CN104868449A - 一种电池单体过放保护方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电池单体过放保护方法及系统，当最低单体电压低于单体电压阈值时，以维持当前电机工作状态所需的电池功率为基数逐步递减。当最低单体电压超过单体电压阈值以后，不管最低单体电压如何变化，如果加速踏板标志位为“1”即不松开加速踏板，都是以维持当前电机工作状态所需的电池功率为基数变化，直至松开加速踏板为止。通过本发明的上述方案，能够在最低单体电压小于单体电压阈值时真正做到降功率运行，对电池单体起到保护作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池单体过放保护方法及系统，适用于电动汽车电池管理系统。
背景技术
动力电池是电动汽车的关键零部件，是电动汽车的动力源泉。动力电池由多个电池单体构成。理想情况下，各个电池单体的电压值会随着总电压按一定算法变化并且步调一致。但由于目前电池发展技术条件，材料差异，人工装配，人工检测等原因导致的误差，各个电池单体不可能做到完全的一致性。电池单体的一致性不好时，充电时有的电池单体会充虚电，在放电时有的电池单体放电深度比正常电池单体要深，即出现过放现象。随着充放电循环次数的增加，电池单体的一致性会越来越差。
为了防止电池单体过放现象，需采取电池单体过放保护控制策略。现有技术中的电池单体过放保护控制策略中只以BMS(电池管理系统)所提供的BMS允许最大放电功率为基数对VMS(整车控制器)允许最大放电功率做衰减。如图1所示，当电池单体的最低单体电压小于等于单体阈值时(此处的单体阈值为一级故障阈值，一般为2.6V)VMS允许最大放电功率为BMS允许最大放电功率的0.5倍，此处的倍数可以标定后确定。当电池单体的最低单体电压大于单体阈值时，VMS允许最大放电功率即为BMS允许最大放电功率。
但是现有技术中BMS允许最大放电功率只是根据动力电池SOC值(电池荷电状态)与电池温度来确定，因此利用上述技术方案并不能很好的对电池单体进行降功率保护。例如，设当前VMS允许最大放电功率为20KW，最低单体电压低于单体阈值，当前BMS允许最大放电功率为70kw，则计算出的VMS允许最大放电功率为35kw，但是35KW依然高于之前的20KW，因此该功率需求依然过高，无法起到降功率的作用，不能对最低电池单体电压所对应的的电池单体起到保护作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中的电池单体过放保护控制策略并未真正的保护到电池单体，从而提供一种能够对电池单体进行保护的电池单体过放保护方法及系统。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
本发明提供一种电池单体过放保护方法，包括如下步骤：
S1：以当前时刻BMS允许最大放电功率为第一数据；以上一时刻电池放电功率与当前时刻BMS允许最大放电功率中的较小值为第二数据；
S2：当最低单体电压高于单体电压阈值时，所述第一数据作为VMS允许最大放电功率输出；当最低单体电压低于或等于单体电压阈值，并且加速踏板标志位为“1”时，根据所述第二数据和调整系数A获得VMS允许最大放电功率并输出。
上述电池单体过放保护方法，所述步骤S2中：
所述单体电压阈值大于一级故障阈值。
上述的电池单体过放保护方法，所述步骤S2中：所述单体电压阈值为2.63V。
上述的电池单体过放保护方法，所述步骤S2中：
当最低单体电压低于或等于单体电压阈值，并且加速踏板标志位为“1”时，所述第二数据和调整系数A的乘积作为VMS允许最大放电功率输出。
上述的电池单体过放保护方法，所述步骤S2中：
根据所述最低单体电压与所述单体电压阈值之间的关系确定所述调整系数A。
本发明还提供一种电池单体过放保护系统，包括：
数据获取单元，以当前时刻BMS允许最大放电功率为第一数据；以上一时刻电池放电功率与当前时刻BMS允许最大放电功率中的较小值为第二数据；
数据处理单元，当最低单体电压高于单体电压阈值时，所述第一数据作为VMS允许最大放电功率输出；当最低单体电压低于或等于单体电压阈值，并且加速踏板标志位为“1”时，根据所述第二数据和调整系数A获得VMS允许最大放电功率并输出。
上述的电池单体过放保护系统，所述数据处理单元中：
设定所述单体电压阈值大于一级故障阈值。
上述的电池单体过放保护系统，所述数据处理单元中：
设定所述单体电压阈值为2.63V。
上述的电池单体过放保护系统，所述数据处理单元中：
当最低单体电压低于或等于单体电压阈值，并且加速踏板标志位为“1”时，所述第二数据和调整系数A的乘积作为VMS允许最大放电功率输出。
上述的电池单体过放保护系统，所述数据处理单元中：
根据所述最低单体电压与所述单体电压阈值之间的关系确定所述调整系数A。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
