CN106990805A - 动态电流控制方法和*** - Google Patents

Abstract

本发明属于电流控制领域，具体提供一种动态电流控制方法和***。本发明旨在解决现有电池电流超限的预警方法不能在电池电流严重超出阈值时及时作出预警并采取相应措施进而影响电池寿命的问题。为此目的，本发明的方法包括以下步骤：获取控制对象的实时电流值；当所述实时电流值超出电流阈值时，计算所述实时电流值与所述电流阈值的差值；计算所述差值对时间的积分；根据所述积分的结果判断所述控制对象的电流是否超限。通过本发明的方法能够准确地判断出超过电流阈值的电流的累积量短时间内是否超过积分阈值，进而及时采取相应的措施使实时电流值降低，从而保护电池不受浪涌电流的损害，延长了电池的使用寿命。

Description

动态电流控制方法和***

技术领域

本发明属于电流控制领域，具体提供一种动态电流控制方法和***。

背景技术

在新能源电动汽车的电池管理***中，当***长时间以大于当前电池所允许的最大充放电电流充放电时，会严重损害电池寿命，严重时甚至会造成电池包短路起火等危险，因此需要对电池***的充放电电流进行监测并在超过允许值时预警。

在现有技术中，通常采用超出电流阈值一段时间的预警机制对电池***进行预警，具体为当电池***电流值(各种超限电流值)超过设定值一段时间之后，对电池***预警。但是，该预警机制往往在电流严重超出阈值(例如负载发生短路时)时不能及时预警，导致瞬时浪涌电流对电池造成不可逆的损害，严重影响电池的使用寿命。

相应地，本领域需要一种新的电池电流超限预警方法来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有电池电流超限的预警方法不能在电池电流严重超出阈值时及时作出预警并采取相应措施进而影响电池寿命的问题，本发明提供了一种动态电流控制方法，该方法包括以下步骤：获取控制对象的实时电流值；当所述实时电流值超出电流阈值时，计算所述实时电流值与所述电流阈值的差值；计算所述差值对时间的积分；根据所述积分的结果判断所述控制对象的电流是否超限。

在上述方法的优选技术方案中，“根据所述积分的结果判断所述控制对象的电流是否超限”的步骤进一步包括：将所述积分的结果与积分阈值进行比较；当所述积分的结果超出所述积分阈值时，判定所述控制对象的电流超限。

在上述方法的优选技术方案中，所述方法还包括：当判定所述控制对象的电流超限时，采取控制措施，使所述实时电流值降低，直至所述积分的结果为零。

在上述方法的优选技术方案中，所述控制对象是电池，所述“获取控制对象的实时电流值”的步骤进一步包括：获取所述电池的实时充电电流值或实时放电电流值。

在上述方法的优选技术方案中，所述电池是电动汽车的动力电池。

在上述方法的优选技术方案中，所述方法还包括：当所述实时电流值超出所述电流阈值时，计算所述实时电流值超出所述电流阈值的持续累积时间；以及当所述积分的结果没有超出所述积分阈值但所述持续累积时间超出时间阈值时，采取控制措施，使所述实时电流值降低，直至所述积分的结果为零。

在另一方面，本发明提供了一种动态电流控制***，***包括：电流采集装置，其用于采集控制对象的实时电流值；控制器，其与所述电流采集装置通信并且能够接收所述电流采集装置发送的所述实时电流值，当所述电流采集装置采集到的实时电流值超出电流阈值时，所述控制器执行下列操作：计算所述实时电流值与所述电流阈值的差值；计算所述差值对时间的积分；以及根据所述积分的结果判断所述控制对象的电流是否超限。

在上述***的优选技术方案中，所述控制器通过执行下列操作来判断所述控制对象的电流是否超限：将所述积分的结果与积分阈值进行比较；当所述积分的结果超出所述积分阈值时，判定所述控制对象的电流超限。

