具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同的对象,而不是用于描述特定顺序。本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本发明实施例中,直流充电时为了兼顾充电效率以及充电安全,将充电的过程分割成多个充电阶段,进一步地通常会根据电池电量在不同的阶段采用不同的充电电流,所以充电时间也就是这些不同阶段的充电时间之和,那么将电池的电量从0充至100%所需要的充电时间具体可以表示为:
其中,T完全充电表示将电池的电量从0充至100%所需要的充电时间;
Rdn为第n个充电阶段需向电池充电的充电安时数;
In为第n个充电阶段请求向电池充电的请求电流;
RdAh为电池额定容量;
ΔSOC阶段n为第n个充电阶段的荷电状态值,通常由该阶段的上限荷电状态减去下限荷电状态获得;
下面为一个电池充电电流表的示例,其中第一行为各个充电阶段并且以核电状态值的区间来表示,第一列为电池温度区间(单位:摄氏度),除了第一行与第一列之外的每一行与每一列的交叉处表示该电池温度区间下的该充电阶段的请求充电电流(单位:安)。
电池充电电流表
|
0-50% |
50%-60% |
60%-70% |
70%-80% |
80%-90% |
90%-100% |
-20≤Temp<-10 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
10 |
-10≤Temp<0 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
10 |
0≤Temp<5 |
60 |
60 |
60 |
60 |
60 |
10 |
10≤Temp<20 |
80 |
80 |
80 |
80 |
80 |
10 |
20≤Temp<45 |
150 |
130 |
120 |
110 |
100 |
20 |
45≤Temp<55 |
80 |
80 |
80 |
80 |
80 |
20 |
55≤Temp<60 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
根据以上方法计算获得的T完全充电时间单位为小时,后续根据处理或者显示的需要,也可以将时间单位转化为分钟或者秒。在本发明实施例中,若无特殊说明的情况下,计算得到的时间单位通常都为小时。
实际充电时,通常当前的安时数不为0,目标电量可能也不是100%,那么实际计算充电时间的方式可以具体表示为:
T正常充电=T当前+T后续
其中,
Rdc为当前充电阶段需向电池充电的充电安时数;
Iavg为当前充电阶段请求向电池充电的平均电流;
Rdln为后续第n个充电阶段需向电池充电的充电安时数;
Iln为后续第n个充电阶段请求向电池充电的请求电流;
RdAh为电池额定容量;
ΔSOC后续n为后续第n个充电阶段的荷电状态值,通常由该阶段的上限荷电状态减去下限荷电状态获得。
以上是理想状态下的充电时间计算方式,而实际上充电时会遇到多种不同的情况都会对充电时间造成影响。在本发明实施例中会先获取充电模式,之后根据所述充电模式对所述Rdc、Iavg、Rdln、Iln中的至少一项进行调整,以下分别说明:
情况一:充电桩功率不足模式下的直流充电剩余时间估算
在此种模式,充电桩输出功率无法满足电池管理***请求的充电电流,具体的表现例如可以是:在充电过程中的至少一个阶段,所述Iavg或Iln大于Imax,所述Imax为充电桩最大输出电流;那么实际计算充电剩余时间时,就应当将阶段充电请求电流与充电桩可以提供的最大输出电流进行比较,若超过充电桩可以提供的电流,那么就按照充电桩可以提供的电流作为实际充电电流;
此种情况下的参数调整包括:
将所述Iavg调整为Iavg1,所述Iavg1具体为:
Iavg1=min(Iavg,Imax);
将所述Iln调整为Iln1,所述Iln1具体为:
Iln1=min(Iln,Imax)
其中,所述Imax为充电桩最大输出电流;
min(Iavg,Imax)为Iavg与Imax两者中的数值较小值;
min(Iln,Imax)为Iln与Imax两者中的数值较小值;
所述充电剩余时间具体可以表示为:
T功率不足=T当前+T后续
情况二:充电桩输出功率动态变化模式下直流充电剩余时间估算
在此种模式下,充电桩输出功率处于变化状态,且持续时间不定,那么为了更准确的计算充电剩余时间,在本发明实施例中,先获得充电桩平均电流,之后再根据充电桩平均电流计算充电剩余时间,具体地,可以通过以下方式获得充电桩平均电流:
在充电过程中,当Ip–M1>I1的状态持续时间超过T1时,获取T1时间段内的充电桩平均电流值作为充电桩平均电流Iavgpret;
