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CN115009027A - 一种纯电动汽车低电量上下电控制方法 - Google Patents

一种纯电动汽车低电量上下电控制方法 Download PDF

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CN115009027A CN202210741063.7A CN202210741063A CN115009027A CN 115009027 A CN115009027 A CN 115009027A CN 202210741063 A CN202210741063 A CN 202210741063A CN 115009027 A CN115009027 A CN 115009027A
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李冬洪
李涛
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Chery New Energy Automobile Co Ltd
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Chery Commercial Vehicle Anhui Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种纯电动汽车低电量上下电控制方法，动力电池管理系统在单体电压值接近于放电截止电压时，发送主动下电请求给VCU；VCU通过判断BMS的请求，向BMS发送不允许上电指令或下电指令，车辆熄火，并提示驾驶员：车辆动力电池的电量不足。采用上述技术方案，防止在仪表报动力电池故障，影响驾驶体验；避免车辆过低电量行驶对动力电池造成的损害。

Description

一种纯电动汽车低电量上下电控制方法
技术领域
本发明属于新能源汽车动力系统控制的技术领域，特别涉及一种纯电动汽车低电量上下电控制方法。
背景技术
近年来随着国家对新能源汽车的大力支持，特别是给予各类优惠政策，纯电动汽车以其低价格、无污染、使用成本低等优势，逐渐占领了部分传统汽车的市场。而动力电池作为纯电动汽车的“发动机”，是纯电动汽车行驶的唯一动力源，所以保护动力电池，防止在使用过程中过充、过放，是新能源汽车开发的重中之重。
现有技术中的纯电动汽车，在电量较低时，仪表会有对应的提示驾驶员电池电量不足信息，但如果此时驾驶员充电条件不满足，未找到可用充电桩或在去往充电桩的路上，驾驶员有继续驾驶车辆的需求，会导致动力电池单体电压降至截止电压之下，从而对电池造成不可逆的损害，影响容量和寿命。
在低电量行驶过程中，会存在过放的情况，同时单体电压值低于故障策略层截止电压值时，动力电池会出现过放和报动力电池三级故障。动力电池管理系统(BMS)判断检测单体电压值低于故障策略层截止电压值并报动力电池三级故障时，仪表点亮动力电池故障灯、整车故障灯，造成驾驶员误解发生整车故障，影响驾驶体验。
发明内容
本发明提供一种纯电动汽车低电量上下电控制方法，其目的是避免车辆过低电量行驶对动力电池造成的损害。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
本发明的纯电动汽车低电量上下电控制方法，纯电动汽车的动力电池管理系统在低电量时对单体电压进行真实的检测；所述的动力电池管理系统在单体电压值接近于放电截止电压时，发送主动下电请求给整车控制器；整车控制器通过判断动力电池管理系统的请求，向动力电池管理系统发送不允许上电指令或下电指令，车辆熄火，并提示驾驶员：车辆动力电池的电量不足。
一、在车辆处于低压状态时，所述的控制方法的步骤为：
1)、动力电池管理系统计算动力电池的SOC值，设定低电量值SOC低；