在上述***的优选技术方案中，当判定所述控制对象的电流超限时，所述控制器还能够采取控制措施，使所述实时电流值降低，直至所述积分的结果为零。

在上述***的优选技术方案中，所述控制对象是电池，所述实时电流值包括所述电池的实时充电电流值或实时放电电流值。

在上述***的优选技术方案中，所述电池是电动汽车的动力电池。

在上述***的优选技术方案中，当所述实时电流值超出所述电流阈值时，所述控制器还能够计算所述实时电流值超出所述电流阈值的持续累积时间；并且当所述积分的结果没有超出所述积分阈值但所述持续累积时间超出时间阈值时，所述控制器还能够采取控制措施，使所述实时电流值降低，直至所述积分的结果为零。

本领域技术人员能够理解的是，在本发明的优选技术方案中，当控制对象的实时电流超出电流阈值时，计算该实时电流与电流阈值之间的差值，并将该差值对时间进行积分，当积分结果超过积分阈值时，判定控制对象的电流超限，进而采取控制措施使实时电流值降低，直至积分的结果为零。进一步，在控制对象的实时电流超出电流阈值的同时，开始计算该实时电流超出电流阈值的持续累积时间，并且当所述积分结果尚未超出积分阈值而持续累积时间超出时间阈值时，也采取控制措施，使实时电流值降低，直至积分的结果为零。

由此可见，本发明的方法能够对电池起到双重保护作用，即通过本发明的方法能够准确地判断出超过电流阈值的电流的累积量短时间内是否超过积分阈值，以及准确地判断出超过电流阈值的电流是否超过时间阈值，从而在任一条件满足时都采取相应的措施使实时电流值降低，不但避免了瞬时大电流对控制对象的损害，同时也避免了长时间持续超出电流阈值的情形对控制对象的性能造成的不利影响，延长了控制对象(电池)的使用寿命。

方案1、一种动态电流控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

获取控制对象的实时电流值；

当所述实时电流值超出电流阈值时，计算所述实时电流值与所述电流阈值的差值；

计算所述差值对时间的积分；

根据所述积分的结果判断所述控制对象的电流是否超限。

方案2、根据方案1所述的动态电流控制方法，其特征在于，“根据所述积分的结果判断所述控制对象的电流是否超限”的步骤进一步包括：

将所述积分的结果与积分阈值进行比较；

当所述积分的结果超出所述积分阈值时，判定所述控制对象的电流超限。

方案3、根据方案2所述的动态电流控制方法，其特征在于，所述方法还包括：当判定所述控制对象的电流超限时，采取控制措施，使所述实时电流值降低，直至所述积分的结果为零。

方案4、根据方案3所述的动态电流控制方法，其特征在于，所述控制对象是电池，所述“获取控制对象的实时电流值”的步骤进一步包括：获取所述电池的实时充电电流值或实时放电电流值。

方案5、根据方案4所述的动态电流控制方法，其特征在于，所述电池是电动汽车的动力电池。

方案6、根据方案2至5中任一项所述的动态电流控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述实时电流值超出所述电流阈值时，计算所述实时电流值超出所述电流阈值的持续累积时间；以及

当所述积分的结果没有超出所述积分阈值但所述持续累积时间超出时间阈值时，采取控制措施，使所述实时电流值降低，直至所述积分的结果为零。

方案7、一种动态电流控制***，其特征在于，所述***包括：

电流采集装置，其用于采集控制对象的实时电流值；

控制器，其与所述电流采集装置通信并且能够接收所述电流采集装置发送的所述实时电流值，

当所述电流采集装置采集到的实时电流值超出电流阈值时，所述控制器执行下列操作：计算所述实时电流值与所述电流阈值的差值；计算所述差值对时间的积分；以及根据所述积分的结果判断所述控制对象的电流是否超限。

方案8、根据方案7所述的动态电流控制***，其特征在于，所述控制器通过执行下列操作来判断所述控制对象的电流是否超限：

将所述积分的结果与积分阈值进行比较；

当所述积分的结果超出所述积分阈值时，判定所述控制对象的电流超限。

方案9、根据方案8所述的动态电流控制***，其特征在于，当判定所述控制对象的电流超限时，所述控制器还能够采取控制措施，使所述实时电流值降低，直至所述积分的结果为零。

