CN111845447B - 电池安全控制方法及其模拟控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电动汽车技术领域，特别涉及一种电池安全控制方法及其模拟控制装置。该控制方法针对动力电池的工作状态对车辆行为进行适应性调整，能有效保证电池安全，保障用户的行车安全。该模拟控制装置能够在不同工况下模拟驾驶行为，及时了解动力电池的工作性能及状态，便于高效率地优化电池管理策略、提升车辆性能，保障用户的行车安全。

Description

电池安全控制方法及其模拟控制装置
技术领域
本发明属于电动汽车技术领域，特别涉及一种电池安全控制方法及其模拟控制装置。
背景技术
动力电池是电动汽车的主要动力来源。动力电池的放电特征会随着温度环境的改变而变化。为了提升动力电池的工作效率，延长动力电池的续航里程，保障行车安全，通常需要在车辆开发过程中设计并优化动力电池管理策略。然而车辆开发的周期长、变量多，针对每种开发方案分别制造样车进行调校及评估的成本高、效率低，而且难以保障试验人员的安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能高效调校车辆、保障行车安全的电池安全控制方法及其模拟控制装置。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种电池安全控制方法，当动力电池内电池组温度在设定的阈值范围内时，电池管理单元输出电池工作正常信号，电机控制器根据整车控制单元输出的指令信号控制电机工作；当动力电池内电池组温度超出设定的阈值范围时，电池管理单元输出电池工作异常信号，电机控制器在整车控制单元输出的指令信号的基础上，调整电机的输入功率，直至动力电池恢复正常工作状态。
本方法针对动力电池的工作状态，对车辆行为进行适应性调整，从而有效保证电池安全，保障用户的行车安全。
一种电池的模拟控制装置，包括动力电池和驾驶模拟控制单元，电池管理单元与动力电池电连接，采集动力电池的工作状态，并将其转化为电机控制器可识别的信号，驾驶模拟控制单元与整车控制单元电连接，整车控制单元采集驾驶模拟控制单元的驾驶行为，将其转换成指令信号，电机控制器与电池管理单元、整车控制单元、电机电连接，电机控制器根据动力电池的工作状态信号和指令信号，控制电机产生驱动或刹车行为。
采用本装置在不同工况下模拟驾驶行为，便能快速、有效地了解动力电池的工作性能及状态，为优化电池管理策略、提升车辆性能提供可靠依据。
附图说明
下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1、2是本发明的示意图。
图中：10.动力电池，20.电池管理单元，21.温度监测单元，22.电流监测单元，30.电机控制器，40.电机，50.整车控制单元，60.驾驶模拟控制单元，70.汽车模拟单元，80.电池温度调节控制器，90.电池调温单元。
具体实施方式
下面结合附图，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说明。
一种电池安全控制方法，当动力电池10内电池组温度在设定的阈值范围内时，电池管理单元20输出电池工作正常信号，电机控制器30根据整车控制单元50输出的指令信号控制电机40工作；当动力电池10内电池组温度超出设定的阈值范围时，电池管理单元20输出电池工作异常信号，电机控制器30在整车控制单元50输出的指令信号的基础上，调整电机40的输入功率。以动力电池10内电池组的温度为判断标准，通过调整电机40的输入功率，来调整动力电池10的放电电流，进而保证动力电池10的安全工作。
其中，调整电机40输入功率时，可以采用直接将电机40的输入功率调整为设定值，也可以在电机40目前输入功率的基础上，逐步降低，每次降低输入功率后，监测动力电池10温度变化一定时长后，再判断维持该输入功率或进一步降低电机40的输入功率。
具体的，当动力电池10内电池组温度超出设定的阈值范围且动力电池10的最大放电电流大于限定值时，电机控制器30降低电机40的输入功率，待动力电池10的最大放电电流小于限定值时，电机控制器30维持该输入功率。当动力电池10内电池组温度超出设定的阈值范围且动力电池10的最大放电电流小于等于限定值时，电机控制器30维持电机40的输入功率或将电机40的输入功率降为设定值，该设定值应该根据电池模拟控制试验的结果调整取值。
动力电池10的固有属性包括低温极限值、高温极限值和最大放电电流极限值。本实施例中，动力电池10的电池组温度的阈值范围中，温度值从低到高包括低温临界值、低温工作值、高温工作值、高温临界值，其中，低温临界值高于低温极限值、高温临界值低于高温极限值。动力电池10最大放电电流的限定值小于其极限值。
动力电池10的低温临界值、高温临界值、最大放电电流限定值和电机40输入功率的设定值，应当根据试验调整优化。
优选方案为，当动力电池10内电池组温度超出临界值时，将电机40的输入功率调整为设定值；当动力电池10内电池组温度超出工作值范围并在临界值范围内时，电机40的输入功率采用逐步降低的方式调整。
由于动力电池10的工作效率受温度影响大，当动力电池10内电池组温度超出设定的阈值范围时，电池温度调节控制器80控制电池调温单元90制冷或加热以调节动力电池10内部温度，直至该温度恢复至阈值范围内。当动力电池10内电池组温度位于设定的阈值范围时，电池温度调节控制器80接收整车控制单元50发出的指令信号，控制电池调温单元90维持动力电池10的工作温度。
一种用于优化前述电池安全控制方法的电池的模拟控制装置，包括动力电池10和驾驶模拟控制单元60。电池管理单元20与动力电池10电连接，采集动力电池10的工作状态，并将其转化为电机控制器30可识别的信号。驾驶模拟控制单元60与整车控制单元50电连接，整车控制单元50采集驾驶模拟控制单元60的驾驶行为，将其转换成指令信号。电机控制器30与电池管理单元20、整车控制单元50、电机40电连接，电机控制器30根据动力电池10的工作状态信号和指令信号，控制电机40产生驱动或刹车行为。
采用本装置进行循环工况测试，驾驶模拟控制单元60模拟用户的驾驶行为，便能根据本装置有效识别动力电池在各工况下的工作状态，从而可靠预测、评估车辆的性能，为优化电池管理策略、提升车辆性能提供可靠依据。
为充分了解动力电池10的工作状态，保证电池安全，电池管理单元20包括用于监测动力电池10内电池组温度的温度监测单元21和用于监测动力电池10放电电流的电流监测单元22。
为进一步提升动力电池10的用电效率，在动力电池10外侧或在动力电池10的电池组之间设置电池调温单元90，再结合电池管理单元20，使动力电池10维持高效工作状态。动力电池10连接有电池调温单元90，电池温度调节控制器80与电池调温单元90、电池管理单元20、整车控制单元50电连接，电池温度调节控制器80根据电池管理单元20反馈的动力电池10工作状态信号，控制电池调温单元90的调温行为。
汽车模拟单元70作为负载与电机40连接，汽车模拟单元70提供的电机负载包括汽车自重、载荷及行驶阻力。这样在采用本装置进行模拟控制试验时，获得的模拟行驶速度与车辆的实际行驶速度将更加吻合，对车辆性能的评估更加准确可靠。
当车辆配置发生调整时，调整本装置中对应的部件及参数，便能快速、准确地重新评估动力电池10及车辆性能，缩短开发周期，降低开发成本。
采用本模拟控制装置进行试验时，试验人员先设定动力电池10工作温度阈值的初始范围、动力电池10最大放电电流限定值和电机40的输入功率设定值的初始数值。然后在不同环境温度下分别进行标准循环工况测试，监测并记录动力电池10的温度和放电电流大小，得到每种工况下动力电池10的温度及放电电流模型，并据此调整前述设定值。