其中,Ip为BMS(电池管理***,BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)请求的充电电流,M1为充电桩电流,I1为预设的第一电流阈值,T1为预设的第一时间阈值;
所述动态变化模式具体为:充电过程中出现Ip–M1>I1的状态持续时间超过T1时的状态;
此种模式下的参数调整包括:
将Iln调整为Iln2,所述Iln2具体获取方法为:
Iln2=min(Iln,Iavgpret);
其中,所述Iavgpret为充电桩平均电流值;
此种模式下的充电剩余时间可以具体表示为:
T功率变化=T当前+T后续
情况三:故障模式时直流充电剩余时间估算:
在本发明实施例中,故障模式下通常可以充电,但是会限制充电电流,具体包括但不限于以下情形中的至少一种:
1、电池单体电压严重过低(例如正常使用最低阈值为2.5,实际电压小于2.5V);
2、电池单体压差过大(例如压差超过300mv);
3、电池温度过高故障(例如温度超过50℃);
4、电池温差过大(例如温差超过10℃);
5、BDU(Battery Disconnect Unit,电池包断路单元)内部快充连接器过温一级故障(例如超过130℃);
6、MSD(Manual Service Disconnect,手动维护开关)过温一级故障(例如超过120℃);
7、充电口插座过温故障(例如超过85℃);
8、电流传感器零漂过大故障;
9、温度断线轻微故障(例如断了一根采样线);
10、单体电压断线轻微故障(例如断了一根采样线);
11、绝缘过低一级故障;
在此种模式下,充电桩输出功率可能是可以满足BMS请求的充电电流的,此时由于BMS故障,充电电流将按照一定的比例进行限制,此种情况下的参数调整包括:
将所述Iavg调整为Iavg3,所述Iavg3具体为:
Iavg3=min(Iavg,Imax);
将所述Iln调整为Iln3,所述Iln3具体为:
Iln3=min(Iln,Imax)*AddCf;
其中,所述Imax为充电桩最大输出电流;
min(Iavg,Imax)为Iavg与Imax两者中的数值较小值;
min(Iln,Imax)为Iln与Imax两者中的数值较小值;
AddCf为故障调整系数;
此种情况下的充电剩余时间可以具体表示为:
T故障=T当前+T后续
情况四:大功率负载模式时直流充电剩余时间估算
通常情况下,大功率负载例如可以包括空调,充电过程中开启大功率负载的情况例如可以是用户的车内温度与用户想要的温度差距过大,空调需要大功率运行。
当开启了大功率负载后,直接的变化包括车辆从充电桩处获取的安时数变大了,增加的部分即为大功率负载需要消耗的部分;除此之外,在大功率负载开启的各个充电阶段中,BMS请求的充电电流也会变大,增加的部分即为大功率负载的工作电流。
根据以上的说明,此种模式下的参数调整包括:
将Rdc调整为Rdcs,所述Rdcs具体为:
Rdcs=Rdc+HVLoadAh;
其中,所述HVLoadAh为充电过程中所述大功率负载需要的安时数;另外,此种情况下假设充电开始时的当前阶段需要开启大功率负载;
将开启大功率负载的后续阶段的Rdln调整为Rdlns,所述Rdlns具体为:
Rdlns=Rdln+HVLoadAh;
将开启大功率负载的后续阶段的Iln调整为Ilns,所述Ilns具体为:
Ilns=Iln+Iload;
所述Iload为所述大功率负载的工作电流。
此种模式下的充电剩余时间可以具体表示为:
T开启负载=T当前+T后续
其中,
表示开启大功率负载阶段的各个后续阶段的充电时间之和,
表示不开启大功率负载的各个后续阶段的充电时间之和。
若充电桩最大输出电流Imax可以满足各个充电阶段的充电请求电流,那么实际上开启大功率负载对充电剩余时间并不能有明显的影响,但是实际充电过程中,常常是开启大功率负载的同时仍然存在其他特殊的充电状态,以下分别进行说明。
子情况A:大功率负载模式且同时存在功率不足模式;
此种情况下的参数调整包括:
将Rdc调整为Rdc4,所述Rdc4具体为:
Rdc4=Rdc+HVLoadAh;
其中,所述HVLoadAh为充电过程中大功率负载需要的安时数;
将开启大功率负载阶段的Rdln调整为Rdln4,所述Rdln4具体为:
将Rdln4=Rdln+HVLoadAh;
将所述Iavg调整为Iavg4,所述Iavg4具体为:
Iavg4=min((Iavg+Iload1),Imax);
将开启大功率负载阶段的所述Iln调整为Iln4,所述Iln4具体为:
Iln4=min((Iln+Iload1),Imax)
其中,所述Imax为充电桩最大输出电流;所述Iload1为所述大功率负载的工作电流;
