CN102862490B - 一种电动汽车电池管理系统自适应控制方法 - Google Patents

一种电动汽车电池管理系统自适应控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车电池管理系统自适应控制方法，包括BMS基本模块，自测试模块，控制模块，参数与决策调整模块，其中BMS基本模块完成电池管理系统所需的基本功能，自测试模块定时检测电池状态，执行控制模块发出的控制指令来对电池进行自测试，控制模块根据电池状态判断是否对电池进行自测试，并将测试得到的实时状态参数传送给参数与决策调整模块，由参数与决策调整模块对BMS基本模块的均衡控制策略及电池荷电状态估计模型参数进行调整，在电池整个寿命周期内通过自我调整均衡控制策略和电池荷电状态估算模型参数实现对电池管理过程的自适应控制。

Description

一种电动汽车电池管理系统自适应控制方法
技术领域
本发明涉及电动汽车电池控制方法领域，具体为一种电动汽车电池管理系统自适应控制方法。
背景技术
随着世界可用燃油量的不断减少，燃油价格的不断上涨，汽车尾气的排放也对人们居住的环境造成了污染，所以人们迫切需要一种能够替代传统燃油汽车的产品。
作为替代传统燃油汽车的优秀产品，电动汽车以其“零排放”的优点，成为了科学研究的热点。电池作为电动汽车的核心动力部件，电池的寿命和安全关系着整车性能的好坏，与此相关的电池管理系统具有极其重要的作用。
电池管理系统(BMS)是电池与用户之间的纽带，主要对象是二次电池。二次电池存在下面的一些缺点，如存储能量少、寿命短、串并联使用问题、使用安全性、电池电量估算困难等。电池的性能是很复杂的，不同类型的电池特性亦相差很大。电池管理系统(BMS)主要是为了提高电池的利用率，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。
一般而言，电动汽车电池管理系统要实现以下的功能：(1)准确估测动力电池组的荷电状态；(2)动态监控动力电池组的工作状态；(3)电池组内单体电池间的均衡；(4)动力电池组的热量管理等。此前的相对成熟的BMS产品基本都涵盖了以上功能，但是，在整个电池寿命周期内，动力电池的特性存在较大的差异性，这必然会引起在不同的寿命情况下，由于电池自身化学变化导致的电池总容量、电池内阻等的变化，会导致前阶段的BMS系统中的均衡充放电策略、电池荷电状态估算方法等无法适应动力电池在整个生命周期的最优控制。
针对现有BMS系统存在的以上缺陷，一种能够在电池整个寿命周期内由于电池状态的变化自我调整控制参数和控制策略的自适应电池管理系统显得尤为必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种一种电动汽车电池管理系统自适应控制方法，以实现在电池整个寿命周期内通过自我调整均衡控制策略和电池荷电状态估算模型参数实现对电池管理过程的自适应控制。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种电动汽车电池管理系统自适应控制方法，其特征在于：包括BMS基本模块、自测试模块、控制模块、参数与决策调整模块，其中自测试模块定时检测电池的状态，并将检测信息传送给所述控制模块，控制模块根据收到的电池状态信息与自身存储的电池状态信息进行比较，当差异超出设定的范围时，控制模块发出控制指令，自测试模块接收并执行指令，完成工况测试过程，同时将测试结果发送给控制模块，控制模块再将测试结果发送给所述参数与决策调整模块。
所述自测试模块定时检测电池的状态，由控制模块决定是否进行自测试工况试验流程，并将电池在工况试验过程中所表现出来的电池实时容量、老化系数、等效充放电倍率等信息传送给控制模块，控制模块把这些实时状态参数转发给参数与决策调整模块。
所述参数与决策调整模块接收控制模块发送来的实时状态参数并加以分析，并对所述BMS基本模块中的均衡参数和均衡策略进行优化设置以及对电池荷电状态估算算法的模型参数加以修正，以保证在整个电池寿命周期内的均衡控制策略的最优性和电池荷电状态估算的精确性。
所述的BMS基本模块完成对电池的电压、回路电流、温度、均衡充放电信息、电池荷电状态、电源风机控制和故障报警信息的处理。
本发明中，自测试模块定时检测电池的状态，由控制模块决定是否需要对电池进行自测试。若需要对电池进行自测试，控制模块会发出控制指令告诉自测试模块调用工况试验流程，由自测试模块按照控制指令调用自身存储的工况试验流程方案对电池进行自测试，将测试过程中电池所表现出的实时状态参数发送给控制模块，控制模块将这些实时状态参数转发给参数与决策调整模块，由参数与决策调整模块对收到的实时状态参数进行分析，对BMS基本模块中的均衡参数和均衡控制策略进行优化设置以及对电池荷电状态估算算法的模型参数加以修正，进而可以保证在整个电池寿命周期内的均衡控制策略的最优性和电池荷电状态估算的精确性。
