本發(fā)明屬于電流控制領(lǐng)域，具體提供一種動態(tài)電流控制方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在新能源電動汽車的電池管理系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)長時間以大于當(dāng)前電池所允許的最大充放電電流充放電時，會嚴(yán)重?fù)p害電池壽命，嚴(yán)重時甚至?xí)斐呻姵匕搪菲鸹鸬任ｋU，因此需要對電池系統(tǒng)的充放電電流進(jìn)行監(jiān)測并在超過允許值時預(yù)警。

在現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用超出電流閾值一段時間的預(yù)警機(jī)制對電池系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)警，具體為當(dāng)電池系統(tǒng)電流值(各種超限電流值)超過設(shè)定值一段時間之后，對電池系統(tǒng)預(yù)警。但是，該預(yù)警機(jī)制往往在電流嚴(yán)重超出閾值(例如負(fù)載發(fā)生短路時)時不能及時預(yù)警，導(dǎo)致瞬時浪涌電流對電池造成不可逆的損害，嚴(yán)重影響電池的使用壽命。

相應(yīng)地，本領(lǐng)域需要一種新的電池電流超限預(yù)警方法來解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，即為了解決現(xiàn)有電池電流超限的預(yù)警方法不能在電池電流嚴(yán)重超出閾值時及時作出預(yù)警并采取相應(yīng)措施進(jìn)而影響電池壽命的問題，本發(fā)明提供了一種動態(tài)電流控制方法，該方法包括以下步驟：獲取控制對象的實時電流值；當(dāng)所述實時電流值超出電流閾值時，計算所述實時電流值與所述電流閾值的差值；計算所述差值對時間的積分；根據(jù)所述積分的結(jié)果判斷所述控制對象的電流是否超限。

在上述方法的優(yōu)選技術(shù)方案中，“根據(jù)所述積分的結(jié)果判斷所述控制對象的電流是否超限”的步驟進(jìn)一步包括：將所述積分的結(jié)果與積分閾值進(jìn)行比較；當(dāng)所述積分的結(jié)果超出所述積分閾值時，判定所述控制對象的電流超限。

在上述方法的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述方法還包括：當(dāng)判定所述控制對象的電流超限時，采取控制措施，使所述實時電流值降低，直至所述積分的結(jié)果為零。

在上述方法的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述控制對象是電池，所述“獲取控制對象的實時電流值”的步驟進(jìn)一步包括：獲取所述電池的實時充電電流值或?qū)崟r放電電流值。

在上述方法的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述電池是電動汽車的動力電池。

在上述方法的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述方法還包括：當(dāng)所述實時電流值超出所述電流閾值時，計算所述實時電流值超出所述電流閾值的持續(xù)累積時間；以及當(dāng)所述積分的結(jié)果沒有超出所述積分閾值但所述持續(xù)累積時間超出時間閾值時，采取控制措施，使所述實時電流值降低，直至所述積分的結(jié)果為零。

在另一方面，本發(fā)明提供了一種動態(tài)電流控制系統(tǒng)，系統(tǒng)包括：電流采集裝置，其用于采集控制對象的實時電流值；控制器，其與所述電流采集裝置通信并且能夠接收所述電流采集裝置發(fā)送的所述實時電流值，當(dāng)所述電流采集裝置采集到的實時電流值超出電流閾值時，所述控制器執(zhí)行下列操作：計算所述實時電流值與所述電流閾值的差值；計算所述差值對時間的積分；以及根據(jù)所述積分的結(jié)果判斷所述控制對象的電流是否超限。

在上述系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述控制器通過執(zhí)行下列操作來判斷所述控制對象的電流是否超限：將所述積分的結(jié)果與積分閾值進(jìn)行比較；當(dāng)所述積分的結(jié)果超出所述積分閾值時，判定所述控制對象的電流超限。

在上述系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，當(dāng)判定所述控制對象的電流超限時，所述控制器還能夠采取控制措施，使所述實時電流值降低，直至所述積分的結(jié)果為零。

在上述系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述控制對象是電池，所述實時電流值包括所述電池的實時充電電流值或?qū)崟r放電電流值。

