一种电动汽车电池的充电方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201410271624.7	申请日：	2014.06.17
公开号：	CN104065122A	公开日：	2014.09.24
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):H02J 7/00申请日:20140617\|\|\|公开
IPC分类号：	H02J7/00; H01M10/44	主分类号：	H02J7/00
申请人：	电子科技大学
发明人：	郑宏; 刘煦; 魏旻
地址：	611731 四川省成都市高新区（西区）西源大道2006号
优先权：
专利代理机构：	成都行之专利代理事务所(普通合伙) 51220	代理人：	温利平
PDF下载：	PDF下载

内容摘要

本发明公开了一种电动汽车电池的充电方法，在电动汽车进行能量回馈时，通过估算电池的SOC,查询电池SOC与电池允许的最大充电电流的曲线，得到电池允许的最大充电电流，再通过电流控制方法，降低电动汽车的制动力矩，使能量回馈时的充电电流不大于电池最大的允许充电电流，保证了电池充电安全。在保证电池安全的同时，又尽量提高电机的输出电流，使其接近电池的最大允许充电电流，提高了充电效率。

权利要求书

1.  一种电动汽车电池的充电方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、通过温度传感器采集电池输入端的电流、电池充电倍率以及电池的温度；
(2)、根据自适应SOC估计算法，估算出电池的SOC；
(3)建立电池SOC与最大允许充电电流的曲线：
(3.1)、建立荷电状态方程：
SOC=QcQn=1-QiQn=1-ηQIQn---(a)]]>
其中,Q_n为电池标称容量，单位为Ah；Q_c为电池剩余电量，单位为Ah，是指当前电量状态下，电池以室温25℃、C/30倍率完全放电至放电截止电压所获得的全部电量；Q_i为电池标准已用电量，单位为Ah，数值上等于标称容量与标准剩余电量的差值；Q_I为实际已用电量，单位为Ah，是指电量完全充满的电池以实际工作温度及放电倍率下所放出的电量；η为电池效率系数，包括温度影响系数η_T和充放电倍率系数η_i，它们之间的关系为：
η=ηiηT;]]>
(3.2)、引入马斯曲线：
I_c＝I₀e^-αt (b)
其中，I_c为电池可接受的充电电流，单位为A；I₀为t＝0时刻可接受的最大充电电流，单位为A；α为充电电流的充电接受比，又称固有接受比，单位为1/s，α＝I₀/C，C为电池的额定容量；t为充电时间，单位为s；
(3.3)、建立电荷量与荷电状态的关系：
QI=Qn(1-SOCt1)---(c)]]>
其中，为t₁时刻电池的SOC值；
(3.4)、建立充电电流和还需充入的电量的关系：
QI=&Integral;t1∞Icdt---(d)]]>
(3.5)、得到电荷状态与最大允许充电电流之间的关系
将式(b)代入式(d)得到：
e-αt1=αI0QI---(e)]]>
再将式(c)和(e)代入式(b)得到电池最大允许充电电流I_c
Ic=αQn(1-SOCt1)---(f)]]>
(4)、通过充电电流控制算法，减小电机的制动力矩，使实际充电电流与电池的允许最大充电电流相同；
(4.1)、驱使电机稳定运行；
(4.1.1)、当电机起动时，通过采样得到电机三相电流，经过clark、park变换得到旋转坐标系下的电流I_sd和I_sq；
(4.1.2)、通过磁通观测器计算磁链幅值，转差，最终计算得到磁场旋转角θ；
(4.1.3)、由光电编码器获得的电机转速ω，与给定转速ω*比较，获得的偏差经过速度PI调节器，得到由电流q轴分量决定的转矩参考值再通过计算转矩电流的方法得到q轴电流期望值Isq.ref；
(4.1.4)、q轴电流期望值Isq.ref与实际q轴电流I_sq偏差经过PI调节器后输出转子同步坐标系下的电压分量U_q；
(4.1.5)、由励磁电流参考值与励磁电流反馈量I_sd的偏差经过PI调节器输出为转子同步坐标系下的电压分量U_d；
(4.1.6)、U_d、U_q经过PARK逆变换转换为静止坐标αβ下的电压分量U_α,U_β，通过SVPWM逆变调节，将SVPWM调制信号供给逆变器，用逆变器输出三相电压驱动电机稳定运行；
(4.2)、电机能量回馈制动；
(4.2.1)、当电机制动时，电机运行于发电机状态，采集励磁电流I_sd,电枢电流I_sq；
(4.2.2)、通过I_sd和I_sq计算得到电机输出电流I_s；
(4.2.3)、将计算得到的电机输出电流I_s与电池最大允许充电电流做差，通过PI调节得到I_sq期望值的补偿量，对矢量控制的Isq.ref进行修正。