方案10、根据方案9所述的动态电流控制***，其特征在于，所述控制对象是电池，所述实时电流值包括所述电池的实时充电电流值或实时放电电流值。

方案11、根据方案10所述的动态电流控制***，其特征在于，所述电池是电动汽车的动力电池。

方案12、根据方案8至11中任一项所述的动态电流控制***，其特征在于，当所述实时电流值超出所述电流阈值时，所述控制器还能够计算所述实时电流值超出所述电流阈值的持续累积时间；并且

当所述积分的结果没有超出所述积分阈值但所述持续累积时间超出时间阈值时，所述控制器还能够采取控制措施，使所述实时电流值降低，直至所述积分的结果为零。

附图说明

图1是本发明的动态电流控制方法的步骤流程图；

图2是根据本发明的方法基于电流积分阈值判断电流超限的第一示意图；

图3是根据本发明的方法基于电流积分阈值循环判断电流超限的第二示意图；

图4是根据本发明的方法判断电流超限时电流积分阈值先于时间阈值的示意图；

图5是根据本发明的方法判断电流超限时时间阈值先于电流积分阈值的示意图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非用于限制本发明的保护范围。例如，虽然说明书是以电池的放电进行举例说明的，但是很明显本发明的方法同样适用于电池的充电过程以及其他对象的电流控制，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。这种控制对象的调整并没有改变本发明的基本原理，因此都将落入本发明的保护范围之内。

如图1所示，本发明的动态电流控制方法包括：步骤S100，获取控制对象的实时电流值；步骤S200，当实时电流值超出电流阈值时，计算实时电流值与电流阈值的差值，并选择性地计算实时电流值超出电流阈值的持续累积时间；步骤S300，计算该差值对时间的积分，根据积分的结果判断控制对象的电流是否超限；并且根据持续累积时间判断控制对象的电流是否超限。

具体地，以电池放电为例，在步骤S100中，通过电流采集装置(例如霍尔电流传感器、罗柯夫斯基电流传感器等)获取电池的实时放电电流值，即电流随时间变化的实时值。作为示例，所述电池是电动汽车的动力电池，或者本领域技术人员也可以根据需要将本发明的动态电流控制方法应用于其他种类的电池，例如手机充电宝。此外，电流采集装置并不限于上面列举的类型，只要能实时采集电池的放电电流值，其可以采用任何适当的形式。

具体地，在步骤S200中，首先，获取电流阈值，用以评判步骤S100中获得的实时放电电流(为了方便叙述下文将实时放电电流简称为实时电流)是否超限，影响电池的使用寿命。该电流阈值可通过反复试验或数学建模来获取，或者也可以由用户根据需要自行设定。然后，当实时电流值超出电流阈值时，计算该实时电流值与电流阈值的差值。同时，当实时电流值超出电流阈值时，本发明的方法还计算实时电流值超出电流阈值的持续累积时间。如上文所述，两种方式并驾齐驱的益处是，既避免了瞬时大电流的损害，也避免了电流长时间微量超限造成的损害。

具体地，在步骤S300中，一方面，将在步骤S200获得的差值对时间进行积分。然后，根据积分结果判断电流是否超限。当积分的结果超出电流的积分阈值时，判定电流超限；当积分的结果未超出电流的积分阈值时，判定电流未超限。进一步，当电流超限时，采取控制措施使实时电流值降低，直至积分的结果为零。该控制措施具体可以是，通过设置在电池管理***中的控制器或专用控制器使实时电流值降低。当然，根据具体应用场景的需要，该控制措施也可以是其他任何适当的形式，只要能够使实时电流值降低即可。

另一方面，在积分的结果尚未超出积分阈值但持续累积时间已经超出时间阈值时，本发明的方法也采取控制措施使实时电流值降低，直至积分的结果为零。同理，该控制措施具体也可以是任何适当的形式，只要能够使实时电流值降低即可，例如通过设置在电池管理***中的控制器或专用控制器使实时电流值降低。

与上述电流阈值类似，所述时间阈值和电流积分阈值可通过反复实验或数学建模来获得，也可以由用户根据需要自行设定。所述阈值的获取方式不应对本发明的保护范围构成任何限制。

