一種混合動(dòng)力汽車電池過充診斷方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及混合動(dòng)力汽車電池領(lǐng)域，尤其是涉及一種混合動(dòng)力汽車電池過充診斷 方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電池的過充電會(huì)嚴(yán)重影響電池的性能，縮短電池的使用壽命，甚至毀壞整個(gè)電池。 在恒流充放電過程中，可以用電壓或溫度的變化檢測電池的過充電狀況。
[0003] 混合動(dòng)力汽車電池工作環(huán)境惡劣，運(yùn)行工況復(fù)雜多變，電池需要頻繁的充放電，電 流變化劇烈，由此導(dǎo)致SOC估算不準(zhǔn)確，進(jìn)而可能會(huì)導(dǎo)致電池的過充電，如果不能及時(shí)檢 測，則容易出現(xiàn)冒煙、起火，對(duì)人身安全造成嚴(yán)重威脅。由于混合動(dòng)力汽車運(yùn)行過程中，電壓 變化劇烈，電池的過充電無法通過電壓變化判斷，而過充電過程中，溫度會(huì)快速上升，因此 可以通過溫升速率的變化進(jìn)行過充電的判斷。目前，電池的過充電判斷基本基于此方法進(jìn) 行診斷。
[0004] 目前的電池過充電診斷方法存在如下缺點(diǎn)：
[0005] (1)診斷的滯后性?，F(xiàn)有發(fā)明根據(jù)電池表面溫度的溫升速率來判斷電池的過充電， 當(dāng)電池溫升速率出現(xiàn)異常時(shí)，電池已出現(xiàn)較長時(shí)間的過充，且該方法無法診斷SOC過高故 障，因此無法在電池過充電之前診斷出故障信息。
[0006] (2)診斷的準(zhǔn)確性。在不同的工況下，電池的溫升速率不同，溫升速率作為電池過 充電判斷的條件，其具有一定的不確定性。例如，電池溫升速率的變化可能由于環(huán)境溫度的 變化引起的，或者由于長時(shí)間的大電流充電導(dǎo)致電池表面溫度的快速上升引起的。因此，這 些因素使電池過充的不準(zhǔn)確性增加。
[0007] (3)診斷閾值難以制定。在診斷過程中，需要制定具體的判斷閾值，即，判斷當(dāng)溫升 速率達(dá)到多少時(shí)，診斷為電池過充電。在不同的環(huán)境下，電池發(fā)生過充時(shí)的溫升速率不同。 診斷系統(tǒng)不可能考慮到所有的環(huán)境因素，因此診斷閾值很難確定，無法排除環(huán)境的影響。
[0008] 中華人民共和國國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局于2013年04月03日公開了公布號(hào)為 CN103022579A的專利文獻(xiàn)，名稱是用于防止電池過充電的裝置，此方案提供了一種電池模 塊，其中，電池被配置成層疊的，并且多個(gè)電池通過電極端子連接，固定桿設(shè)置在電池之間。 壓板安裝在固定桿上。為了提供適當(dāng)?shù)姆醋饔昧ΓO(shè)置在壓板的第二端的側(cè)面上的彈性部 件被安裝成提供彈性力給壓板。當(dāng)電池膨脹至預(yù)定壓力以上時(shí)，使壓板作蹺蹺板式轉(zhuǎn)動(dòng)，以 相應(yīng)地在電池內(nèi)的壓力超過預(yù)定閾值時(shí)切斷供給電池的電源。此方案收通過電池充電膨脹 來判斷過充電，受環(huán)境溫度影響非常大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的診斷電池過充電有滯后性、準(zhǔn)確性低、受環(huán) 境影響大等的技術(shù)問題，提供一種可以及時(shí)、準(zhǔn)確判斷電池是否過充、不受環(huán)境溫度變化的 影響的混合動(dòng)力汽車電池過充診斷方法及系統(tǒng)。
[0010] 本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：一種混合動(dòng)力汽 車電池過充診斷方法，包括以下步驟：