2.  根据权利要求1所述的电动汽车电池的充电方法，其特征在于，所述的磁场旋转角θ的计算方法为：
a)、计算磁链幅值ψ_r：
ψr=LmTrp+1Isd]]>
其中，磁链幅值ψ_r的单位为Wb，T_r为转子时间常数,单位s，L_m为电机定、转子互感,单位H，I_sd为d轴电流,单位为A，P为微分算子；
b)、计算转差ω_s：
ωs=LsqLmTrψr]]>
其中，转差ω_s的单位为rad/s，I_sq为q轴电流,单位A；
c)、计算同步转速ω_e：
ω_e＝n_pω+ω_s
其中，同步转速ω_e的单位为rad/s，ω为电机实际转速，单位为rad/s，ω_s为转差，单位为rad/s，n_p为电机极对数；
d)、计算磁场旋转角θ：
θ＝∫ω_eds。

3.  根据权利要求1所述的电动汽车电池的充电方法，其特征在于，所述的电机输出电流I_s的计算方法为：
Is=Isd2+Isq2.]]>

4.  根据权利要求1所述的电动汽车电池的充电方法，其特征在于，所述计算转矩电流的方法为：
Isq.ref=LrnpLm2id*Te*]]>
其中，L_r表示转子电感，单位H,n_p为电机极对数,L_m为电机定、转子互感,单位H，为给定的d轴期望电流值，单位为A，为给定的期望转矩值，单位为N·m。

