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一种新能源车辆、供电控制方法及存储介质技术

技术编号:24338488 阅读:57 留言:0更新日期:2020-06-02 23:25
一种新能源车辆、供电控制方法及存储介质,属于新能源车辆技术领域。包括中控模块、电源管理模块和电池阵列,电源管理模块与中控模块相连,其特征在于:设置有与电池阵列中电池模块相对应的电池适配模块和电压采集模块,电池适配模块和电压采集模块与所述的电源管理模块相连;设置有电量采集模块以及温度采集模块,电量采集模块以及温度采集模块的输出端与电源管理模块相连;还设置有与电池阵列相连的温度调节模块,电源管理模块与温度调节模块双向连接,对电池阵列的温度进行调节。在本申请中,摒弃原有串接电池均衡,以控制电池电压或容量一致的思路,消除因均衡引起的容量能量和电源损失浪费,实现新能源车辆自适应供电。

A new energy vehicle, power supply control method and storage medium

【技术实现步骤摘要】
一种新能源车辆、供电控制方法及存储介质
一种新能源车辆、供电控制方法及存储介质,属于新能源车辆
具体涉及一种新能源车辆、新能源车辆的供电控制方法及供电控制方法的存储介质。
技术介绍
目前许多国家都开始重视节能减排和发展低碳经济,由于新能源车辆因为采用了电力驱动技术,可以降低二氧化碳的排放量甚至实现零排放,所以得到各国的重视而迅速发展,电动汽车、混合动力汽车、电动自行车等新能源车辆成为重要的交通工具。对于电力驱动的交通工具而言,续航问题是目前人们最关注的问题,电池技术是影响电动交通工具最重要的因素之一,随着电池技术的不断发展,锂离子电池因其具有工作电压高、量密度高、体积小、质量轻、循环寿命长等众多优点,广泛应用到新能源车辆作为驱动的能量载体,为了满足快速充电和续航里程的要求,以及爬坡、加速等工况下的车辆动能,动力电池必须具备大倍率放电、高功率输出和大容量,通常采用可以大倍率放电的磷酸铁锂电池、铅酸电池等。电池在实际使用时,存在有如下缺陷:(1)由于单体电池的电压和储电的能力均较低,一般采用多个单体电池通过串联、并联的方式组成电池组使用。然而电池在串接使用时具有“木桶效应”,即电池组中容量和能量最低的电池决定了整体容量和能量能力。串行连接的电池,要电池电压、容量、内阻一致,才能充分发挥串联各节电池性能,是决定电池组长期工作性能的核心要素。这个核心要素一致性好,就要求对串接电池严格筛选,导致成本居高不下。实际中由于电池的制作工艺限制,以及使用过程中温度、放电率等对电池的影响,电池组中各个电池单体之间存在电压、内阻和容量等差异,而且电池组经过多次循环之后差异会变得更加明显,出现部分电池单体过充或过放的现象,导致串接电池组的使用寿命比单体平均寿命短很多。串接电池组通常是其中串接电池中的一组性能下降,导致整个电池性能损失。目前新能源车辆动力电池组造价高昂,一款续航里程在300公里以上的电动汽车,仅电池的重量就要超过500公斤,而更换电池的费用要近10万元。据了解,新能源车的电池费用,约占整车费用的一半至三分之三,比如,荣威550插电式混合动力车型为例,更换电池的费用在9.5万元,超过购车价的一半。对于用户和车辆生产厂家而言,续航和电池循环寿命都是至关重要的。影响续航和电池循环寿命的关键因素:电池串接的“木桶效应”和温度。目前动力电池组通过均衡技术减小单体电池差异,其核心控制思路使电池组中每节电池的电压或容量保持一致。通常被动均衡或主动均衡均进行电压均衡控制,被动均衡通过泄放电阻对电池组中过高的电池进行放电,会产生大量热量,不仅造成电能的浪费,而且造成电池组温度变高,影响电池寿命和安全输出功率,甚至会引起安全事故;主动均衡通过反激式变换等方式将电压高的电池放电换后给电压低的电池或电池组充电,再或直接给备用储能电池充电,需要多级电源转换电路,效率低,设计复杂,成本高。目前均衡控制策略仍然以均压控制为主,但电池端电压的差异性往往不能够准确描述电池之间内部的不一致性,特别是对于电动汽车大倍率放电的使用场景,单体电池的内阻差引起的电压随负载大小变化大,因此基于端电压的均衡并不能真正改善电池组间的一致性,这也是导致均衡效果不佳的主要技术瓶颈。实际使用中串接电池组的使用寿命比单体电池平均寿命短很多。目前的电池方案电池扩容,就要串接的电池都要增加相同容量,体积同步增加,增加设计难度和成本,无法充分利用产品内部有效空间。电池全面趋于内置化,更换电池需要专业机构拆机更换,普通用户难以更换,电池使用寿命长短对用户来说尤为重要。由图15~16所示可知,电池内阻和电解液化学性能会随着负载电流和温度发生变化,导致电池输出电压,输出能量、输出容量变化。