100。

该步骤S100包括：实时获取车辆的动力电池的电压U和电流I；根据公式P_Batt＝U*I获得动力电池的实际功率P_Batt。

在步骤S200中，按照公式获取功率积分值E。该功率积分值E小于零时说明此时并不存在电池过放或过充的现象，即电池处于正常状态，或者电池已经从过放状态恢复至正常状态，或者电池已经从过充状态恢复至正常状态。

该步骤S300包括：将功率积分值E与一预设阈值E₁进行比较，当E＜E₁时，取K＝1；当E≥E₁时，取0.5≤K＜1。当E＜E₁时，说明当前并不存在电池过放或过充的现象，即电池处于正常状态，或者电池已经从过放状态恢复至正常状态，或者电池已经从过充状态恢复至正常状态。当E≥E₁时，说明当前电池正处于过放或过充状态。该限制比例K与功率积分值E成反比，即限制比例K随着功率积分值E的增大而减小，随着功率积分值E的减小而增大。

该步骤S400中，按照公式P_max＝K×P_y获取车辆的电机的允许驱动功率P_max。在步骤S500中，按照公式T_max＝9550×P_max×η/N计算获得电机的允许驱动扭矩T_max。

本发明实施例中，可以根据电池超功率的严重程度动态调节功率限制比例。首先，对电池实际放电功率减去电池可用放电功率的差值进行积分，然后，根据这个积分值大小对电池可用放电功率进行限制，积分值越大，功率限制比例越小，限制的幅度越大。并且，在电池不超功率时不会对电池可用放电功率进行限制。电池可用放电功率大于电池实际放电功率时，上述功率积分值会减小，当功率积分值小于预设阈值后，不再对电池可用放电功率进行限制。

根据本发明实施例的方案，当电池出现非预期的超功率时，可以从功率积分值的大小判断超功率的严重程度，进行不同程度的功率限制。这种功率限制方案比现有技术方案更加智能，调节驱动功率的过程也更加平稳，调节电机输出扭矩时也更加平顺，提升驾驶感受。当电池从超功率状态恢复到正常使用状态时，功率积分值会逐渐较小到零，功率限制比例也会逐渐过渡到1，这种恢复过程相比现有技术方案更加平稳。

本发明方法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。

图2示出了根据本发明一个实施例的用于新能源车辆的电池充放电功率限制系统的示意性结构图。如图2所示，该电池充放电功率限制系统包括：电池功率获取单元1、功率积分值获取单元2、限制比例获取单元3、允许驱动功率获取单元4、允许驱动扭矩获取单元5以及限制单元6。

电池功率获取单元1用于实时获取所述车辆的动力电池的实际功率P_Batt以及最大允许充放电功率P_y。功率积分值获取单元2用于对所述实际功率P_Batt和所述最大允许充放电功率P_y的差值按照公式进行积分获取功率积分值E，其中，E＞0。限制比例获取单元3用于根据所述功率积分值E计算获得限制比例K。允许驱动功率获取单元4用于按照公式P_max＝K×P_y获取所述车辆的电机的允许驱动功率P_max。允许驱动扭矩获取单元5用于按照公式T_max＝9550×P_max×η/N计算获得所述电机的允许驱动扭矩T_max，其中，η为电机效率，N为电机转速。限制单元6用于限制所述电机的输出扭矩小于或等于所述允许驱动扭矩T_max。

该限制比例获取单元3包括比较子单元和取值子单元。比较子单元用于将所述功率积分值E与一预设阈值E₁进行比较。取值子单元用于在E＜E₁时取K＝1，在E≥E₁时取0.5≤K＜1。该取值子单元用于在E≥E₁时根据功率积分值E对限制比例K进行取值，限制比例K与功率积分值E成反比。

该电池功率获取单元1包括电压电流获取子单元和实际功率获取子单元。电压电流获取子单元用于实时获取所述车辆的动力电池的电压U和电流I。实际功率获取子单元用于根据公式P_Batt＝U*I获得所述动力电池的实际功率P_Batt。

该电池充放电功率限制系统与前述电池充放电功率限制方法的特征一一对应，此处不再一一赘述。

本发明系统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。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。