动力电池管理系统根据安时积分法，计算当前实际SOC实际，当SOC实际低于SOC低时，仪表发出文字和声音，提示驾驶员动力电池的电量不足；
2)、采集动力电池温度、电压数据，设定电池欠压值；
动力电池管理系统采集电芯温度传感器发送的温度值和单体电压值，根据T-R二维表，计算出真实电压值；根据电池物理特性和实验结果，设定温度值大于T警时，最低单体电压欠压值为U警1；设定温度值小于等于T警时，最低单体电压欠压值为U警2；当单体电压值低于设定电压值时，动力电池管理系统报故障；
3)、动力电池管理系统判断当前动力电池的SOC、电池最低温度、最低单体电压，启动车辆；
3.1)、若SOC＞SOC低：
动力电池管理系统发送下高压请求状态为否；整车控制器判断满足上高压条件后，发送允许上高压指令；动力电池管理系统接收到上高压指令后，闭合主负继电器、预充继电器；预充完成后，闭合主正继电器，断开预充继电器，向整车控制器反馈动力电池管理系统状态ready；
3.2)、若SOC≤SOC低：
3.2.1)、若当前动力电池最低温度高于T警，且动力电池管理系统检测单体最低电压值小于等于(U警1+0.2)V，保持有效时间t秒后，动力电池管理系统发送下高压请求为是，整车控制器接收到动力电池管理系统的下高压请求后，向动力电池管理系统发送禁止上高压指令，车辆不允许启动；
3.2.2)、若当前动力电池最低温度低于等于T警，且动力电池管理系统检测单体最低电压值小于等于(U警1+0.2)V，保持有效时间t秒后，动力电池管理系统发送下高压请求为否，整车控制器判断当前满足上电条件时，向动力电池管理系统发送上高压指令，车辆启动。
二、在车辆处于高压状态时，所述的控制方法的步骤为：
1)、动力电池管理系统计算动力电池的SOC值，设定低电量值SOC低；
动力电池管理系统根据安时积分法，计算当前实际SOC实际，当SOC实际低于SOC低时，仪表发出文字和声音，提示驾驶员动力电池的电量不足；
2)、采集动力电池温度、电压数据，设定电池欠压值；
动力电池管理系统采集电芯温度传感器发送的温度值和单体电压值，根据T-R二维表，计算出真实电压值，根据电池物理特性和实验结果，设定温度值大于T警时，最低单体电压欠压值为U警1，设定温度值小于等于T警时，最低单体电压欠压值为U警2，当单体电压值低于设定电压值时，动力电池管理系统报故障；
3)、动力电池管理系统判断当前动力电池的SOC、电池最低温度、最低单体电压，启动车辆；
3.1)、若SOC＞SOC低：
动力电池管理系统发送下高压请求状态为否，整车控制器判断满足上高压条件后，发送允许上高压指令，动力电池管理系统接收到上高压指令后，闭合主负继电器、预充继电器；预充完成后闭合主正继电器，断开预充继电器，向整车控制器反馈动力电池管理系统状态ready。
3.2)、若SOC≤SOC低：
3.2.1)、若当前动力电池最低温度高于T警，且动力电池管理系统检测单体最低电压值小于等于(U警1+0.1)V，保持有效时间t秒后，动力电池管理系统发送下高压请求为是，整车控制器接收到动力电池管理系统的下高压请求后，向动力电池管理系统发送禁止上高压指令，请求电机扭矩为零，动力电池管理系统接收到整车控制器的禁止上高压指令，断开主正继电器、主负继电器。
3.2.2)、若当前动力电池最低温度低于等于T警，且动力电池管理系统检测单体最低电压值小于等于(U警1+0.1)V，保持有效时间t秒后，动力电池管理系统发送下高压请求为是；整车控制器接收到动力电池管理系统的下高压请求后，向动力电池管理系统发送禁止上高压指令，请求电机扭矩为零，动力电池管理系统接收到整车控制器的禁止上高压指令，断开主正继电器、主负继电器。
本发明采用上述技术方案，BMS在动力电池电量低的情况下，通过检测电池温度、电流，根据T-R表计算出电池真实的单体电压；当单体电压快接近于设定的截止电压时，BMS发送下电请求，VCU通过判断BMS的请求，发送不允许上电指令或下电指令，并提示驾驶员车辆电量不足，防止在仪表报动力电池故障，影响驾驶体验；避免车辆过低电量行驶对动力电池造成的损害。