说明书

一种电动汽车电池的充电方法
技术领域
本发明属于电动汽车技术领域，更为具体地讲，涉及一种电动汽车电池的充电方法。
背景技术
节能环保已经成为当今社会发展所面临的重要问题，燃料汽车的大量使用已经严重制约了当今社会的环保，所以新能源汽车越来越受到各国政府的重视。根据电动汽车科技发展“十二五”专项规划，2015-2020年继续推进以小型电动汽车为代表的纯电驱动汽车规模产业化，并开始启动下一代纯电驱动汽车产业化进程。在此阶段，以下一代动力电池技术路线为主导，开启下一代动力电池和燃料电池产业化，确立纯电驱动轿车主导商业模式，并完善发展基础设施网络，提高车网融合程度，到2020年左右，为实现各类电动汽车推广普及提供技术支撑。
电动汽车在能量回馈时，现有的电动汽车电池充电方法属于不可控的充电方法，在这种情况下，容易导致电池的充电电流过大，严重时会导致电池损坏，影响行车安全。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电动汽车电池的充电方法，使能量回馈时的充电电流不大于电池最大的允许充电电流，保证了电池充电安全，同时有提高了充电效率。
为实现上述发明目的，本发明一种电动汽车电池的充电方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、通过传感器采集电池输入端的电流、电池充电倍率以及电池的温度；
(2)、根据自适应SOC估计算法，估算出电池的SOC；
(3)建立电池SOC与最大允许充电电流的曲线：
(3.1)、建立荷电状态方程：
SOC=QcQn=1-QiQn=1-ηQIQn---(a)]]>
其中,Q_n为电池标称容量，单位为Ah；Q_c为电池剩余电量，单位为Ah，是指当前电量状态下，电池以室温25℃、C/30倍率完全放电至放电截止电压所获得的全部电量；Q_i为电池标准已用电量，单位为Ah，数值上等于标称容量与标准剩余电量的差值；Q_I为实际已用电量，单位为Ah，是指电量完全充满的电池以实际工作温度及放电倍率下所放出的电量；η为电池效率系数，包括温度影响系数η_T和充放电倍率系数η_i，它们之间的关系为：
η=ηiηT;]]>
(3.2)、引入马斯曲线：
I_c＝I₀e^-αt (b)
其中，I_c为电池可接受的充电电流，单位为A；I₀为t＝0时刻可接受的最大充电电流，单位为A；α为充电电流的充电接受比，又称固有接受比，单位为1/s，α＝I₀/C，C为电池的额定容量；t为充电时间，单位为s；
(3.3)、建立电荷量与荷电状态的关系：
QI=Qn(1-SOCt1)---(c)]]>
其中，为t₁时刻电池的SOC值；
(3.4)、建立充电电流和还需充入的电量的关系：
QI=&Integral;t1∞Icdt---(d)]]>
(3.5)、得到电荷状态与最大允许充电电流之间的关系
将式(b)代入式(d)得到：
e-αt1=αI0QI---(e)]]>
再将式(c)和(e)代入式(b)得到电池最大允许充电电流I_c
Ic=αQn(1-SOCt1)---(f)]]>
(4)、通过充电电流控制算法，减小电机的制动力矩，使实际充电电流与电池的允许最大充电电流相同；
(4.1)、驱使电机稳定运行；
(4.1.1)、当电机起动时，通过采样得到电机三相电流，经过clark、park变换得到旋转坐标系下的电流I_sd和I_sq；
(4.1.2)、通过磁通观测器计算磁链幅值，转差，最终计算得到磁场旋转角θ；
(4.1.3)、由光电编码器获得的电机转速ω，与给定转速ω*比较，获得的偏差经过速度PI调节器，得到由电流q轴分量决定的转矩参考值再通过计算转矩电流的方法得到q轴电流期望值Isq.ref；
(4.1.4)、q轴电流期望值Isq.ref与实际q轴电流I_sq偏差经过PI调节器后输出转子同步坐标系下的电压分量U_q；
(4.1.5)、由励磁电流参考值与励磁电流反馈量I_sd的偏差经过PI调节器输出为转子同步坐标系下的电压分量U_d；
(4.1.6)、U_d、U_q经过PARK逆变换转换为静止坐标αβ下的电压分量U_α,U_β，通过SVPWM逆变调节，将SVPWM调制信号供给逆变器，用逆变器输出三相电压驱动电机稳定运行；
(4.2)、电机能量回馈制动；
(4.2.1)、当电机制动时，电机运行于发电机状态，采集励磁电流I_sd,电枢电流I_sq；
(4.2.2)、通过I_sd和I_sq计算得到电机输出电流I_s；
(4.2.3)、将计算得到的电机输出电流I_s与电池最大允许充电电流做差，通过PI调节得到I_sq期望值的补偿量，对矢量控制的Isq.ref进行修正。
其中，所述的磁场旋转角θ的计算方法为：
a)、计算磁链幅值ψ_r：
ψr=LmTrp+1Isd]]>
其中，磁链幅值ψ_r的单位为Wb，T_r为转子时间常数,单位s，L_m为电机定、转子互感,单位H，I_sd为d轴电流,单位为A，P为微分算子；
b)、计算转差ω_s：
ωs=LsqLmTrψr]]>
其中，转差ω_s的单位为rad/s，I_sq为q轴电流,单位A；
c)、计算同步转速ω_e：
ω_e＝n_pω+ω_s
其中，同步转速ω_e的单位为rad/s，ω为电机实际转速，单位为rad/s，ω_s为转差，单位为rad/s，n_p为电机极对数；
d)、计算磁场旋转角θ：
θ＝∫ω_eds。
所述的电机输出电流I_s的计算方法为：
Is=Isd2+Isq2.]]>
进一步地，所述计算转矩电流的方法为：
Isq.ref=LrnpLm2id*Te*]]>
其中，L_r表示转子电感，单位H,n_p为电机极对数,L_m为电机定、转子互感,单位H，为给定的d轴期望电流值，单位为A，为给定的期望转矩值，单位为N·m。
本发明的发明目的是这样实现的：
本发明电动汽车电池的充电方法，在电动汽车进行能量回馈时，通过估算电池的SOC,查询电池SOC与电池允许的最大充电电流的曲线，得到电池允许的最大充电电流，再通过电流控制方法，降低电动汽车的制动力矩，使能量回馈时的充电电流不大于电池最大的允许充电电流，保证了电池充电安全。在保证电池安全的同时，又尽量提高电机的输出电流，使其接近电池的最大允许充电电流，提高了充电效率。
同时，本发明电动汽车电池的充电方法还具有以下有益效果：
(1)、当电动汽车在进行制动时，电机的输出电流将会被控制在电池的最大允许充电电流附近，防止了在能量回馈过程中，因为电流过大导致的电池损坏，保证了电池的安全；
(2)、在实际的能量回馈过程中，尽量提高电机的输出电流，使其接近电池的最大允许充电电流，提高了充电效率。
附图说明
图1是本发明一种电动汽车电池的充电方法的流程图；