Claims (6)

1.一种电池安全控制方法，其特征在于：
当动力电池(10)内电池组温度在设定的阈值范围内时，电池管理单元(20)输出电池工作正常信号，电机控制器(30)根据整车控制单元(50)输出的指令信号控制电机(40)工作；
当动力电池(10)内电池组温度超出设定的阈值范围且动力电池(10)的最大放电电流大于限定值时，电机控制器(30)降低电机(40)的输入功率；待动力电池(10)的最大放电电流小于等于限定值时，电机控制器(30)维持该输入功率或将电机(40)的输入功率降为设定值；
动力电池(10)的电池组温度的阈值范围中，温度值从低到高包括低温临界值、低温工作值、高温工作值、高温临界值，当动力电池(10)内电池组温度超出临界值时，将电机(40)的输入功率调整为设定值；当动力电池(10)内电池组温度超出工作值范围并在临界值范围内时，电机(40)的输入功率采用逐步降低的方式调整，即每次降低输入功率后，监测动力电池(10)温度变化一定时长，再判断维持该输入功率或进一步降低电机(40)的输入功率。
2.根据权利要求1所述的电池安全控制方法，其特征在于：当动力电池(10)内电池组温度超出设定的阈值范围时，电池温度调节控制器(80)控制电池调温单元(90)制冷或加热以调节动力电池(10)内部温度，直至该温度恢复至阈值范围内；
当动力电池(10)内电池组温度位于设定的阈值范围时，电池温度调节控制器(80)接收整车控制单元(50)发出的指令信号，控制电池调温单元(90)维持动力电池(10)处于工作温度。
3.一种用于优化权利要求2所述的电池安全控制方法的电池的模拟控制装置，其特征在于：包括动力电池(10)和驾驶模拟控制单元(60)，
电池管理单元(20)与动力电池(10)电连接，采集动力电池(10)的工作状态，并将其转化为电机控制器(30)可识别的信号，
驾驶模拟控制单元(60)与整车控制单元(50)电连接，整车控制单元(50)采集驾驶模拟控制单元(60)的驾驶行为，将其转换成指令信号，
电机控制器(30)与电池管理单元(20)、整车控制单元(50)、电机(40)电连接，电机控制器(30)根据动力电池(10)的工作状态信号和指令信号，控制电机(40)产生驱动或刹车行为。
4.根据权利要求3所述的电池的模拟控制装置，其特征在于：电池管理单元(20)包括用于监测动力电池(10)内电池组温度的温度监测单元(21)；电池管理单元(20)包括用于监测动力电池(10)放电电流的电流监测单元(22)。
5.根据权利要求4所述的电池的模拟控制装置，其特征在于：动力电池(10)连接有电池调温单元(90)，电池温度调节控制器(80)与电池调温单元(90)、电池管理单元(20)、整车控制单元(50)电连接，电池温度调节控制器(80)根据电池管理单元(20)反馈的动力电池(10)工作状态信号，控制电池调温单元(90)的调温行为。
6.根据权利要求5所述的电池的模拟控制装置，其特征在于：汽车模拟单元(70)作为负载与电机(40)连接，汽车模拟单元(70)提供的电机负载包括汽车自重、载荷及行驶阻力。
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