附图说明
附图所示内容及图中的标记简要说明如下：
图1为本发明的纯电动汽车低压状态的低电量上电的流程图；
图2为本发明的纯电动汽车高压状态的低电量下电的流程图；
图3为本发明的动力电池控制的电路原理图。
图中标记为：
BMS、动力电池管理系统，VCU、整车控制器。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1、图2所示本发明的技术方案，为一种纯电动汽车低电量上下电控制方法，是低电量上下电控制方法。本发明所要解决的技术问题是在低电量行驶过程中，会存在过放的情况，同时单体电压值低于故障策略层截止电压值时，动力电池会出现过放和报动力电池三级故障，仪表报整车故障灯。
图3是本发明的动力电池控制的电路原理图。其中，主正继电器、主负继电器是动力电池后面的两个开关，通过闭合这两个继电器，给整车车辆通电。预充继电器闭合，可以对动力电池进行预充电。
BMS三级故障有很多判断条件，比如：热失控、过压、欠压，行业里都有做，只是不同的车因为搭载电池不一样，达到这个故障的判断阈值不一样。本发明中的故障一般为三级故障，当单体电压低于某个值后就会报这个故障。
为了解决现有技术存在的问题并克服其缺陷，实现避免车辆过低电量行驶对动力电池造成的损害的发明目的，本发明采取的技术方案为：
如图1、图2所示，本发明的纯电动汽车低电量上下电控制方法是：纯电动汽车的动力电池管理系统(BMS)在低电量时对单体电压进行真实的检测；所述的动力电池管理系统在单体电压值接近于放电截止电压时，发送主动下电请求给整车控制器(VCU)；整车控制器通过判断动力电池管理系统的请求，向动力电池管理系统发送不允许上电指令或下电指令，车辆熄火，并提示驾驶员：车辆动力电池的电量不足。
本发明的有益效果是：结合现有的BMS在电池电量低的情况下，通过检测电池温度、电流，根据T-R表计算出电池真实的单体电压，当单体电压快接近于设定的截止电压时，BMS发送下电请求，VCU通过判断BMS的请求，发送不允许上电指令或下电指令，并提示驾驶员车辆电量不足，防止在仪表报动力电池故障灯，影响驾驶体验。
本发明的电动汽车低电量主动上下电策略包括以下步骤：
一、车辆处于低压状态，如图1所示：
1、BMS计算SOC值，设定低电量值SOC低为5％；
BMS根据安时积分法计算当前实际SOC实际，当SOC实际低于SOC低时，仪表发出文字和声音，提示驾驶员电池电量不足；
2、采集电池温度、电压，设定电池欠压值；
BMS采集电芯温度传感器发送的温度值和单体电压值，根据T-R二维表，计算出真实电压值，根据电池物理特性和实验结果，设定温度值大于T警时，最低单体电压欠压值为U警1，设定温度值小于等于T警时，最低单体电压欠压值为U警2，当单体电压值低于设定电压值时，BMS报三级故障。
以磷酸铁锂电池为例，T警＝0℃，单体电压欠压值U警1＝2.5V，单体电压欠压值U警2＝2.0V；
3、BMS判断当前SOC、电池最低温度、最低单体电压，启动车辆；
3.1若SOC＞5％，BMS发送下高压请求状态为否，VCU判断满足上高压条件后，发送允许上高压指令，BMS接收到上高压指令后，闭合主负继电器、预充继电器，预充完成后闭合主正继电器，断开预充继电器，反馈BMS状态ready。
3.2、若SOC≤5％；
3.2.1、若当前电池最低温度大于0℃，且BMS检测单体最低电压值小于等于2.7V，保持有效时间5秒后，BMS发送下高压请求为是，VCU接收到BMS的下高压请求后，发送禁止上高压指令，车辆不允许启动；
3.2.2、若当前电池最低温度小于等于0℃，且BMS检测单体最低电压值小于等于2.7V，保持有效时间5秒后，BMS发送下高压请求为否，VCU判断当前满足上电条件时，发送上高压指令，车辆启动。
二、车辆处于高压状态，如图2所示：
1、BMS计算SOC值，设定低电量值SOC低；
BMS根据安时积分法计算当前实际SOC实际，当SOC实际低于SOC低时，仪表发出文字和声音，提示驾驶员电池电量不足；