min((Iavg+Iload1),Imax)为(Iavg+Iload1)与Imax两者中的数值较小值;
min((Iln+Iload1),Imax)为(Iln+Iload1)与Imax两者中的数值较小值;
所述大功率负载模式且同时存在功率不足模式具体为:车辆开启了大功率负载,且,在充电过程中的至少一个阶段,所述(Iavg+Iload1)或(Iln+Iload1)大于Imax。
此种情况下的充电剩余时间可以具体表示为:
T开启负载且功率不足=T当前+T后续
其中,
表示开启大功率负载阶段的各个后续阶段的充电时间之和,
表示不开启大功率负载的各个后续阶段的充电时间之和。
进一步地,下面以大功率负载具体为空调为例进行说明:
假设电池当前SOC为0%,进入充电中,当充电电流稳定下来,BMS请求的充电电流为150A,BMS检测电池实际充电电流为99A,充电桩配置参数(充电桩最大输出电流Imax)为100A,电池的充电电流表如下表:
电池充电电流表
|
0-50% |
50%-60% |
60%-70% |
70%-80% |
80%-90% |
90%-100% |
-20≤Temp<-10 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
10 |
-10≤Temp<0 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
10 |
0≤Temp<5 |
60 |
60 |
60 |
60 |
60 |
10 |
10≤Temp<20 |
80 |
80 |
80 |
80 |
80 |
10 |
20≤Temp<45 |
150 |
130 |
120 |
110 |
100 |
20 |
45≤Temp<55 |
80 |
80 |
80 |
80 |
80 |
20 |
55≤Temp<60 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
其中第一行为各个充电阶段并且以SOC值的区间来表示,第一列为电池温度区间(单位:摄氏度),除了第一行与第一列之外的每一行与每一列的交叉处表示该电池温度区间下的该充电阶段的请求充电电流(单位:安)
假设当前车内温度(InCarT)为35℃,空调目标温度(ACPTargetT)为25℃,预先测试标定获取的温降速率DownTSp(min/℃)为0.025h/℃,车外温度(OutCarT)为35℃,空调开启的时间间隔PeriodT为0.25h,空调开启时的平均电流HVLoadAh为10A,当检测室内温度高于外部温度(ACPReStartT)3℃重新启动大功率冷却,则充电剩余时间计算方式为:
A、首先,通过充电电流表可以找出“阶段请求充电电流加上空调开启平均电流≥Imax”的阶段,即“电池允许充电电流+负载消耗电流>充电桩的输出能力”,这部分负载消耗电流需当作电池安时来计算充电剩余时间,通过本表可以查到即SOC 0-90%部分,在此部分开启负载后充电剩余时间估算会受影响;
B、计算将车内温度降至目标温度所需的时间(FirstClT):
FirstClT=(InCarT-ACPTargetT)*DownTSp=0.25h
C、计算由于目标温度与室外温度有差别,后续再启动空调的时间(ACPThoux):
D、空调总启动时间=0.4h
E、累计影响的安时数=0.4*10=4AH
F、根据上述确定的影响范围SOC(0-90%)与负载需要的安时数计算充电剩余时间:
T开启负载且功率不足=T当前+T后续
T开启负载且功率不足=T当前+T后续=1.532
T功率不足=T当前+T后续
T功率不足=T当前+T后续
=0.516+1.016
=1.532
子情况B:大功率负载模式且同时存在动态变化模式:
在此种状态时,充电桩输出功率处于变化状态,且持续时间不定,那么为了更准确的计算充电剩余时间,在本发明实施例中,先获得充电桩平均电流,之后再根据充电桩平均电流计算充电剩余时间,具体地,可以通过以下方式获得充电桩平均电流:
在充电过程中,当Ip–M1>I1的状态持续时间超过T1时,获取T1时间段内的充电桩平均电流值作为充电桩平均电流Iavgpret;
其中,Ip为BMS请求的充电电流,M1为充电桩电流,I1为预设的第一电流阈值,T1为预设的第一时间阈值;
在上述状态的同时,开启了大功率负载,所以此种情况下的参数调整包括:
将Rdc调整为Rdc5,所述Rdc5具体为:
Rdc5=Rdc+HVLoadAh;
其中,所述HVLoadAh为充电过程中大功率负载需要的安时数;
将开启大功率负载阶段的Rdln调整为Rdln5,所述Rdln5具体为:
将Rdln5=Rdln+HVLoadAh;