图2是图1所示建立电池SOC与最大允许充电电流曲线的流程图；
图3是拟合出的电池SOC与最大允许充电电流的曲线图；
图4是充电电流控制算法的原理框图；
图5是电动汽车能量回馈过程中电池的充电电流示意图；
图6是电动汽车充电电流误差的效果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
实施例
图1是本发明一种电动汽车电池的充电方法的流程图。
在本实施例中，如图1所示，本发明一种电动汽车电池的充电方法，包括以下步骤：
S1)、通过传感器采集电池输入端的电流、电池充电倍率以及电池的温度；
本实施例中通过电流传感器采集电池输入端的电流和电池充电倍率，通过温度传感器采集电池的温度；
S2)、根据自适应SOC估计算法，估算出电池的SOC；
SOC=SOC0-1CO&Integral;0τηIdt]]>
其中，SOC₀代表的是初始状态的的荷电状态，SOC代表的是下一状态的荷电状态，η代表充放电效率，τ为充放电时间，C_I表示电池充满后以额定电流I放电至规定的终止电压时所放出的总电量，单位为C；
S3)、如图2所示，建立电池SOC与最大允许充电电流的曲线：
S3.1)、建立荷电状态方程
SOC=QcQn=1-QiQn=1-ηQIQn---(a)]]>
其中,Q_n为电池标称容量，单位为Ah；Q_c为电池剩余电量，单位为Ah，是指当前电量状态下，电池以室温25℃、C/30倍率完全放电至放电截止电压所获得的全部电量；Q_i为电池标准已用电量，单位为Ah，数值上等于标称容量与标准剩余电量的差值；Q_I为实际已用电量，单位为Ah，是指电量完全充满的电池以实际工作温度及放电倍率下所放出的电量；η为电池效率系数，包括温度影响系数η_T和充放电倍率系数η_i，它们之间的关系为：
η=ηiηT;]]>
S3.2)、引入马斯曲线
I_c＝I₀e^-αt (b)
其中，I_c为电池可接受的充电电流，单位为A；I₀为t＝0时刻可接受的最大充电电流，单位为A；α为充电电流的充电接受比，又称固有接受比，单位为1/s，α＝I₀/C，C为电池的额定容量；t为充电时间，单位为s；
S3.3)、建立电荷量与荷电状态的关
QI=Qn(1-SOCt1)---(c)]]>
其中，为t₁时刻电池的SOC值；
S3.4)、建立充电电流和还需充入的电量的关系
QI=&Integral;t1∞Icdt---(d)]]>
S3.5)、得到电荷状态与最大允许充电电流之间的关系
将式(b)代入式(d)得到：
e-αt1=αI0QI---(e)]]>
再将式(c)和(e)代入式(b)得到电池最大允许充电电流I_c
Ic=αQn(1-SOCt1)---(f)]]>
本实施例中，如图3所示，只要知道电池的SOC状态，就能查询得到电池的最大允许充电电流，为充电电流的控制奠定了基础；
S4)、查询电池SOC与电池允许的最大充电电流的曲线，得到电池允许的最大充电电流，通过充电电流控制算法，减小电机的制动力矩，使实际充电电流与电池的允许最大充电电流相同；
S4.1)、驱使电机稳定运行；S4.1.1)、如图4所示，当电机起动时，通过采样得到电机三相电流，经过clark、park变换得到旋转坐标系下的电流I_sd和I_sq；
S4.1.2)、通过磁通观测器计算磁链幅值，转差，最终计算得到磁场旋转角θ；
a)、计算磁链幅值ψ_r：
ψr=LmTrp+1Isd]]>
其中，磁链幅值ψ_r的单位为Wb，T_r为转子时间常数,单位s，L_m为电机定、转子互感,单位H，I_sd为d轴电流,单位A，P为微分算子；
b)、计算转差ω_s：
ωs=LsqLmTrψr]]>
其中，转差ω_s的单位为rad/s，I_sq为q轴电流,单位A；
c)、计算同步转速ω_e：
ω_e＝n_pω+ω_s
其中，同步转速ω_e的单位为rad/s，ω为电机实际转速，单位为rad/s，ω_s为转差，单位为rad/s，n_p为电机极对数；
d)、计算磁场旋转角θ：
θ＝∫ω_eds；
S4.1.3)、由光电编码器获得的电机转速ω，与给定转速ω*比较，获得的偏差经过速度PI调节器，得到由电流q轴分量决定的转矩参考值由计算转矩电流方法得到q轴电流期望值Isq.ref；
其中计算转矩电流方法为：
Isq.ref=LrnpLm2id*Te*]]>
其中，L_r表示转子电感，单位H,n_p为电机极对数,L_m为电机定、转子互感,单位H，为给定的d轴期望电流值，单位为A，为给定的期望转矩值，单位为N·m；
S4.1.4)、q轴电流期望值Isq.ref与实际q轴电流I_sq偏差经过PI调节器后输出转子同步坐标系下的电压分量U_q；
S4.1.5)、由励磁电流参考值I_d*与励磁电流反馈量I_sd的偏差经过PI调节器输出为转子同步坐标系下的电压分量U_d；
S4.1.6)、U_d、U_q经过PARK逆变换转换为静止坐标αβ下的电压分量U_α,U_β，通过SVPWM逆变调节，将SVPWM调制信号供给逆变器，用逆变器输出三相电压驱动电机稳定运行；
S4.2)、电机能量回馈制动；
S4.2.1)、当电机制动时，电机运行于发电机状态，采集励磁电流I_sd,电枢电流I_sq；
S4.2.2)、通过I_sd和I_sq计算得到电机输出电流I_s；
Is=Isd2+Isq2;]]>
S4.2.3)、将计算得到的电机输出电流I_s与电池最大允许充电电流做差，通过PI调节得到I_sq期望值的补偿量，对矢量控制的Isq.ref进行修正。
图5是电动汽车在能量回馈过程中电池的充电电流情况示意图。
本实施例中，在ADVISOR中建立电动汽车的电池模型，通过建立实际路况来验证，而实际路况则选择ADVISOR中的NYCC工况，具体参数为:行驶时间为598秒，行驶里程为1.9km，最高车速为44.58km/h,平均车速达到11.41km/h，最大加速度为2.68m/m²怠速时间总时间为210秒。通过图5中的三条曲线走向，可以明显看出，使用本发明的电动汽车电池的充电方法使电动汽车能量回馈制动时的充电电流最接近电池的最大允许充电电流。
图6是电动汽车充电电流误差的效果图。
本实施例中，如图6所示的误差分析数据中可以明显看出，使用本发明的充电方法，电动汽车在制动过程中，实际充电电流与电池的最大允许充电电流的误差在正负0.5A以内，超过允许值不到1％；而现有的充电方法，当电池电量达到20％后，实际充电电流与电池的最大允许充电电流的误差最大将会达到2.5A，超过允许值20％，严重影响了电池的安全。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