2、采集电池温度、电压，设定电池欠压值；
BMS采集电芯温度传感器发送的温度值和单体电压值，根据T-R二维表，计算出真实电压值；根据电池物理特性和实验结果，设定温度值大于T警时，最低单体电压欠压值为U警1，设定温度值小于等于T警时，最低单体电压欠压值为U警2，当单体电压值低于设定电压值时，BMS报三级故障。
以磷酸铁锂电池为例，T警＝0℃，单体电压欠压值U警1＝2.5V，单体电压欠压值U警2＝2.0V；
3、BMS判断当前SOC、电池最低温度、最低单体电压，启动车辆；
3.1、若SOC＞5％，BMS发送下高压请求状态为否，VCU判断满足上高压条件后，发送允许上高压指令，BMS接收到上高压指令后，闭合主负继电器、预充继电器；预充完成后，闭合主正继电器，断开预充继电器，反馈BMS状态ready。
3.2、若SOC≤5％；
3.2.1、若当前电池最低温度大于0℃，且BMS检测单体最低电压值小于等于2.6V，保持有效时间5秒后，BMS发送下高压请求为是，VCU接收到BMS的下高压请求后，发送禁止上高压指令，请求电机扭矩为零，BMS接收到VCU的禁止上高压指令，断开主正继电器、主负继电器。
3.2.2、若当前电池最低温度小于等于0℃，且BMS检测单体最低电压值小于等于2.6V，保持有效时间5秒后，BMS发送下高压请求为是，VCU接收到BMS的下高压请求后，发送禁止上高压指令，请求电机扭矩为零，BMS接收到VCU的禁止上高压指令，断开主正继电器、主负继电器。
以上所述的单体电池电压：新能源车辆的动力电池包是由几十个小电池经过串联、并联组成的，单体电池电压是指这里面小电池的电压，三元锂电池单体标称电压是3.7V，磷酸铁锂电池单体标称电压是3.2V。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种纯电动汽车低电量上下电控制方法，纯电动汽车的动力电池管理系统(BMS)在低电量时对单体电压进行真实的检测，其特征在于：所述的动力电池管理系统在单体电压值接近于放电截止电压时，发送主动下电请求给整车控制器(VCU)；整车控制器(VCU)通过判断动力电池管理系统(BMS)的请求，向动力电池管理系统(BMS)发送不允许上电指令或下电指令，车辆熄火，并提示驾驶员：车辆动力电池的电量不足。
2.按照权利要求1所述的纯电动汽车低电量上下电控制方法，其特征在于：在车辆处于低压状态时，所述的控制方法的步骤为：
1)、动力电池管理系统(BMS)计算动力电池的SOC值，设定低电量值SOC低；当SOC实际低于SOC低时，提示驾驶员动力电池的电量不足；
2)、采集动力电池温度、电压数据，设定电池欠压值；当单体电压值低于设定电压值时，动力电池管理系统(BMS)报故障；
3)、动力电池管理系统(BMS)判断当前动力电池的SOC、电池最低温度、最低单体电压，启动车辆；
3.1)、若SOC＞SOC低：
动力电池管理系统(BMS)发送下高压请求状态为否；整车控制器(VCU)判断满足上高压条件后，发送允许上高压指令；动力电池管理系统(BMS)接收到上高压指令后，闭合主负继电器、预充继电器；预充完成后，闭合主正继电器，断开预充继电器，向整车控制器(VCU)反馈动力电池管理系统(BMS)状态ready；
3.2)、若SOC≤SOC低：
3.2.1)、若当前动力电池最低温度高于T警，且动力电池管理系统(BMS)检测单体最低电压值小于等于(U警1+0.2)V，保持有效时间t秒后，动力电池管理系统(BMS)发送下高压请求为是，整车控制器(VCU)接收到动力电池管理系统(BMS)的下高压请求后，向动力电池管理系统(BMS)发送禁止上高压指令，车辆不允许启动；
3.2.2)、若当前动力电池最低温度低于等于T警，且动力电池管理系统(BMS)检测单体最低电压值小于等于(U警1+0.2)V，保持有效时间t秒后，动力电池管理系统(BMS)发送下高压请求为否，整车控制器(VCU)判断当前满足上电条件时，向动力电池管理系统(BMS)发送上高压指令，车辆启动。
