阅读说明：本技术 一种新能源汽车行驶放电电流计算方法及装置 (New energy automobile running discharge current calculation method and device ) 是由 胡亮 王翰超 王云 尹坤 孙艳 刘欢 李�杰 于 2019-09-09 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种新能源汽车行驶放电电流计算方法,该方法包括,首先进行SOC和单体最低最高电压有效性识别,以决定当前的放电电流控制模式,对电流进行初步计算,以及特定故障处理后,采用初始值乘以增益以获得期望电流,参考当前实际电流获得电流差值,进行PID闭环控制,获得最终放电电流。本发明的有益效果：通过多因素控制,更精确的计算放电电流；有效提升电流计算的安全性,在SOC信号或者单体最高最低电压信号失效时依旧能够较为准确的计算出放电电流；特定故障下,通过增大放电电流达到加速故障消除的效果；放电电流在整个控制过程中闭环控制,防止了电流的阶跃和跳变。(The invention provides a new energy automobile running discharge current calculation method which comprises the steps of firstly identifying SOC and the lowest and highest voltage validity of a single body to determine the current discharge current control mode, carrying out preliminary calculation on current, multiplying the initial value by gain to obtain expected current after specific fault processing, obtaining a current difference value by referring to the current actual current, and carrying out PID closed-loop control to obtain the final discharge current. The invention has the beneficial effects that: through multi-factor control, the discharge current is calculated more accurately; the safety of current calculation is effectively improved, and the discharging current can be accurately calculated when the SOC signal or the single highest and lowest voltage signal fails; under a specific fault, the effect of accelerating fault elimination is achieved by increasing the discharge current; the discharging current is controlled in a closed loop mode in the whole control process, and the current is prevented from stepping and jumping.)

一种新能源汽车行驶放电电流计算方法及装置

技术领域

本发明涉及新能源汽车电池管理领域，尤其涉及一种新能源汽车行驶放电电流计算方法及装置。

背景技术

现有产品中对于新能源汽车放电电流的计算仅基于SOC，单体最高最低电压和温度三者中的两者(其中温度必选)，在出现电池管理系统(简称BMS)故障时采用降流的方式对放电电流进行控制(定义部分故障需要降低放电电流，一些严重故障直接断电)，对于放电电流的变化没有控制或者采用固定斜率控制。

然而现有技术中存在如下缺点：1.没有考虑SOC，单体最高最低电压和温度三者的相互关系；2.出现SOC异常或者单体最高最低电压异常时无法正常计算放电电流；3.没有对于特殊故障总电压过高，单体电压过高的提升放电电流措施，无法更快的使电池组回归到正常状态；4.没有对放电电流变化进行闭环控制，导致可能出现变化过大的电流冲击或者变化时间过长影响放电过流的判断。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种新能源汽车行驶放电电流计算方法及装置，在计算放电电流时对三因素进行综合考量后获得放电电流，针对SOC或者单体最高最低电压故障时，进行降级控制，采用可信的两个因素进行放电电流控制，发生总电压过高或者单体电压过高故障时，提高放电电流并对电流变化进行闭环控制。

根据本发明的实施例，本发明提出了一种新能源汽车行驶放电电流计算方法，所述方法包括，

对电池的荷电状态SOC以及单体电池最高最低电压进行有效性识别，以确定出当前的放电电流控制模式，通过查表以得到不同控制模式下初始电流值；所述初始电流值乘以特定故障下的增益系数得到期望电流，基于当前实际电流值、期望电流与当前实际电流的电流差值，进行PID闭环控制，获得最终放电电流。

优选的，所述SOC有效性数值通过安时法、开路电压法或者卡尔曼滤波算法估算得到，所述单体最高最低电压有效性数值通过电压传感器检测得到，单体最高最低温度有效性数值通过温度传感器检测得到。