资源描述

《一种电动汽车电池的充电方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种电动汽车电池的充电方法.pdf（14页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。

1、10申请公布号CN104065122A43申请公布日20140924CN104065122A21申请号201410271624722申请日20140617H02J7/00200601H01M10/4420060171申请人电子科技大学地址611731四川省成都市高新区（西区）西源大道2006号72发明人郑宏刘煦魏旻74专利代理机构成都行之专利代理事务所普通合伙51220代理人温利平54发明名称一种电动汽车电池的充电方法57摘要本发明公开了一种电动汽车电池的充电方法，在电动汽车进行能量回馈时，通过估算电池的SOC,查询电池SOC与电池允许的最大充电电流的曲线，得到电池允许的最大充电电流，再通过电。

2、流控制方法，降低电动汽车的制动力矩，使能量回馈时的充电电流不大于电池最大的允许充电电流，保证了电池充电安全。在保证电池安全的同时，又尽量提高电机的输出电流，使其接近电池的最大允许充电电流，提高了充电效率。51INTCL权利要求书3页说明书7页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书7页附图3页10申请公布号CN104065122ACN104065122A1/3页21一种电动汽车电池的充电方法，其特征在于，包括以下步骤1、通过温度传感器采集电池输入端的电流、电池充电倍率以及电池的温度；2、根据自适应SOC估计算法，估算出电池的SOC；3建立电池SOC与最大允许。

3、充电电流的曲线31、建立荷电状态方程其中,QN为电池标称容量，单位为AH；QC为电池剩余电量，单位为AH，是指当前电量状态下，电池以室温25、C/30倍率完全放电至放电截止电压所获得的全部电量；QI为电池标准已用电量，单位为AH，数值上等于标称容量与标准剩余电量的差值；QI为实际已用电量，单位为AH，是指电量完全充满的电池以实际工作温度及放电倍率下所放出的电量；为电池效率系数，包括温度影响系数T和充放电倍率系数I，它们之间的关系为32、引入马斯曲线ICI0ETB其中，IC为电池可接受的充电电流，单位为A；I0为T0时刻可接受的最大充电电流，单位为A；为充电电流的充电接受比，又称固有接受比，单位。

4、为1/S，I0/C，C为电池的额定容量；T为充电时间，单位为S；33、建立电荷量与荷电状态的关系其中，为T1时刻电池的SOC值；34、建立充电电流和还需充入的电量的关系35、得到电荷状态与最大允许充电电流之间的关系将式B代入式D得到再将式C和E代入式B得到电池最大允许充电电流IC4、通过充电电流控制算法，减小电机的制动力矩，使实际充电电流与电池的允许最大充电电流相同；41、驱使电机稳定运行；411、当电机起动时，通过采样得到电机三相电流，经过CLARK、PARK变换得到旋转坐标系下的电流ISD和ISQ；412、通过磁通观测器计算磁链幅值，转差，最终计算得到磁场旋转角；权利要求书CN104065。

5、122A2/3页3413、由光电编码器获得的电机转速，与给定转速比较，获得的偏差经过速度PI调节器，得到由电流Q轴分量决定的转矩参考值再通过计算转矩电流的方法得到Q轴电流期望值ISQREF；414、Q轴电流期望值ISQREF与实际Q轴电流ISQ偏差经过PI调节器后输出转子同步坐标系下的电压分量UQ；415、由励磁电流参考值与励磁电流反馈量ISD的偏差经过PI调节器输出为转子同步坐标系下的电压分量UD；416、UD、UQ经过PARK逆变换转换为静止坐标下的电压分量U,U，通过SVPWM逆变调节，将SVPWM调制信号供给逆变器，用逆变器输出三相电压驱动电机稳定运行；42、电机能量回馈制动；421、。