图15~16为几种电池是相应预设温度下、相应电流放电电压、放电时长、放电容量的变化关系,以说明不同温度和不同电流下,电池工作性能的差异,这种差异易会影响新能源车辆续航时间和电量评估计量偏差,影响使用体验。(2)电池性能存在温度敏感特性,特别是对于锂电池而言,温度过高会加速电池老化,甚至发生燃烧;温度过低,特别在0℃以下时,锂电池的电解液阻抗内阻变大,导致大倍率放电时,输出电压变低,放电容量和放电能量迅速下降,冬季续航里程严重下降。0℃以下时,因电解液的离子导电率降低,如果充电会造成欧姆极化、浓差极化和电化学极化加大,导致金属锂沉积,使电解液分解,损伤电池寿命甚至导致电池报废或引发安全事故。由图17~20所示可知,电池的放电电压和放电容量随着温度下降,特别在0℃以下时,迅速下降,在-20℃仅能放出50%左右的电量,严重影响新能源车辆续航;在0℃以下时,因电解液的离子导电率降低,如果充电会造成欧姆极化、浓差极化和电化学极化加大,导致金属锂沉积,使电解液分解,损伤电池寿命,严重时在负极表面沉淀析出形成锂枝晶,这容易刺穿隔膜造成电池内短路,导致电池报废或引发安全事故。电池在大于45℃高温时,为了保证安全,充电和放电功率都要减半使用,否则会引起温升过快,引发爆炸自燃等故障。通常情况下,锂电池的高效工作温度区间20℃-35℃,通常是0℃以下和60℃以上禁止充电。同时,电池在高温环境电池容量随着充放电循环迅速下降,高温循环完成1100cyc,容量保持率为73%左右,这种下降是不可逆损伤。新能源车辆是室外使用,在夏季和北方地区的冬季或热带和寒带地区,电池性能面临严重挑战。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供一种新能源车辆、供电控制方法及存储介质,通过设置电池适配模块,摒弃原有串接电池均衡以控制电池电压或容量一致的思路,消除因均衡引起的容量能量和电源损失浪费,根据各电池模块的剩余电量实现串接各电池模块在各工作状态下实时精确补偿。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:该新能源车辆,包括车辆中的中控模块、电源管理模块以及多个电池模块组成的电池阵列,电源管理模块与中控模块相连,电源管理模块的输出端为车辆的电源输出端,其特征在于:设置有与电池模块对应的电池适配模块,电池模块与电池适配模块相连,电池适配模块与所述的电源管理模块连接;设置有与电池模块对应的电压采集模块,电压采集模块与相对应的电池模块连接,采集相对应电池模块的运行电压,电压采集模块采集分别与电源管理模块相连;设置有与电池适配模块相连的电量采集模块以及与电池阵列相连的温度采集模块,电量采集模块以及温度采集模块的输出端与电源管理模块相连。优选的,优选的,所述的电池适配模块串联连接;电池适配模块包括可调恒压恒流电源,可调恒压恒流电源的输出正极同时与所述电池模块的正极相连,可调恒压恒流电源的输出负极同时与所述电池模块的负极相连。优选的,每一个所述的电池模块包括单节电池,或串联或/和并联的多节电池,在电池模块中还设置有存储电池参数的存储器。优选的,所述的电池适配模块与任意相邻的两个电池模块对应,电池适配模块通过开关分时连接所对应的两个电池模块;或电池适配模块与电池模块一一对应。优选的,还设置有与电池阵列相连的温度调节模块,电源管理模块与温度本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种新能源车辆,包括车辆中的中控模块、电源管理模块以及多个电池模块组成的电池阵列,电源管理模块与中控模块相连,电源管理模块的输出端为车辆的电源输出端,其特征在于:设置有与电池模块对应的电池适配模块,电池模块与电池适配模块相连,电池适配模块与所述的电源管理模块连接;设置有与电池模块对应的电压采集模块,电压采集模块与相对应的电池模块连接,采集相对应电池模块的运行电压,电压采集模块采集分别与电源管理模块相连;设置有与电池适配模块相连的电量采集模块以及与电池阵列相连的温度采集模块,电量采集模块以及温度采集模块的输出端与电源管理模块相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种新能源车辆,包括车辆中的中控模块、电源管理模块以及多个电池模块组成的电池阵列,电源管理模块与中控模块相连,电源管理模块的输出端为车辆的电源输出端,其特征在于:设置有与电池模块对应的电池适配模块,电池模块与电池适配模块相连,电池适配模块与所述的电源管理模块连接;设置有与电池模块对应的电压采集模块,电压采集模块与相对应的电池模块连接,采集相对应电池模块的运行电压,电压采集模块采集分别与电源管理模块相连;设置有与电池适配模块相连的电量采集模块以及与电池阵列相连的温度采集模块,电量采集模块以及温度采集模块的输出端与电源管理模块相连。