优选的，所述确定出当前的放电电流控制模式具体为，当SOC和单体最高最低电压都有有效时，控制模式为0，该模式为默认模式；当SOC信号无效，单体电压最高最低信号有效时，控制模式为1；当SOC信号有效，单体最高最低电压信号无效时，控制模式为2；当SOC信号和单体最高最低电压信号都无效时，控制模式为3。

优选的，通过查表以得到不同控制模式下初始电流值具体包括，当控制模式为0时，基于三因素查表获得，当控制模式为1时，基于单体最高最低电压和单体最高最低温度查表获得；当控制模式为2时，基于SOC和单体最高最低温度查表获得；当控制模式为3时，基于单体最高最低温度获得，其中，所述三因素为SOC、电压以及温度。

优选的，所述特定故障为单体过压或者总电压过压。

优选的，所述增益系数的计算方式为：将电池充电至总电压过压，然后在25摄氏度环境下以设定的放电电流90A进行放电，直至电池总电压正常，记录过程时间，基于四种级别故障设置放电目标时间，若设定电流放电时间过大，则增加该电流，反之减小该电流，最终可以获得一个目标时间内将电池拉回到正常工作状态的放电电流，该电流除以90A以获得放电增益系数。

优选的，四种级别故障对应增益系数分别为，故障等级为0时，增益系数为1；故障等级为1时，增益系数为1.05；故障等级为2时，增益系数为1.1；故障等级为3时，增益系数为1.2；故障等级为4时，增益系数为1.3。

优选的，所述实际电流值通过霍尔电流传感器获得。

根据本发明的又一实施例，本发明还提出了一种新能源汽车行驶放电电流计算装置，所述装置包括，

识别模块，用于识别SOC有效值、单体最高最低电压有效值以及温度有效值；

处理模块，用于确定出当前的放电电流控制模式，并通过查表以得到不同控制模式下初始电流值；

计算模块，用于将初始电流值乘以特定故障下的增益系数得到期望电流，基于当前实际电流值、期望电流与当前实际电流的电流差值，进行PID闭环控制，获得最终放电电流。

优选的，所述装置还包括，

SOC计算模块，用于通过安时法、开路电压法或者卡尔曼滤波算法估算得到SOC有效性数值；

电压传感器，用于检测单体最高最低电压有效性数值；

温度传感器，用于检测单体最高最低温度有效性数值；

故障检测模块，用于检测单体过压或者总电压过压；

霍尔电流传感器，用于获取实际电流值。

本发明的有益效果：通过多因素控制，更精确的计算放电电流；有效提升电流计算的安全性，在SOC信号或者单体最高最低电压信号失效时依旧能够较为准确的计算出放电电流；特定故障下，通过增大放电电流达到加速故障消除的效果；放电电流在整个控制过程中闭环控制，防止了电流的阶跃和跳变。

附图说明

图1为本发明提出的放电电流计算方法流程图；

图2为本发明提出的放电电流计算方法中PID闭环控制示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的电动车辆放电电流计算方法及装置。

图1为本发明实施例提供的一种新能源汽车放电电流计算方法示意图，如图1所示，该计算方法主要包括如下步骤：

对电池的荷电状态SOC以及单体电池最高最低电压进行有效性识别，以确定出当前的放电电流控制模式，通过查表以得到不同控制模式下初始电流值；所述初始电流值乘以特定故障下的增益系数得到期望电流，基于当前实际电流值、期望电流与当前实际电流的电流差值，进行PID闭环控制，获得最终放电电流。

根据本发明的实施例，上述步骤中，对电池的荷电状态SOC以及单体电池最高最低电压进行有效性识别，具体包括了如下内容，如图1所示，信号源进行多种信号的输入以及最终放电电流的获取，SOC有效性来源于SOC计算模块，通过SOC计算模块估算出SOC数值，估算算法包括安时法、开路电压法或者卡尔曼滤波算法，具体估算算法内容在此不做赘述，也不做限制，单体最高最低电压有效性来源于电压传感器，单体最高最低温度来源于温度传感器，单体电压过高和总压过高来源于故障检测模块，实际电流来源于霍尔电流传感器。