本领域技术人员能够理解的是，本发明的方法能够对电池起到双重保护作用。具体地，通过计算实时电流值与电流阈值的差值，并将该差值对时间积分的结果与积分阈值进行比较的方法(判断方式一)能够在实时电流值(电流较大时)超过电流阈值时向电池管理***反馈电流超限信号，使电流降低，防止大电流长时间超限(时间阈值内)影响电池寿命；通过计算实时电流值超出电流阈值的持续累积时间，并将持续累积时间与时间阈值进行比较的方法(判断方式二)能够在实时电流值(电流较小时)超过电流阈值时及时向电池管理***反馈电流超限信号，使电流降低，防止电池内部的化学材料因电流长时间超限而发生实质性劣变，进而影响电池寿命。

下面结合图2至图5对本发明的动态电流控制方法做举例说明。

对于判断方式一，如图2所示，具体地，在图2中P(时刻A与时刻B之间的网格阴影面积)为当前动态测量电流所允许的积分阈值，阴影面积δS1为超出电流阈值(图2中“阈值”)的实时电流值与电流阈值之间的电流差值对时间的积分，计作正积分即δS1＞0。阴影面积δS2为未达到电流阈值(图2中“阈值”)的实时电流值与电流阈值之间的电流差值对时间的积分，计作负积分即δS2＜0。其中，电流阈值可通过反复试验或数学建模来获得，或者由用户自行设定；积分阈值P是电池电芯短时间(例如20S)内充放电时所能允许的最大容量变化量，与电流阈值类似，其可通过反复试验或数学建模来获得，或者由用户自行设定。

继续参阅图2，δS＝δS1+δS2，δS＝∫(实时电流值–电流阈值)dt。进一步，当实时电流值大于电流阈值时，即δS＝δS1≥P时(如图2中时刻B)，判定电流超限，控制器控制电池的放电实时电流值减小到电流阈值以下，直至δS＝0。

如图3所示，在时刻A时实时电流值超过电流阈值，开始对电流差值进行积分运算。到达时刻B时，δS＝δS1＝P，随着时间的延续δS＝δS1将会大于P，所以在时刻B处判定电流超限，由控制器降低电池的放电电流值。在时刻C时，δS＝δS1+δS2＝0，即在时刻A与时刻C之间的阴影部分面积能够相互抵消，此时δS不再进行积分计算，其值为0。直至实时电流值再次超过电流阈值时，δS再重新开始计算。

继续参阅图3，在时刻D时，实时电流值再次达到电流阈值，此时δS＝δS3重新开始积分计算。从图3中很明显可以看出，虽然在时刻E时δS尚未超过积分阈值P，但是实时电流值就开始降低，该情况是由于电池输出电流需求(电池服务对象的需求功率)降低所造成。由于在该种情况时，δS尚未达到积分阈值P，所以本领域技术人员也可以在实时电流值低于电流阈值时，便对δS进行归零处理，直至实时电流值再次超过电流阈值时再对δS进行积分运算。或者本领域技术人员也可以根据需要对δS做其他处理，只要不会对实时电流值再次超过电流阈值时的积分运算结果δS造成影响即可。

下面通过比较图4和图5来说明本发明的控制方式。如图4所示，在时刻B(时段δt内)的δS＝δS1＝P，并且实时电流值超出电流阈值的持续累计时间未达到时间阈值T。所以，此时通过电流阈值积分来判定电流超限(即判断方式一)，控制器控制输出电流降低直至δS＝0。或者，也可以在实时电流值低于电流阈值时就对δS进行归零处理，直至实时电流值再次超出电流阈值再对δS进行积分运算。

下面参阅图5，如图5所示，虽然在时刻A和时刻B之间(时段T内)的δS＝δS1＜P，但是实时电流值超出电流阈值的持续累计时间已达到并超过时间阈值T。所以此时通过时间阈值T判定电流超限(即判断方式二)，控制器控制输出电流降低直至δS＝0。类似地，也可以在实时电流值低于电流阈值时就对δS进行归零处理，直至实时电流值再次超出电流阈值再对δS进行积分运算。