6、当电机制动时，电机运行于发电机状态，采集励磁电流ISD,电枢电流ISQ；422、通过ISD和ISQ计算得到电机输出电流IS；423、将计算得到的电机输出电流IS与电池最大允许充电电流做差，通过PI调节得到ISQ期望值的补偿量，对矢量控制的ISQREF进行修正。2根据权利要求1所述的电动汽车电池的充电方法，其特征在于，所述的磁场旋转角的计算方法为A、计算磁链幅值R其中，磁链幅值R的单位为WB，TR为转子时间常数,单位S，LM为电机定、转子互感,单位H，ISD为D轴电流,单位为A，P为微分算子；B、计算转差S其中，转差S的单位为RAD/S，ISQ为Q轴电流,单位A；C、计算同步转速EENPS其中，。

7、同步转速E的单位为RAD/S，为电机实际转速，单位为RAD/S，S为转差，单位为RAD/S，NP为电机极对数；D、计算磁场旋转角EDS。3根据权利要求1所述的电动汽车电池的充电方法，其特征在于，所述的电机输出电流IS的计算方法为4根据权利要求1所述的电动汽车电池的充电方法，其特征在于，所述计算转矩电流的方法为权利要求书CN104065122A3/3页4其中，LR表示转子电感，单位H,NP为电机极对数,LM为电机定、转子互感,单位H，为给定的D轴期望电流值，单位为A，为给定的期望转矩值，单位为NM。权利要求书CN104065122A1/7页5一种电动汽车电池的充电方法技术领域0001本发明属于电。

8、动汽车技术领域，更为具体地讲，涉及一种电动汽车电池的充电方法。背景技术0002节能环保已经成为当今社会发展所面临的重要问题，燃料汽车的大量使用已经严重制约了当今社会的环保，所以新能源汽车越来越受到各国政府的重视。根据电动汽车科技发展“十二五”专项规划，20152020年继续推进以小型电动汽车为代表的纯电驱动汽车规模产业化，并开始启动下一代纯电驱动汽车产业化进程。在此阶段，以下一代动力电池技术路线为主导，开启下一代动力电池和燃料电池产业化，确立纯电驱动轿车主导商业模式，并完善发展基础设施网络，提高车网融合程度，到2020年左右，为实现各类电动汽车推广普及提供技术支撑。0003电动汽车在能量回馈时。

9、，现有的电动汽车电池充电方法属于不可控的充电方法，在这种情况下，容易导致电池的充电电流过大，严重时会导致电池损坏，影响行车安全。发明内容0004本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电动汽车电池的充电方法，使能量回馈时的充电电流不大于电池最大的允许充电电流，保证了电池充电安全，同时有提高了充电效率。0005为实现上述发明目的，本发明一种电动汽车电池的充电方法，其特征在于，包括以下步骤00061、通过传感器采集电池输入端的电流、电池充电倍率以及电池的温度；00072、根据自适应SOC估计算法，估算出电池的SOC；00083建立电池SOC与最大允许充电电流的曲线000931、建立荷电状态方程。

10、00100011其中,QN为电池标称容量，单位为AH；QC为电池剩余电量，单位为AH，是指当前电量状态下，电池以室温25、C/30倍率完全放电至放电截止电压所获得的全部电量；QI为电池标准已用电量，单位为AH，数值上等于标称容量与标准剩余电量的差值；QI为实际已用电量，单位为AH，是指电量完全充满的电池以实际工作温度及放电倍率下所放出的电量；为电池效率系数，包括温度影响系数T和充放电倍率系数I，它们之间的关系为0012001332、引入马斯曲线0014ICI0ETB说明书CN104065122A2/7页60015其中，IC为电池可接受的充电电流，单位为A；I0为T0时刻可接受的最大充电电流，单。

11、位为A；为充电电流的充电接受比，又称固有接受比，单位为1/S，I0/C，C为电池的额定容量；T为充电时间，单位为S；001633、建立电荷量与荷电状态的关系00170018其中，为T1时刻电池的SOC值；001934、建立充电电流和还需充入的电量的关系0020002135、得到电荷状态与最大允许充电电流之间的关系0022将式B代入式D得到00230024再将式C和E代入式B得到电池最大允许充电电流IC002500264、通过充电电流控制算法，减小电机的制动力矩，使实际充电电流与电池的允许最大充电电流相同；002741、驱使电机稳定运行；0028411、当电机起动时，通过采样得到电机三相电流，经。