在上述系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述電池是電動汽車的動力電池。

在上述系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案中，當(dāng)所述實時電流值超出所述電流閾值時，所述控制器還能夠計算所述實時電流值超出所述電流閾值的持續(xù)累積時間；并且當(dāng)所述積分的結(jié)果沒有超出所述積分閾值但所述持續(xù)累積時間超出時間閾值時，所述控制器還能夠采取控制措施，使所述實時電流值降低，直至所述積分的結(jié)果為零。

本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，在本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案中，當(dāng)控制對象的實時電流超出電流閾值時，計算該實時電流與電流閾值之間的差值，并將該差值對時間進(jìn)行積分，當(dāng)積分結(jié)果超過積分閾值時，判定控制對象的電流超限，進(jìn)而采取控制措施使實時電流值降低，直至積分的結(jié)果為零。進(jìn)一步，在控制對象的實時電流超出電流閾值的同時，開始計算該實時電流超出電流閾值的持續(xù)累積時間，并且當(dāng)所述積分結(jié)果尚未超出積分閾值而持續(xù)累積時間超出時間閾值時，也采取控制措施，使實時電流值降低，直至積分的結(jié)果為零。

由此可見，本發(fā)明的方法能夠?qū)﹄姵仄鸬诫p重保護(hù)作用，即通過本發(fā)明的方法能夠準(zhǔn)確地判斷出超過電流閾值的電流的累積量短時間內(nèi)是否超過積分閾值，以及準(zhǔn)確地判斷出超過電流閾值的電流是否超過時間閾值，從而在任一條件滿足時都采取相應(yīng)的措施使實時電流值降低，不但避免了瞬時大電流對控制對象的損害，同時也避免了長時間持續(xù)超出電流閾值的情形對控制對象的性能造成的不利影響，延長了控制對象(電池)的使用壽命。

方案1、一種動態(tài)電流控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

獲取控制對象的實時電流值；

當(dāng)所述實時電流值超出電流閾值時，計算所述實時電流值與所述電流閾值的差值；

計算所述差值對時間的積分；

根據(jù)所述積分的結(jié)果判斷所述控制對象的電流是否超限。

方案2、根據(jù)方案1所述的動態(tài)電流控制方法，其特征在于，“根據(jù)所述積分的結(jié)果判斷所述控制對象的電流是否超限”的步驟進(jìn)一步包括：

將所述積分的結(jié)果與積分閾值進(jìn)行比較；

當(dāng)所述積分的結(jié)果超出所述積分閾值時，判定所述控制對象的電流超限。

方案3、根據(jù)方案2所述的動態(tài)電流控制方法，其特征在于，所述方法還包括：當(dāng)判定所述控制對象的電流超限時，采取控制措施，使所述實時電流值降低，直至所述積分的結(jié)果為零。

方案4、根據(jù)方案3所述的動態(tài)電流控制方法，其特征在于，所述控制對象是電池，所述“獲取控制對象的實時電流值”的步驟進(jìn)一步包括：獲取所述電池的實時充電電流值或?qū)崟r放電電流值。

方案5、根據(jù)方案4所述的動態(tài)電流控制方法，其特征在于，所述電池是電動汽車的動力電池。

方案6、根據(jù)方案2至5中任一項所述的動態(tài)電流控制方法，其特征在于，所述方法還包括：

當(dāng)所述實時電流值超出所述電流閾值時，計算所述實時電流值超出所述電流閾值的持續(xù)累積時間；以及

當(dāng)所述積分的結(jié)果沒有超出所述積分閾值但所述持續(xù)累積時間超出時間閾值時，采取控制措施，使所述實時電流值降低，直至所述積分的結(jié)果為零。

方案7、一種動態(tài)電流控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

電流采集裝置，其用于采集控制對象的實時電流值；

控制器，其與所述電流采集裝置通信并且能夠接收所述電流采集裝置發(fā)送的所述實時電流值，

當(dāng)所述電流采集裝置采集到的實時電流值超出電流閾值時，所述控制器執(zhí)行下列操作：計算所述實時電流值與所述電流閾值的差值；計算所述差值對時間的積分；以及根據(jù)所述積分的結(jié)果判斷所述控制對象的電流是否超限。

方案8、根據(jù)方案7所述的動態(tài)電流控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器通過執(zhí)行下列操作來判斷所述控制對象的電流是否超限：