在本发明中，电压传感器、温度传感器、故障检测模块以及霍尔电流传感器进行相应的设置，采集电压、温度以及电流，并通过故障检测模块进行故障检测，其中，特定故障为单体过压或者总电压过压。具体检测方式在本发明中不做限制，实现相应的采集、检测功能即可。

通过查表以得到不同控制模式下初始电流值具体包括，当控制模式为0时，基于三因素查表获得，当控制模式为1时，基于单体最高最低电压和单体最高最低温度查表获得；当控制模式为2时，基于SOC和单体最高最低温度查表获得；当控制模式为3时，基于单体最高最低温度获得，其中，所述三因素为SOC、电压以及温度。这些查表数值均源于台架测试获得，同时，在本发明中采用PID闭环控制，其中，P、I、D项系数也是由台架试验获得如图2所示。具体内容如表1所示：

表1三因素对应关系表

在本实施例中，本发明的放电电流控制模式具体为，当SOC和单体最高最低电压都有有效时，控制模式为0，该模式为默认模式；当SOC信号无效，单体电压最高最低信号有效时，控制模式为1；当SOC信号有效，单体最高最低电压信号无效时，控制模式为2；当SOC信号和单体最高最低电压信号都无效时，控制模式为3。

所述增益系数的计算方式为：将电池充电至总电压过压，然后在25摄氏度环境下以设定的放电电流90A进行放电，直至电池总电压正常，记录过程时间，基于四种级别故障设置放电目标时间，若设定电流放电时间过大，则增加该电流，反之减小该电流，最终可以获得一个目标时间内将电池拉回到正常工作状态的放电电流，该电流除以90A以获得放电增益系数。

举例来说，四级故障目标时间为5分钟，若该设定电流放电时间过大，则增加该电流，反之减小该电流。最终可以获得一个5分钟内能够将电池拉回到正常工作状态的放电电流，该电流除以90获得的就是放电增益系数。三级故障目标时间7分钟，二级故障目标时间10分钟，一级故障15分钟。方法相同，不再重复。

根据上述内容，在本发明的实施例中，四种级别故障对应增益系数分别为，故障等级为0时，增益系数为1；故障等级为1时，增益系数为1.05；故障等级为2时，增益系数为1.1；故障等级为3时，增益系数为1.2；故障等级为4时，增益系数为1.3。

根据本发明的又一实施例，本发明还提出了一种新能源汽车行驶放电电流计算装置，所述装置包括，

识别模块，用于识别SOC有效值、单体最高最低电压有效值以及温度有效值；

处理模块，用于确定出当前的放电电流控制模式，并通过查表以得到不同控制模式下初始电流值；

计算模块，用于将初始电流值乘以特定故障下的增益系数得到期望电流，基于当前实际电流值、期望电流与当前实际电流的电流差值，进行PID闭环控制，获得最终放电电流。

优选的，所述装置还包括，

SOC计算模块，用于通过安时法、开路电压法或者卡尔曼滤波算法估算得到SOC有效性数值；

电压传感器，用于检测单体最高最低电压有效性数值；

温度传感器，用于检测单体最高最低温度有效性数值；

故障检测模块，用于检测单体过压或者总电压过压；

霍尔电流传感器，用于获取实际电流值。

本发明实施例提供的放电电流计算方法及装置，基于三个因素(SOC,单体最高最低电压和温度)进行放电电流控制，在单体最高最低电压或是SOC异常时能够排除干扰正确进行放电电流控制，针对总电压过大和单体电压过高的故障进行放电电流增益，快速降低总电压和单体电压，使其回归正常工作状态，电流变化采用闭环控制，整个电流变化过程可控。

对于本领域技术人员而言，显然本发明实施例不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明实施例的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明实施例。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明实施例的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明实施例内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统、装置或终端权利要求中陈述的多个单元、模块或装置也可以由同一个单元、模块或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

最后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。