12、过CLARK、PARK变换得到旋转坐标系下的电流ISD和ISQ；0029412、通过磁通观测器计算磁链幅值，转差，最终计算得到磁场旋转角；0030413、由光电编码器获得的电机转速，与给定转速比较，获得的偏差经过速度PI调节器，得到由电流Q轴分量决定的转矩参考值再通过计算转矩电流的方法得到Q轴电流期望值ISQREF；0031414、Q轴电流期望值ISQREF与实际Q轴电流ISQ偏差经过PI调节器后输出转子同步坐标系下的电压分量UQ；0032415、由励磁电流参考值与励磁电流反馈量ISD的偏差经过PI调节器输出为转子同步坐标系下的电压分量UD；0033416、UD、UQ经过PARK逆变换转换为静。

13、止坐标下的电压分量U,U，通过SVPWM逆变调节，将SVPWM调制信号供给逆变器，用逆变器输出三相电压驱动电机稳定运行；003442、电机能量回馈制动；0035421、当电机制动时，电机运行于发电机状态，采集励磁电流ISD,电枢电流ISQ；0036422、通过ISD和ISQ计算得到电机输出电流IS；0037423、将计算得到的电机输出电流IS与电池最大允许充电电流做差，通过PI说明书CN104065122A3/7页7调节得到ISQ期望值的补偿量，对矢量控制的ISQREF进行修正。0038其中，所述的磁场旋转角的计算方法为0039A、计算磁链幅值R00400041其中，磁链幅值R的单位为WB，T。

14、R为转子时间常数,单位S，LM为电机定、转子互感,单位H，ISD为D轴电流,单位为A，P为微分算子；0042B、计算转差S00430044其中，转差S的单位为RAD/S，ISQ为Q轴电流,单位A；0045C、计算同步转速E0046ENPS0047其中，同步转速E的单位为RAD/S，为电机实际转速，单位为RAD/S，S为转差，单位为RAD/S，NP为电机极对数；0048D、计算磁场旋转角0049EDS。0050所述的电机输出电流IS的计算方法为00510052进一步地，所述计算转矩电流的方法为00530054其中，LR表示转子电感，单位H,NP为电机极对数,LM为电机定、转子互感,单位H，为给定。

15、的D轴期望电流值，单位为A，为给定的期望转矩值，单位为NM。0055本发明的发明目的是这样实现的0056本发明电动汽车电池的充电方法，在电动汽车进行能量回馈时，通过估算电池的SOC,查询电池SOC与电池允许的最大充电电流的曲线，得到电池允许的最大充电电流，再通过电流控制方法，降低电动汽车的制动力矩，使能量回馈时的充电电流不大于电池最大的允许充电电流，保证了电池充电安全。在保证电池安全的同时，又尽量提高电机的输出电流，使其接近电池的最大允许充电电流，提高了充电效率。0057同时，本发明电动汽车电池的充电方法还具有以下有益效果00581、当电动汽车在进行制动时，电机的输出电流将会被控制在电池的最大。

16、允许充电电流附近，防止了在能量回馈过程中，因为电流过大导致的电池损坏，保证了电池的安全；00592、在实际的能量回馈过程中，尽量提高电机的输出电流，使其接近电池的最大允许充电电流，提高了充电效率。说明书CN104065122A4/7页8附图说明0060图1是本发明一种电动汽车电池的充电方法的流程图；0061图2是图1所示建立电池SOC与最大允许充电电流曲线的流程图；0062图3是拟合出的电池SOC与最大允许充电电流的曲线图；0063图4是充电电流控制算法的原理框图；0064图5是电动汽车能量回馈过程中电池的充电电流示意图；0065图6是电动汽车充电电流误差的效果图。具体实施方式0066下面结合。

17、附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。0067实施例0068图1是本发明一种电动汽车电池的充电方法的流程图。0069在本实施例中，如图1所示，本发明一种电动汽车电池的充电方法，包括以下步骤0070S1、通过传感器采集电池输入端的电流、电池充电倍率以及电池的温度；0071本实施例中通过电流传感器采集电池输入端的电流和电池充电倍率，通过温度传感器采集电池的温度；0072S2、根据自适应SOC估计算法，估算出电池的SOC；00730074其中，SO。

18、C0代表的是初始状态的的荷电状态，SOC代表的是下一状态的荷电状态，代表充放电效率，为充放电时间，CI表示电池充满后以额定电流I放电至规定的终止电压时所放出的总电量，单位为C；0075S3、如图2所示，建立电池SOC与最大允许充电电流的曲线0076S31、建立荷电状态方程00770078其中,QN为电池标称容量，单位为AH；QC为电池剩余电量，单位为AH，是指当前电量状态下，电池以室温25、C/30倍率完全放电至放电截止电压所获得的全部电量；QI为电池标准已用电量，单位为AH，数值上等于标称容量与标准剩余电量的差值；QI为实际已用电量，单位为AH，是指电量完全充满的电池以实际工作温度及放电倍率。