將所述積分的結(jié)果與積分閾值進(jìn)行比較；

當(dāng)所述積分的結(jié)果超出所述積分閾值時，判定所述控制對象的電流超限。

方案9、根據(jù)方案8所述的動態(tài)電流控制系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)判定所述控制對象的電流超限時，所述控制器還能夠采取控制措施，使所述實時電流值降低，直至所述積分的結(jié)果為零。

方案10、根據(jù)方案9所述的動態(tài)電流控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制對象是電池，所述實時電流值包括所述電池的實時充電電流值或?qū)崟r放電電流值。

方案11、根據(jù)方案10所述的動態(tài)電流控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電池是電動汽車的動力電池。

方案12、根據(jù)方案8至11中任一項所述的動態(tài)電流控制系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述實時電流值超出所述電流閾值時，所述控制器還能夠計算所述實時電流值超出所述電流閾值的持續(xù)累積時間；并且

當(dāng)所述積分的結(jié)果沒有超出所述積分閾值但所述持續(xù)累積時間超出時間閾值時，所述控制器還能夠采取控制措施，使所述實時電流值降低，直至所述積分的結(jié)果為零。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的動態(tài)電流控制方法的步驟流程圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的方法基于電流積分閾值判斷電流超限的第一示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的方法基于電流積分閾值循環(huán)判斷電流超限的第二示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的方法判斷電流超限時電流積分閾值先于時間閾值的示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的方法判斷電流超限時時間閾值先于電流積分閾值的示意圖。

具體實施方式

下面參照附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，這些實施方式僅僅用于解釋本發(fā)明的技術(shù)原理，并非用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。例如，雖然說明書是以電池的放電進(jìn)行舉例說明的，但是很明顯本發(fā)明的方法同樣適用于電池的充電過程以及其他對象的電流控制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要對其作出調(diào)整，以便適應(yīng)具體的應(yīng)用場合。這種控制對象的調(diào)整并沒有改變本發(fā)明的基本原理，因此都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

如圖1所示，本發(fā)明的動態(tài)電流控制方法包括：步驟s100，獲取控制對象的實時電流值；步驟s200，當(dāng)實時電流值超出電流閾值時，計算實時電流值與電流閾值的差值，并選擇性地計算實時電流值超出電流閾值的持續(xù)累積時間；步驟s300，計算該差值對時間的積分，根據(jù)積分的結(jié)果判斷控制對象的電流是否超限；并且根據(jù)持續(xù)累積時間判斷控制對象的電流是否超限。

具體地，以電池放電為例，在步驟s100中，通過電流采集裝置(例如霍爾電流傳感器、羅柯夫斯基電流傳感器等)獲取電池的實時放電電流值，即電流隨時間變化的實時值。作為示例，所述電池是電動汽車的動力電池，或者本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以根據(jù)需要將本發(fā)明的動態(tài)電流控制方法應(yīng)用于其他種類的電池，例如手機(jī)充電寶。此外，電流采集裝置并不限于上面列舉的類型，只要能實時采集電池的放電電流值，其可以采用任何適當(dāng)?shù)男问健?/p>

具體地，在步驟s200中，首先，獲取電流閾值，用以評判步驟s100中獲得的實時放電電流(為了方便敘述下文將實時放電電流簡稱為實時電流)是否超限，影響電池的使用壽命。該電流閾值可通過反復(fù)試驗或數(shù)學(xué)建模來獲取，或者也可以由用戶根據(jù)需要自行設(shè)定。然后，當(dāng)實時電流值超出電流閾值時，計算該實時電流值與電流閾值的差值。同時，當(dāng)實時電流值超出電流閾值時，本發(fā)明的方法還計算實時電流值超出電流閾值的持續(xù)累積時間。如上文所述，兩種方式并駕齊驅(qū)的益處是，既避免了瞬時大電流的損害，也避免了電流長時間微量超限造成的損害。

具體地，在步驟s300中，一方面，將在步驟s200獲得的差值對時間進(jìn)行積分。然后，根據(jù)積分結(jié)果判斷電流是否超限。當(dāng)積分的結(jié)果超出電流的積分閾值時，判定電流超限；當(dāng)積分的結(jié)果未超出電流的積分閾值時，判定電流未超限。進(jìn)一步，當(dāng)電流超限時，采取控制措施使實時電流值降低，直至積分的結(jié)果為零。該控制措施具體可以是，通過設(shè)置在電池管理系統(tǒng)中的控制器或?qū)Ｓ每刂破魇箤崟r電流值降低。當(dāng)然，根據(jù)具體應(yīng)用場景的需要，該控制措施也可以是其他任何適當(dāng)?shù)男问剑灰軌蚴箤崟r電流值降低即可。