[0011] A、采樣單元采集電池的電流、電壓、內(nèi)部溫度、表面溫度和空氣溫度；
[0012] B、SOC計(jì)算單元根據(jù)電流、電壓和內(nèi)部溫度計(jì)算荷電狀態(tài)；荷電狀態(tài)（SOC)計(jì)算可 以通過時(shí)安積分法或者開路電壓法或這其他一些方法完成；
[0013] C、熱模型計(jì)算單元根據(jù)荷電狀態(tài)計(jì)算產(chǎn)熱量和散熱量，得到預(yù)測溫度和預(yù)測溫升 速率；
[0014] D、溫度計(jì)算單元計(jì)算內(nèi)部溫度和預(yù)測溫度的差值，如果實(shí)際溫度大于預(yù)測溫度且 差值大于溫差閾值，則進(jìn)入步驟E，否則判定電池正常，結(jié)束診斷過程；
[0015] E、溫度計(jì)算單元計(jì)算實(shí)際溫升速率，并計(jì)算實(shí)際溫升速率和預(yù)測溫升速率的差 值，如果實(shí)際溫升速率大于預(yù)測溫升速率且差值大于溫升差閾值，則判定電池處于過充狀 態(tài)；如果實(shí)際溫升速率與溫升差閾值之和小于或等于預(yù)測溫升速率，則判定電池荷電狀態(tài) 過高。
[0016] 作為優(yōu)選，所述步驟C具體為：
[0017] C1、通過查表法得到電池在當(dāng)前的內(nèi)部溫度和當(dāng)前荷電狀態(tài)下的直流內(nèi)阻r ;
[0018] C2、通過以下公式計(jì)算產(chǎn)熱量：
[0019] Qc= i 2r+ai
[0020] 式中，Q。為產(chǎn)熱量，i為電流，a為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；
[0021] C3、通過以下公式計(jì)算散熱量：
[0022] Qs= f(m) (Tw-Tf)A
[0023] 式中，Qs為散熱量，m為空氣流量，f(m)為換熱系數(shù)，Tw為電池表面溫度，T f為流過 電池表面的空氣溫度，A為換熱面積；
[0024] 預(yù)測溫度為
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種混合動(dòng)力汽車電池過充診斷方法，其特征在于，包括以下步驟： A、 采樣單元采集電池的電流、電壓、內(nèi)部溫度、表面溫度和空氣溫度； B、 SOC計(jì)算單元根據(jù)電流、電壓和內(nèi)部溫度計(jì)算荷電狀態(tài)； C、 熱模型計(jì)算單元根據(jù)荷電狀態(tài)計(jì)算產(chǎn)熱量和散熱量，得到預(yù)測溫度和預(yù)測溫升速 率； D、 溫度計(jì)算單元計(jì)算內(nèi)部溫度和預(yù)測溫度的差值，如果實(shí)際溫度大于預(yù)測溫度且差值 大于溫差閾值，則進(jìn)入步驟E，否則判定電池正常，結(jié)束診斷過程； E、 溫度計(jì)算單元計(jì)算實(shí)際溫升速率，并計(jì)算實(shí)際溫升速率和預(yù)測溫升速率的差值，如 果實(shí)際溫升速率大于預(yù)測溫升速率且差值大于溫升差閾值，則判定電池處于過充狀態(tài)；如 果實(shí)際溫升速率與溫升差閾值之和小于或等于預(yù)測溫升速率，則判定電池荷電狀態(tài)過高。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合動(dòng)力汽車電池過充診斷方法，其特征在于，所述步 驟C具體為： C1、通過查表法得到電池在當(dāng)前的內(nèi)部溫度和當(dāng)前荷電狀態(tài)下的直流內(nèi)阻r ; C2、通過以下公式計(jì)算產(chǎn)熱量： Qc= i 2r+ai 式中，Q。為產(chǎn)熱量，i為電流，a為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)； C3、通過以下公式計(jì)算散熱量： Qs= f(m) (Tw-Tf)A 式中，Qs為散熱量，m為空氣流量，f(m)為換熱系數(shù)，T w為電池表面溫度，T f為流過電池 表面的空氣溫度，A為換熱面積； 預(yù)測溫度為