本领域技术人员能够理解的是，图2至图5中所示并非仅限于上述的电池放电，其还可以是电池充电。进一步，实时电流值的大小的控制并非仅限于电池管理***，还可以是其他专用控制***或装置。更进一步，电流的服务对象也不仅限于电池，还可以是其他对电流有要求的***或装置，例如，电机、PLC等。

综上所述，通过本发明的方法能够对电池起到双重的保护，即通过本发明的方法能够准确地判断出超过电流阈值的实时电流值的累积量短时间内是否超过积分阈值，以及准确地判断出超过电流阈值的实时电流值长时间内是否超过时间阈值，进而采取相应的措施使实时电流值降低，从而保护了电池，延长了电池的使用寿命。

此外，尽管附图中没有示出，本发明还提供一种动态电流控制***。该***主要包括电流采集装置和控制器。其中，电流采集装置用于采集电池的实时电流值，控制器能够与电流采集装置进行通信，控制器用于接收电流采集装置发送的实时电流值。进一步，控制器还能够执行下列操作：当电池的实时电流值大于电流阈值时，计算实时电流值与电流阈值之间的差值，并计算该差值对时间的积分；当积分结果超出电流的积分阈值时，判定电流超限，进而采取控制措施使电池的实时电流值降低，直至积分结果为零。另一方面，当电池的实时电流值大于电流阈值时，控制器还计算实时电流值超出电流阈值的持续累积时间；并且当积分结果未超出积分阈值但持续累积时间超出时间阈值时，判定电流超限，进而采取控制措施使电池的实时电流值降低，直至积分结果为零。

如上文中所述，该电流采集装置和控制器既可以通过现有***或装置来实现，也可以设置成专用的设备或装置，只要它们能彼此协作来完成上面所述的各种采集和控制操作即可。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动态电流控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

获取控制对象的实时电流值；

当所述实时电流值超出电流阈值时，计算所述实时电流值与所述电流阈值的差值；

计算所述差值对时间的积分；

根据所述积分的结果判断所述控制对象的电流是否超限。

2.根据权利要求1所述的动态电流控制方法，其特征在于，“根据所述积分的结果判断所述控制对象的电流是否超限”的步骤进一步包括：

将所述积分的结果与积分阈值进行比较；

当所述积分的结果超出所述积分阈值时，判定所述控制对象的电流超限。

3.根据权利要求2所述的动态电流控制方法，其特征在于，所述方法还包括：当判定所述控制对象的电流超限时，采取控制措施，使所述实时电流值降低，直至所述积分的结果为零。

4.根据权利要求3所述的动态电流控制方法，其特征在于，所述控制对象是电池，所述“获取控制对象的实时电流值”的步骤进一步包括：获取所述电池的实时充电电流值或实时放电电流值。

5.根据权利要求4所述的动态电流控制方法，其特征在于，所述电池是电动汽车的动力电池。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的动态电流控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述实时电流值超出所述电流阈值时，计算所述实时电流值超出所述电流阈值的持续累积时间；以及

当所述积分的结果没有超出所述积分阈值但所述持续累积时间超出时间阈值时，采取控制措施，使所述实时电流值降低，直至所述积分的结果为零。

7.一种动态电流控制***，其特征在于，所述***包括：

电流采集装置，其用于采集控制对象的实时电流值；

控制器，其与所述电流采集装置通信并且能够接收所述电流采集装置发送的所述实时电流值，

当所述电流采集装置采集到的实时电流值超出电流阈值时，所述控制器执行下列操作：计算所述实时电流值与所述电流阈值的差值；计算所述差值对时间的积分；以及根据所述积分的结果判断所述控制对象的电流是否超限。

8.根据权利要求7所述的动态电流控制***，其特征在于，所述控制器通过执行下列操作来判断所述控制对象的电流是否超限：

将所述积分的结果与积分阈值进行比较；

当所述积分的结果超出所述积分阈值时，判定所述控制对象的电流超限。

9.根据权利要求8所述的动态电流控制***，其特征在于，当判定所述控制对象的电流超限时，所述控制器还能够采取控制措施，使所述实时电流值降低，直至所述积分的结果为零。

10.根据权利要求9所述的动态电流控制***，其特征在于，所述控制对象是电池，所述实时电流值包括所述电池的实时充电电流值或实时放电电流值。