理论教育 动力电池控制策略及能量回馈-学修电动汽车

动力电池控制策略及能量回馈-学修电动汽车

时间:2023-08-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:动力电池控制策略为根据外部输入信号,由整车控制器发送工作模式。2)能量回馈控制策略在整车状态为“行车”执行。

动力电池控制策略及能量回馈-学修电动汽车

动力电池控制策略(有的车型是基于STATE机制的电池系统上下电控制策略)为根据外部输入信号,由整车控制器发送工作模式。工作模式可分为三种:行车模式、快充模式和慢充模式。

1.低压上电控制策略

该控制策略模块明确BMS低压上电条件及第一帧报文发送、初始化要求。

1)BMS判断VCU输出的“唤醒”信号为高电位,BMS被唤醒开始工作之后进入下一步;如果BMS被唤醒,VCU输出的“唤醒”信号为低电位,BMS自检计数器上报为0之后,根据整车状态执行相应高压下电、低压下电流程。

2)BMS判断整车状态为“新能源低压供电”或“新能源低压自检”,且VCU输出的“唤醒”信号为高电位,BMS开始初始化之后进入下一步。

3)BMS检测外围输入输出接口;读取EEPROM中存储的可用容量、SOC、故障等信息;巡检单体电池状态;巡检温度;高压诊断1(包括MSD检测;电池绝缘检测;U1U2U3及总电流检测,其中U3检测在EP阶段实现);负极继电器粘连检测;正极及预充继电器同时粘连检测(新增U3检测后实现);动力电池高压互锁检测。如果出现故障,按照故障处理策略,首先上报故障到EVBUS,故障状态上报完成后,BMS自检计数器上报为1;若无故障,BMS自检计数器上报为1;BMS判断VCU输出的“唤醒”信号为高电位,50ms后发送第一帧报文,第一帧报文内容以通信协议中规定的初始值上报。

4)初始化时间要求及初始值上报:BMS判断VCU输出的“唤醒”信号为高电位,300ms内初始化完成,300ms内BMS初始化状态位置1;300ms内初始值上报为通信协议中规定的初始值;300ms后除单体最高、最低电压、温度及与温度相关的数值外,其余数据上报为真实值;1300ms后要求所有报文发送内容全部为真实值并满足通信协议要求。

2.高压上电控制策略

1)低压上电完成后,BMS检测整车状态为“电池高压检测”时,进行高压诊断2,包括判断负极继电器断路、预充电电阻断路、预充电继电器粘连以及电池正极继电器粘连(新增U3检测后实现)。如果高压诊断2有故障,按照故障处理策略上报故障到EVBUS,故障状态上报完成后BMS自检计数器上报为2。如果高压诊断2无故障,BMS自检计数器上报为2。

2)BMS等待整车状态更新。当BMS检测到整车状态为“高压系统预充电”时,吸合预充电继电器之后把预充电继电器状态置为“闭合”;20ms后开始进行高压诊断3第一部分(预充电继电器断路故障)。

如果高压诊断3有故障,按照故障策略处理上报故障到EVBUS,故障状态上报完成后BMS自检计数器上报为3。

若无故障,判断U1U2的差值。如果预充电继电器闭合750ms后,U1U2的差值大于15V,或U2小于U1的95%,BMS上报预充电状态为“预充电未完成”。如果开始计时750ms内,U1U2的差值小于等于15V,或U2大于等于U1的95%,BMS吸合正极继电器,同时把正极继电器状态置为“闭合”。20ms后断开预充电继电器,同时把预充电继电器状态置为“断开”;20ms后上报预充电状态为“预充电完成”。

之后进行高压诊断3第二部分,也就是正极继电器断路故障(新增U3检测后实现)。如果高压诊断3有故障,按照故障处理策略上报故障到EVBUS,故障状态上报完成后BMS自检计数器上报为3。

3.电芯加热策略

加热只在充电模式下起动,按照动力电池系统的温度范围和充电类型划分如下:

1)如果温度Tavg<-20℃,车载交流充电模式下进行充电前预热,即只加热不充电。不支持直流充电。

2)如果-20℃≤Tavg<10℃,车载交流充电模式下与直流充电模式下,边充电边加热。

3)如果Tavg>10℃,加热不起动。

4.充电控制策略

该控制策略需要根据动力电池的充电能力,控制车载充电机或直流充电机对动力电池进行充电。充电模式分为车载充电模式和直流快充模式。充电电流倍率和温度的关系如图4-38所示。

5.放电功率控制策略(www.daowen.com)

该控制策略模块是根据动力电池系统SOC及单体电芯平均温度Tavg,调整当前状态最大允许放电功率。

1)放电控制策略在整车状态“远程运行状态”和“行车状态”执行。

2)BMS按照表4-3上报当前状态最大允许放电功率给VCU,间接控制动力电池放电功率。

3)当SOC和单体电芯平均温度Tavg发生变化时,BMS以每20ms变化0.5kW的速率,调整当前状态最大允许放电功率。

6.动力电池能量回馈控制策略

1)动力电池能量回馈的条件:SOC在0~100%,且无不允许能量回馈的故障。当达到不允许能量回馈的条件时,“最大允许充电功率”由原上报值以每20ms变化0.5kW的速率调整为0kW。

2)能量回馈控制策略在整车状态为“行车”执行。

3)BMS通过上报“允许最大回馈功率”给VCU,间接控制能量回馈充电功率。能量回馈功率如表4-4所示。

7.电池系统下电流程

该控制策略模块明确BMS低压下电条件及数据存储要求。

1)BMS判断整车状态为“部件存档”,BMS写EEPROM、BMS自检计数器上报为0、发送低压下电请求、继电器状态上报为“断开”。

2)BMS判断整车状态为“新能源系统掉电”且VCU输出的“唤醒”信号为低电位,BMS进入休眠低压下电完成。

3)在其他state状态下,如果“唤醒”信号突然为低电位,BMS不进入休眠,仍按state执行。

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图4-38 充电电流倍率和温度关系

4-3 SOC与温度关系

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4-4 能量回馈功率表 (单位:kW)

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