另一方面，在積分的結(jié)果尚未超出積分閾值但持續(xù)累積時間已經(jīng)超出時間閾值時，本發(fā)明的方法也采取控制措施使實時電流值降低，直至積分的結(jié)果為零。同理，該控制措施具體也可以是任何適當(dāng)?shù)男问?，只要能夠使實時電流值降低即可，例如通過設(shè)置在電池管理系統(tǒng)中的控制器或?qū)Ｓ每刂破魇箤崟r電流值降低。

與上述電流閾值類似，所述時間閾值和電流積分閾值可通過反復(fù)實驗或數(shù)學(xué)建模來獲得，也可以由用戶根據(jù)需要自行設(shè)定。所述閾值的獲取方式不應(yīng)對本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成任何限制。

本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，本發(fā)明的方法能夠?qū)﹄姵仄鸬诫p重保護(hù)作用。具體地，通過計算實時電流值與電流閾值的差值，并將該差值對時間積分的結(jié)果與積分閾值進(jìn)行比較的方法(判斷方式一)能夠在實時電流值(電流較大時)超過電流閾值時向電池管理系統(tǒng)反饋電流超限信號，使電流降低，防止大電流長時間超限(時間閾值內(nèi))影響電池壽命；通過計算實時電流值超出電流閾值的持續(xù)累積時間，并將持續(xù)累積時間與時間閾值進(jìn)行比較的方法(判斷方式二)能夠在實時電流值(電流較小時)超過電流閾值時及時向電池管理系統(tǒng)反饋電流超限信號，使電流降低，防止電池內(nèi)部的化學(xué)材料因電流長時間超限而發(fā)生實質(zhì)性劣變，進(jìn)而影響電池壽命。

下面結(jié)合圖2至圖5對本發(fā)明的動態(tài)電流控制方法做舉例說明。

對于判斷方式一，如圖2所示，具體地，在圖2中p(時刻a與時刻b之間的網(wǎng)格陰影面積)為當(dāng)前動態(tài)測量電流所允許的積分閾值，陰影面積δs1為超出電流閾值(圖2中“閾值”)的實時電流值與電流閾值之間的電流差值對時間的積分，計作正積分即δs1＞0。陰影面積δs2為未達(dá)到電流閾值(圖2中“閾值”)的實時電流值與電流閾值之間的電流差值對時間的積分，計作負(fù)積分即δs2＜0。其中，電流閾值可通過反復(fù)試驗或數(shù)學(xué)建模來獲得，或者由用戶自行設(shè)定；積分閾值p是電池電芯短時間(例如20s)內(nèi)充放電時所能允許的最大容量變化量，與電流閾值類似，其可通過反復(fù)試驗或數(shù)學(xué)建模來獲得，或者由用戶自行設(shè)定。

繼續(xù)參閱圖2，δs＝δs1+δs2，δs＝∫(實時電流值–電流閾值)dt。進(jìn)一步，當(dāng)實時電流值大于電流閾值時，即δs＝δs1≥p時(如圖2中時刻b)，判定電流超限，控制器控制電池的放電實時電流值減小到電流閾值以下，直至δs＝0。

如圖3所示，在時刻a時實時電流值超過電流閾值，開始對電流差值進(jìn)行積分運算。到達(dá)時刻b時，δs＝δs1＝p，隨著時間的延續(xù)δs＝δs1將會大于p，所以在時刻b處判定電流超限，由控制器降低電池的放電電流值。在時刻c時，δs＝δs1+δs2＝0，即在時刻a與時刻c之間的陰影部分面積能夠相互抵消，此時δs不再進(jìn)行積分計算，其值為0。直至實時電流值再次超過電流閾值時，δs再重新開始計算。