19、下所放出的电量；为电池效率系数，包括温度影响系数T和充放电倍率系数I，它们之间的关系为00790080S32、引入马斯曲线0081ICI0ETB0082其中，IC为电池可接受的充电电流，单位为A；I0为T0时刻可接受的最大充电说明书CN104065122A5/7页9电流，单位为A；为充电电流的充电接受比，又称固有接受比，单位为1/S，I0/C，C为电池的额定容量；T为充电时间，单位为S；0083S33、建立电荷量与荷电状态的关00840085其中，为T1时刻电池的SOC值；0086S34、建立充电电流和还需充入的电量的关系00870088S35、得到电荷状态与最大允许充电电流之间的关系0089。

20、将式B代入式D得到00900091再将式C和E代入式B得到电池最大允许充电电流IC00920093本实施例中，如图3所示，只要知道电池的SOC状态，就能查询得到电池的最大允许充电电流，为充电电流的控制奠定了基础；0094S4、查询电池SOC与电池允许的最大充电电流的曲线，得到电池允许的最大充电电流，通过充电电流控制算法，减小电机的制动力矩，使实际充电电流与电池的允许最大充电电流相同；0095S41、驱使电机稳定运行；S411、如图4所示，当电机起动时，通过采样得到电机三相电流，经过CLARK、PARK变换得到旋转坐标系下的电流ISD和ISQ；0096S412、通过磁通观测器计算磁链幅值，转差，。

21、最终计算得到磁场旋转角；0097A、计算磁链幅值R00980099其中，磁链幅值R的单位为WB，TR为转子时间常数,单位S，LM为电机定、转子互感,单位H，ISD为D轴电流,单位A，P为微分算子；0100B、计算转差S01010102其中，转差S的单位为RAD/S，ISQ为Q轴电流,单位A；0103C、计算同步转速E0104ENPS0105其中，同步转速E的单位为RAD/S，为电机实际转速，单位为RAD/S，S为转差，单位为RAD/S，NP为电机极对数；0106D、计算磁场旋转角说明书CN104065122A6/7页100107EDS；0108S413、由光电编码器获得的电机转速，与给定转速比。

22、较，获得的偏差经过速度PI调节器，得到由电流Q轴分量决定的转矩参考值由计算转矩电流方法得到Q轴电流期望值ISQREF；0109其中计算转矩电流方法为01100111其中，LR表示转子电感，单位H,NP为电机极对数,LM为电机定、转子互感,单位H，为给定的D轴期望电流值，单位为A，为给定的期望转矩值，单位为NM；0112S414、Q轴电流期望值ISQREF与实际Q轴电流ISQ偏差经过PI调节器后输出转子同步坐标系下的电压分量UQ；0113S415、由励磁电流参考值ID与励磁电流反馈量ISD的偏差经过PI调节器输出为转子同步坐标系下的电压分量UD；0114S416、UD、UQ经过PARK逆变换转换。

23、为静止坐标下的电压分量U,U，通过SVPWM逆变调节，将SVPWM调制信号供给逆变器，用逆变器输出三相电压驱动电机稳定运行；0115S42、电机能量回馈制动；0116S421、当电机制动时，电机运行于发电机状态，采集励磁电流ISD,电枢电流ISQ；0117S422、通过ISD和ISQ计算得到电机输出电流IS；01180119S423、将计算得到的电机输出电流IS与电池最大允许充电电流做差，通过PI调节得到ISQ期望值的补偿量，对矢量控制的ISQREF进行修正。0120图5是电动汽车在能量回馈过程中电池的充电电流情况示意图。0121本实施例中，在ADVISOR中建立电动汽车的电池模型，通过建立实。

24、际路况来验证，而实际路况则选择ADVISOR中的NYCC工况，具体参数为行驶时间为598秒，行驶里程为19KM，最高车速为4458KM/H,平均车速达到1141KM/H，最大加速度为268M/M2怠速时间总时间为210秒。通过图5中的三条曲线走向，可以明显看出，使用本发明的电动汽车电池的充电方法使电动汽车能量回馈制动时的充电电流最接近电池的最大允许充电电流。0122图6是电动汽车充电电流误差的效果图。0123本实施例中，如图6所示的误差分析数据中可以明显看出，使用本发明的充电方法，电动汽车在制动过程中，实际充电电流与电池的最大允许充电电流的误差在正负05A以内，超过允许值不到1；而现有的充电方。

25、法，当电池电量达到20后，实际充电电流与电池的最大允许充电电流的误差最大将会达到25A，超过允许值20，严重影响了电池的安全。0124尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技说明书CN104065122A107/7页11术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。说明书CN104065122A111/3页12图1图2说明书附图CN104065122A122/3页13图3图4说明书附图CN104065122A133/3页14图5图6说明书附图CN104065122A14。

展开阅读全文