3.按照权利要求2所述的纯电动汽车低电量上下电控制方法，其特征在于：在所述的1)中，动力电池管理系统(BMS)根据安时积分法，计算当前实际SOC实际；当SOC实际低于SOC低时，仪表发出文字和声音，提示驾驶员动力电池的电量不足。
4.按照权利要求2所述的纯电动汽车低电量上下电控制方法，其特征在于：在所述的2)中，动力电池管理系统(BMS)采集电芯温度传感器发送的温度值和单体电压值，根据T-R二维表，计算出真实电压值；根据电池物理特性和实验结果，设定温度值大于T警时，最低单体电压欠压值为U警1；设定温度值小于等于T警时，最低单体电压欠压值为U警2；当单体电压值低于设定电压值时，动力电池管理系统(BMS)报故障。
5.按照权利要求1所述的纯电动汽车低电量上下电控制方法，其特征在于：在车辆处于高压状态时，所述的控制方法的步骤为：
1)、动力电池管理系统(BMS)计算动力电池的SOC值，设定低电量值SOC低；当SOC实际低于SOC低时，提示驾驶员动力电池的电量不足；
2)、采集动力电池温度、电压数据，设定电池欠压值；当单体电压值低于设定电压值时，动力电池管理系统(BMS)报故障；
3)、动力电池管理系统(BMS)判断当前动力电池的SOC、电池最低温度、最低单体电压，启动车辆；
3.1)、若SOC＞SOC低：
动力电池管理系统(BMS)发送下高压请求状态为否，整车控制器(VCU)判断满足上高压条件后，发送允许上高压指令，动力电池管理系统(BMS)接收到上高压指令后，闭合主负继电器、预充继电器；预充完成后闭合主正继电器，断开预充继电器，向整车控制器(VCU)反馈动力电池管理系统(BMS)状态ready。
3.2)、若SOC≤SOC低：
3.2.1)、若当前动力电池最低温度高于T警，且动力电池管理系统(BMS)检测单体最低电压值小于等于(U警1+0.1)V，保持有效时间t秒后，动力电池管理系统(BMS)发送下高压请求为是，整车控制器(VCU)接收到动力电池管理系统(BMS)的下高压请求后，向动力电池管理系统(BMS)发送禁止上高压指令，请求电机扭矩为零，动力电池管理系统(BMS)接收到整车控制器(VCU)的禁止上高压指令，断开主正继电器、主负继电器。
3.2.2)、若当前动力电池最低温度低于等于T警，且动力电池管理系统(BMS)检测单体最低电压值小于等于(U警1+0.1)V，保持有效时间t秒后，动力电池管理系统(BMS)发送下高压请求为是；整车控制器(VCU)接收到动力电池管理系统(BMS)的下高压请求后，向动力电池管理系统(BMS)发送禁止上高压指令，请求电机扭矩为零，动力电池管理系统(BMS)接收到整车控制器(VCU)的禁止上高压指令，断开主正继电器、主负继电器。
6.按照权利要求1所述的纯电动汽车低电量上下电控制方法，其特征在于：在所述的1)中，动力电池管理系统(BMS)根据安时积分法，计算当前实际SOC实际；当SOC实际低于SOC低时，仪表发出文字和声音，提示驾驶员动力电池的电量不足。
7.按照权利要求1所述的纯电动汽车低电量上下电控制方法，其特征在于：在所述的2)中，动力电池管理系统(BMS)采集电芯温度传感器发送的温度值和单体电压值，根据T-R二维表，计算出真实电压值，根据电池物理特性和实验结果，设定温度值大于T警时，最低单体电压欠压值为U警1，设定温度值小于等于T警时，最低单体电压欠压值为U警2，当单体电压值低于设定电压值时，动力电池管理系统(BMS)报故障。
8.按照权利要求2或5所述的纯电动汽车低电量上下电控制方法，其特征在于：所设定的低电量值SOC低为5％。
9.按照权利要求1所述的纯电动汽车低电量上下电控制方法，其特征在于：所述的纯电动汽车的动力电池包是由数十个小电池经过串联、并联组成的；所述的单体电压是指其中的小电池的电压。
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