式中，Tt為預(yù)測溫度，T ^為初始溫度，t為運(yùn)行時(shí)間，C為熱容系數(shù)； 預(yù)測溫升速率
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種混合動(dòng)力汽車電池過充診斷方法，其特征在于，當(dāng)判 定電池荷電狀態(tài)過高或者處于過充狀態(tài)時(shí)，電池過充診斷系統(tǒng)將故障信息通過CAN總線發(fā) 送給整車控制器。
4. 一種混合動(dòng)力汽車電池過充診斷系統(tǒng)，其特征在于，包括以下單元： 采樣單元，采集電池的電流、電壓、內(nèi)部溫度、表面溫度和空氣溫度； SOC計(jì)算單元，根據(jù)電流、電壓和內(nèi)部溫度計(jì)算荷電狀態(tài)； 熱模型計(jì)算單元，根據(jù)荷電狀態(tài)計(jì)算產(chǎn)熱量和散熱量，得到預(yù)測溫度和預(yù)測溫升速 率； 溫度計(jì)算單元，計(jì)算內(nèi)部溫度和預(yù)測溫度的差值，計(jì)算實(shí)際溫升速率，計(jì)算實(shí)際溫升速 率和預(yù)測溫升速率的差值； 診斷單元，根據(jù)內(nèi)部溫度和預(yù)測溫度的差值、實(shí)際溫升速率和預(yù)測溫升速率的差值來 判斷電池狀態(tài)，如果實(shí)際溫度和溫差閾值之和小于或等于預(yù)測溫度，則判定電池正常，結(jié)束 診斷過程；如果實(shí)際溫度大于預(yù)測溫度且差值大于溫差閾值則進(jìn)一步判斷：如果實(shí)際溫升 速率大于預(yù)測溫升速率且差值大于溫升差閾值，則判定電池處于過充狀態(tài)；如果實(shí)際溫升 速率與溫升差閾值之和小于或等于預(yù)測溫升速率，則判定電池荷電狀態(tài)過高；當(dāng)判定電池 處于過充狀態(tài)或電池荷電狀態(tài)過高時(shí)，將診斷結(jié)果通過CAN總線發(fā)送給整車控制器。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種混合動(dòng)力汽車電池過充診斷方法及系統(tǒng)，方法包括以下步驟：采樣單元采集電池的電流、電壓、內(nèi)部溫度、表面溫度和空氣溫度；SOC計(jì)算單元根據(jù)電流、電壓和內(nèi)部溫度計(jì)算荷電狀態(tài)；熱模型計(jì)算單元根據(jù)荷電狀態(tài)計(jì)算產(chǎn)熱量和散熱量，得到預(yù)測溫度和預(yù)測溫升速率；溫度計(jì)算單元計(jì)算內(nèi)部溫度和預(yù)測溫度的差值、實(shí)際溫升速率、實(shí)際溫升速率和預(yù)測溫升速率的差值，診斷單元根據(jù)內(nèi)部溫度和預(yù)測溫度的差值以及實(shí)際溫升速率和預(yù)測溫升速率的差值來判斷電池狀態(tài)。本方案可以及時(shí)、準(zhǔn)確判斷電池是否過充、不受環(huán)境溫度變化的影響，適用于所有的混合動(dòng)力汽車。
【IPC分類】G01R31-36
【公開號(hào)】CN104656026
【申請?zhí)枴緾N201410640884
【發(fā)明人】劉鵬, 朱建新, 儲(chǔ)愛華, 于海生, 馬智濤, 張彤, 王瑞平
【申請人】浙江吉利羅佑發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司, 濟(jì)南吉利汽車零部件有限公司, 湖南羅佑發(fā)動(dòng)機(jī)部件有限公司, 山東吉利變速器有限公司, 寧波上中下自動(dòng)變速器有限公司, 湖南吉盛國際動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)有限公司, 浙江吉利控股集團(tuán)有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2014年11月13日