2.根据权利要求1所述的新能源车辆,其特征在于:所述的电池适配模块串联连接;电池适配模块包括可调恒压恒流电源,可调恒压恒流电源的输出正极同时与所述电池模块的正极相连,可调恒压恒流电源的输出负极同时与所述电池模块的负极相连。


3.根据权利要求1所述的新能源车辆,其特征在于:每一个所述的电池模块包括单节电池,或串联或/和并联的多节电池,在电池模块中还设置有存储电池参数的存储器。


4.根据权利要求1所述的新能源车辆,其特征在于:所述的电池适配模块与任意相邻的两个电池模块对应,电池适配模块通过开关分时连接所对应的两个电池模块;或电池适配模块与电池模块一一对应。


5.根据权利要求1所述的新能源车辆,其特征在于:还设置有与电池阵列相连的温度调节模块,电源管理模块与温度调节模块双向连接,对电池阵列的温度进行调节。


6.一种新能源车辆的供电控制方法,其特征在于:包括供电流程、充电流程以及放电流程。


7.根据权利要求6所述的供电控制方法,其特征在于:所述的供电流程包括如下步骤:
步骤1001,获取所述单个电池模块额定容量、额定能量及性能属性;
性能属性指的是电池模块在预设电池容量、预设电池能量、预设充放电截至电压、预设充放电截至电流、预设充放电循环次数、预设充放电电流、预设温度下,电池充电或放电随时间变化而引起的所述电池模块电压、剩余电量和剩余充放电时长的变化特性关系;
步骤1002,获取车辆的供电负载参数;
电源管理模块通过电压采集模块分别采集检测串接在一起的所述多个电池模块中单个电池模块的电压;获取串联后所述多个电池模块的总的工作参数和温度,所述工作参数包括:充放电电压、充放电电流、充放电容量、充放电能量和充放电时间;
步骤1003,电源管理模块根据温度采集模块获取电池阵列的工作温度,并判断工作温度是否超过预设温度的上限值或下限值,如果超过则需要通过温度调节模块对电池阵列进行降温或升温;
步骤1004,确定电池模块的工作参数和剩余电量;
步骤1005,确定电池模块的充电功率或放电功率以及对电池模块的适配补偿。


8.根据权利要求6所述的供电控制方法,其特征在于:所述的充电流程包括如下步骤:
步骤2001,获取预设工作参数;
步骤2002,实时获...

【专利技术属性】
技术研发人员:张凯
申请(专利权)人:张凯
类型:发明
国别省市:山东;37

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