本发明的优点为：(1)通过自测试模块实现了对电池状态的检测，同时也可以完成对电池在不同工况下进行测试的目的。(2)通过对实时状态参数的分析，参数与决策调整模块对电池均衡参数和均衡控制策略进行调整以及对电池荷电状态估算模型的参数加以修正，消除了电池在整个生命周期内由于自身特性的变化对前期控制策略所造成的负面影响。(3)通过修改相关的参数，可以实现对不同性能动力电池的自适应控制，对于动力电池系统的管理具有一定的通用性。
附图说明
图1是本发明一种电动汽车电池管理系统自适应控制策略的自适应控制结构框图。
图2是本发明一种电动汽车电池管理系统自适应控制策略的BMS基本功能说明框图。
图3是本发明一种电动汽车电池管理系统自适应控制策略的某种动力电池的实时状态参数的获取方式说明。
图4是本发明一种电动汽车电池管理系统自适应控制策略的工作流程图。
具体实施方式
如图1所示。在电池的工作过程中，BMS基本模块实时采集电池的状态信息，这些状态信息主要是电池的各节单体电池的电压参数，电池工作过程的回路电流，电池内各个温度采集点的温度信息。BMS根据这些状态信息对电池进行充电和放电均衡控制，对电池荷电状态进行估计，对电源、风机控制和故障报警信息的处理等。同时在电池整个寿命周期过程中，自测试模块定时检测电池的状态，由控制模块决定是否进行自测试工况试验流程，并将电池在工况试验过程中所表现出来的电池实时容量、老化系数、等效充放电倍率等信息传送给控制模块，控制模块把这些实时状态参数转发给参数与决策调整模块，参数与决策调整模块据此对BMS基本模块中的均衡参数和均衡控制策略进行优化设置以及对电池荷电状态估算算法的模型参数加以修正，以保证在整个电池寿命周期内的均衡控制策略的最优性和电池荷电状态估算的精确性。
如图2所示。BMS基本功能中有采集单体电池的电压并以此为基准，当某节电池电压过高或者过低，BMS会对这节电池进行均衡，使其达到与其他电池电压差值允许的范围。BMS采集电池的回路电流和电压一起用于估算电池的荷电状态，采集温度信息用于对电池的热管理，如电源、风机等的控制，综合这些信息判断电池是否发生故障并对故障进行处理。
如图3所示。对于某种型号的动力电池，从BMS基本模块读取循环次数，并进行判断，循环次数不超过500时，选取老化系数β＝1；当循环次数介于500和1000之间时，选取老化系数β＝0.98；当循环次数超过1000时，选取老化系数β＝0.95，将所获得的老化系数上传至BMS基本模块后，可以参与到SOC的估算中。通过温度传感器获取动力电池的温度场信息，进而可以获得一个温度均值T(摄氏温标)，其中α是温度系数，C25为电池在25℃时的容量，通过公式CA＝C25[1-α×(25-T)]可以获得实时容量。
如图4所示。开机系统初始化完成后，BMS基本模块采集电池单体电压、回路电流、温度等信息。同时自测试模块定时检测电池状态，并将检测出的状态信息传送给控制模块，控制模块根据收到的电池状态信息与存储的电池状态信息进行比较，当两次电池状态信息差异超出所设定的范围时，表示需要进行自测试，控制模块向自测试模块发送控制指令，自测试模块收到并执行该控制指令，调用自身所预存的多种工况试验流程对电池进行指定工况试验测试，并将测试过程中电池所表现出的电池实时容量、老化系数、等效充放电倍率等实时状态参数传送给控制模块，控制模块收到这些实时状态参数后转发给参数与决策调整模块，由参数与决策调整模块对BMS基本模块的均衡控制策略及电池荷电状态估计模型参数进行调整，这样就可以消除电池在整个生命周期内由于自身特性的变化所造成的对前期控制策略和电池荷电状态估算方法的影响，在电池整个寿命周期内通过自我调整均衡控制策略和电池荷电状态估算模型参数实现对电池管理过程的自适应控制。

Claims (2)

1.一种电动汽车电池管理系统自适应控制方法，其特征在于：包括电池管理系统（BMS）基本模块、自测试模块、控制模块、参数与决策调整模块，所述自测试模块定时检测电池的状态，由控制模块决定是否进行自测试工况试验流程，并将电池在工况试验过程中所表现出来的电池实时容量、老化系数、等效充放电倍率等信息传送给控制模块，控制模块把这些实时状态参数转发给参数与决策调整模块；所述参数与决策调整模块接收控制模块发送来的实时状态参数并加以分析，并对所述电池管理系统（BMS）基本模块中的均衡参数和均衡策略进行优化设置以及对电池荷电状态估算算法的模型参数加以修正，以保证在整个电池寿命周期内的均衡控制策略的最优性和电池荷电状态估算的精确性。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车电池管理系统自适应控制方法，其特征在于：所述的电池管理系统（BMS）基本模块完成对电池的电压、回路电流、温度、均衡充放电信息、电池荷电状态、电源风机控制和故障报警信息的处理。
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