将所述Iavg调整为Iavg5,所述Iavg5具体为:
Iavg5=min((Iavg+Iload1),Iavgpret);
将开启大功率负载阶段的所述Iln调整为Iln5,所述Iln5具体为:
Iln5=min((Iln+Iload1),Iavgpret)
其中,所述Iload1为所述大功率负载的工作电流;
min((Iavg+Iload1),Iavgpret)为(Iavg+Iload1)与Iavgpret两者中的数值较小值;
min((Iln+Iload1),Iavgpret)为(Iln+Iload1)与Iavgpret两者中的数值较小值;
此种情况下的充电剩余时间可以具体表示为:
T开启负载且功率动态变化=T当前+T后续
其中,
表示开启大功率负载阶段的各个后续阶段的充电时间之和,
表示不开启大功率负载的各个后续阶段的充电时间之和。
子情况C:大功率负载模式且同时存在故障模式:
此种情况下的参数调整包括:
将Rdc调整为Rdc6,所述Rdc6具体为:
Rdc6=Rdc+HVLoadAh;
其中,所述HVLoadAh为充电过程中大功率负载需要的安时数;
将开启大功率负载阶段的Rdln调整为Rdln6,所述Rdln6具体为:
将Rdln6=Rdln+HVLoadAh;
将所述Iavg调整为Iavg6,所述Iavg6具体为:
Iavg6=min((Iavg+Iload1),Imax);
将开启大功率负载阶段的所述Iln调整为Iln6,所述Iln6具体为:
Iln6=min((Iln+Iload1),Imax)*AddCf
其中,所述Imax为充电桩最大输出电流;所述Iload1为所述大功率负载的工作电流;所述AddCf为故障调整系数;
min((Iavg+Iload1),Imax)为(Iavg+Iload1)与Imax两者中的数值较小值;
min((Iln+Iload1),Imax)为(Iln+Iload1)与Imax两者中的数值较小值;
此种情况下的充电剩余时间可以具体表示为:
T开启负载且故障限制电流=T当前+T后续
其中,
表示开启大功率负载阶段的各个后续阶段的充电时间之和,
表示不开启大功率负载的各个后续阶段的充电时间之和。
本发明实施例除了提供了各种不同情形下的具体充电剩余时间计算方法,还提出了实际中多种情形可能同时存在时的充电剩余时间计算方法,如图1所示为本发明实施例公开的一种充电剩余时间计算方法的流程示意图,包括:
101、判断是否满足故障模式;
引起充电故障的原因有很多,发生充电故障后,通常会对充电电流按照一定比例进行限制;
也就是说相比于正常充电状态,在故障模式下计算充电剩余时间时会将充电电流按照一定比例进行调整;
101a、当在步骤101中判断得到当前充电模式为故障模式,则记录第一充电模式为故障模式;并转到步骤105;
102、当在步骤101中判断得到当前充电模式不是故障模式后,判断是否满足动态变化模式;
在动态变化模式时,充电桩输出功率处于变化状态,且持续时间不定;此时计算充电剩余时间时,将会参考一段时间内的平均充电电流调整实际的充电电流;
102a、当在步骤102中判断得到当前充电模式为动态变化模式,则记录第一充电模式为动态变化模式;并转到步骤105;
103、当在步骤102中判断得到当前充电模式不是动态变化模式后,判断是否满足功率不足模式;
在功率不足模式时,充电桩输出功率无法满足电池管理***请求的充电电流;那么实际计算充电时间时,就应当将阶段充电请求电流与充电桩可以提供的电流进行比较,若超过充电桩可以提供的电流,那么就按照充电桩可以提供的电流作为实际充电电流;
也就是说相比于正常充电状态,在功率不足模式下计算充电剩余时间时会将充电电流按照充电桩可以提供的电流进行调整;
103a、当在步骤103中判断得到当前充电模式为功率不足模式,则记录第一充电模式为功率不足模式;并转到步骤105;
104、当在步骤103中判断得到当前充电模式不是功率不足模式后,记录第一充电模式为正常模式;
常见的三种非正常充电模式即为故障模式、动态变化模式、功率不足模式,当通过前述步骤判断当前充电模式不属于这三种的任意一种,那么则认为当前为正常模式;
在正常模式下,通常按照需求的安时数以及请求的充电电流进行正常充电,计算充电剩余时间时也是根据需求的安时数以及请求的充电电流进行;
105、判断是否满足大功率负载模式;
通常情况下,大功率负载例如可以包括空调或者其他大功率用电器,充电过程中开启大功率负载的情况例如可以是用户的车内温度与用户想要的温度差距过大,空调需要大功率运行;
在这种状态下,充电需求的安时数以及请求的充电电流都会受到大功率负载的影响而需要进行调整,计算充电剩余时间时也是根据调整后的需求的安时数以及请求的充电电流进行;
105a、当在步骤105中判断得到当前充电模式为大功率负载模式,则记录第二充电模式为大功率负载模式;