繼續(xù)參閱圖3，在時刻d時，實時電流值再次達(dá)到電流閾值，此時δs＝δs3重新開始積分計算。從圖3中很明顯可以看出，雖然在時刻e時δs尚未超過積分閾值p，但是實時電流值就開始降低，該情況是由于電池輸出電流需求(電池服務(wù)對象的需求功率)降低所造成。由于在該種情況時，δs尚未達(dá)到積分閾值p，所以本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以在實時電流值低于電流閾值時，便對δs進(jìn)行歸零處理，直至實時電流值再次超過電流閾值時再對δs進(jìn)行積分運算。或者本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以根據(jù)需要對δs做其他處理，只要不會對實時電流值再次超過電流閾值時的積分運算結(jié)果δs造成影響即可。

下面通過比較圖4和圖5來說明本發(fā)明的控制方式。如圖4所示，在時刻b(時段δt內(nèi))的δs＝δs1＝p，并且實時電流值超出電流閾值的持續(xù)累計時間未達(dá)到時間閾值t。所以，此時通過電流閾值積分來判定電流超限(即判斷方式一)，控制器控制輸出電流降低直至δs＝0。或者，也可以在實時電流值低于電流閾值時就對δs進(jìn)行歸零處理，直至實時電流值再次超出電流閾值再對δs進(jìn)行積分運算。

下面參閱圖5，如圖5所示，雖然在時刻a和時刻b之間(時段t內(nèi))的δs＝δs1＜p，但是實時電流值超出電流閾值的持續(xù)累計時間已達(dá)到并超過時間閾值t。所以此時通過時間閾值t判定電流超限(即判斷方式二)，控制器控制輸出電流降低直至δs＝0。類似地，也可以在實時電流值低于電流閾值時就對δs進(jìn)行歸零處理，直至實時電流值再次超出電流閾值再對δs進(jìn)行積分運算。

本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，圖2至圖5中所示并非僅限于上述的電池放電，其還可以是電池充電。進(jìn)一步，實時電流值的大小的控制并非僅限于電池管理系統(tǒng)，還可以是其他專用控制系統(tǒng)或裝置。更進(jìn)一步，電流的服務(wù)對象也不僅限于電池，還可以是其他對電流有要求的系統(tǒng)或裝置，例如，電機(jī)、plc等。

綜上所述，通過本發(fā)明的方法能夠?qū)﹄姵仄鸬诫p重的保護(hù)，即通過本發(fā)明的方法能夠準(zhǔn)確地判斷出超過電流閾值的實時電流值的累積量短時間內(nèi)是否超過積分閾值，以及準(zhǔn)確地判斷出超過電流閾值的實時電流值長時間內(nèi)是否超過時間閾值，進(jìn)而采取相應(yīng)的措施使實時電流值降低，從而保護(hù)了電池，延長了電池的使用壽命。

此外，盡管附圖中沒有示出，本發(fā)明還提供一種動態(tài)電流控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括電流采集裝置和控制器。其中，電流采集裝置用于采集電池的實時電流值，控制器能夠與電流采集裝置進(jìn)行通信，控制器用于接收電流采集裝置發(fā)送的實時電流值。進(jìn)一步，控制器還能夠執(zhí)行下列操作：當(dāng)電池的實時電流值大于電流閾值時，計算實時電流值與電流閾值之間的差值，并計算該差值對時間的積分；當(dāng)積分結(jié)果超出電流的積分閾值時，判定電流超限，進(jìn)而采取控制措施使電池的實時電流值降低，直至積分結(jié)果為零。另一方面，當(dāng)電池的實時電流值大于電流閾值時，控制器還計算實時電流值超出電流閾值的持續(xù)累積時間；并且當(dāng)積分結(jié)果未超出積分閾值但持續(xù)累積時間超出時間閾值時，判定電流超限，進(jìn)而采取控制措施使電池的實時電流值降低，直至積分結(jié)果為零。

如上文中所述，該電流采集裝置和控制器既可以通過現(xiàn)有系統(tǒng)或裝置來實現(xiàn)，也可以設(shè)置成專用的設(shè)備或裝置，只要它們能彼此協(xié)作來完成上面所述的各種采集和控制操作即可。

至此，已經(jīng)結(jié)合附圖所示的優(yōu)選實施方式描述了本發(fā)明的技術(shù)方案，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，本發(fā)明的保護(hù)范圍顯然不局限于這些具體實施方式。在不偏離本發(fā)明的原理的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對相關(guān)技術(shù)特征作出等同的更改或替換，這些更改或替換之后的技術(shù)方案都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。