106、当在步骤105中判断得到当前充电模式不是大功率负载模式后,记录第二充电模式为无大功率负载模式;
此种状态下即为没有大功率负载影响计算充电剩余时间;
107、根据记录的第一充电模式与第二充电模式计算充电剩余时间;
如前所述,第一充电模式为故障模式、动态变化模式、功率不足模式与正常模式中的一种,第二充电模式为大功率负载模式、无大功率负载模式中的一种,将会根据第一充电模式与第二充电模式来计算充电剩余时间;具体即为根据具体的第一充电模式以及第二充电模式来调整需求的安时数或者充电电流来计算充电剩余时间。
通过上述对本发明实施例的说明可以看出,在本发明实施例中针对多种不同的充电模式进行了识别,并且根据不同模式来调整参数计算充电剩余时间,这样使得充电剩余时间计算结果更准确;进一步地,根据不同模式(故障、动态变化、功率不足)对充电剩余时间的影响程度将其区分了优先级,顺序判断是否满足这些预设模式,优先判断则可能会优先作为模式判断结果,更好的提高了结果准确度;更进一步地,将大功率负载模式进行单独判断,使得充电模式的结果更加精细,大大提高了结果准确度。
对上述计算充电剩余时间的方法可以概括为:
顺序判断第一充电模式是否为故障模式、动态变化模式、功率不足模式;
若判断得到为上述故障模式、动态变化模式、功率不足模式中的任一种,则记录第一充电模式为上述判断得到的充电模式;
若判断得到不是上述故障模式、动态变化模式、功率不足模式中的任一种,则记录第一充电模式为正常模式;
判断是否满足大功率负载模式;
若判断得到为大功率负载模式,则记录第二充电模式为大功率负载模式;
若判断得到不是大功率负载模式,则记录第二充电模式为无大功率负载模式;
根据第一充电模式和第二充电模式计算充电剩余时间,其中,当第一充电模式包括故障模式、动态变化模式、功率不足模式中的任一种时,根据调整后的充电电流计算充电剩余时间;当第二充电模式包括大功率负载模式时,根据调整后的充电安时数与充电电流计算充电剩余时间。
通过上述方法流程的设计,首先,将故障模式、动态变化模式、功率不足模式、正常模式的优先级按照一定的顺序进行排序,优先级高的模式作为计算充电剩余时间的基础,更符合电池实际使用环境的要求,计算所得的剩余时间更符合真实情况;其次,将大功率负载模式作为必须判断是否参与计算的模式,使得计算结果更加准确,符合真实环境的要求。
本发明实施例还提出了一种充电剩余时间计算装置,如图2所示,为本发明实施例公开的一种充电剩余时间计算装置的模块示意图,所述充电的过程包括至少一个充电阶段,所述装置包括:
充电模式获取模块201,用于获取充电模式;
参数调整模块202,用于根据所述获取的充电模式,调整Rdc、Iavg、Rdln、Iln中的至少一项;
其中,
Rdc为当前充电阶段需向电池充电的充电安时数;
Iavg为当前充电阶段请求向电池充电的平均电流;
Rdln为后续第n个充电阶段需向电池充电的充电安时数;
Iln为后续第n个充电阶段请求向电池充电的请求电流;
充电剩余时间计算模块203,用于通过以下方式计算充电剩余时间:
其中,
T为所述充电剩余时间;
本发明实施例还公开一种计算机可读存储介质,其存储计算机程序,其中,该计算机程序使得计算机执行上述任意一种充电剩余时间计算方法。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,该程序可以存储于一计算机可读存储介质中,存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存储器(Random Access Memory,RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-only Memory,PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory,EPROM)、一次可编程只读存储器(One-time Programmable Read-Only Memory,OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrical ly-Erasable Programmable Read-Only Memory,EEPROM)、只读光盘(Compact Disc Read-Only Memory,CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。
以上对本发明实施例公开的一种充电剩余时间计算方法及装置、存储介质进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。