(1)本发明所述的电池单体过放保护方法及系统，当最低单体电压低于单体电压阈值时，以维持当前电机工作状态所需的电池功率为基数逐步递减。当最低单体电压超过单体电压阈值以后，不管最低单体电压如何变化，如果加速踏板标志位为“1”即不松开加速踏板，都是以维持当前电机工作状态所需的电池功率为基数变化，直至松开加速踏板为止。通过本发明的上述方案，能够在最低单体电压小于单体电压阈值时真正做到降功率运行，对电池单体起到保护作用。
(2)本发明所述的电池单体过放保护方法及系统，单体电压阈值大于一级故障阈值，这样可以做到对电池单体的超前保护，能够使电池单体最大限度地工作在最佳工作区间。
(3)本发明所述的电池单体过放保护方法及系统，根据所述最低单体电压与单体电压阈值之间的关系确定所述调整系数A。如果当前时刻最低单体电压小于单体电压阈值，那么希望下一时刻VMS允许最大放电功率能够降低，则此时设定所述调整系数A为小于1的常数，如果当前时刻最低单体电压大于单体电压阈值，那么下一时刻VMS允许最大放电功率可以有所提高，则此时设定所述调整系数A为大于1的常数。因此，针对不同情况的电池单体电压，在进行调整时的调整系数也是不相同的，并不是固定值，根据其得到的最终VMS允许最大放电功率能够更贴合动力电池的实际工作状态。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是现有技术中电池单体过放保护策略原理图；
图2是本发明一个实施例所述电池单体过放保护方法流程图；
图3是本发明一个实施例所述电池单体过放保护系统原理框图；
图4是本发明一个实施例所述电池单体过放保护系统原理图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种电池单体过放保护方法，如图2所示，包括如下步骤：
S1：以当前时刻BMS允许最大放电功率为第一数据；以上一时刻电池放电功率与当前时刻BMS允许最大放电功率中的较小值为第二数据。
S2：当最低单体电压高于单体电压阈值时，所述第一数据作为VMS允许最大放电功率输出；当最低单体电压低于或等于单体电压阈值，并且加速踏板标志位为“1”时，根据所述第二数据和调整系数A获得VMS允许最大放电功率并输出。
本实施例中的上述方案，当前时刻BMS允许最大放电功率、上一时刻电池放电功率均可以直接通过BMS获取得到，其中所述当前时刻和所述上一时刻分别是指当前采样周期和上一个采样周期。通过BMS获得上一时刻附件功率、上一时刻电机效率和上一时刻电池工作功率，由电池工作功率和电机功率相乘可以得到电机功率，由电机功率和附件功率相加即可得到上一时刻电池放电功率。
采用上述方案，当最低单体电压低于单体电压阈值时，以维持当前电机工作状态所需的电池功率为基数逐步递减。当最低单体电压超过单体电压阈值以后，不管最低单体电压如何变化，如果加速踏板标志位为“1”即不松开加速踏板，都是以维持当前电机工作状态所需的电池功率为基数变化，直至松开加速踏板为止。
依然以背景技术中的例子来说明：当前VMS允许最大放电功率为20KW，最低单体电压低于单体阈值，当前BMS允许最大放电功率为70kw，则计算出的VMS允许最大放电功率为35kw。根据本实施例中的上述方案，到下一个采样周期，能够获得的上一时刻电池最大放电功率为20KW，假设当前时刻BMS允许最大放电功率依然为70KW，则取其中的较小值即20KW作为基数对VMS允许最大放电功率进行调整。如果设此时的调整系数为0.5，则调整后的得到的VMS允许最大放电功率为10KW。因此，通过本实施例上述方案，能够在最低单体电压小于单体电压阈值时真正做到降功率运行，对电池单体起到保护作用。
本实施例中，所述步骤S2中的单体电压阈值可以根据实际情况进行选择，可以同现有技术一样选择为一级故障阈值，即2.60V。但是如果将单体电压阈值设定为一级故障阈值，不能保证电池单体性能在最佳工作区间，因此在本实施例中，优选所述单体电压阈值大于一级故障阈值，这样可以做到对电池单体的超前保护，能够使电池单体最大限度地工作在最佳工作区间。进一步优选所述单体电压阈值为2.63V。
在本实施例中，当最低单体电压低于或等于单体电压阈值，并且加速踏板标志位为“1”时，即踩下加速踏板时，所述第二数据和调整系数A的乘积作为VMS允许最大放电功率输出。具体的根据所述最低单体电压与所述单体电压阈值之间的关系确定所述调整系数A。如果当前时刻最低单体电压小于单体电压阈值，那么希望下一时刻VMS允许最大放电功率能够降低，则此时设定所述调整系数A为小于1的常数，如果当前时刻最低单体电压大于单体电压阈值，那么下一时刻VMS允许最大放电功率可以有所提高，则此时设定所述调整系数A为大于1的常数。其中的调整系数A需要采用多次试验得到的最佳值，即可以进行标定。因此，针对不同情况的电池单体电压，在进行调整时的调整系数也是不相同的，并不是固定值，因此根据其得到的最终VMS允许最大放电功率能够更贴合动力电池的实际工作状态。
综上所述，本实施例中的上述方法，能够在出现电池单体电压过低故障时，实现真正的降功率运行，同时以当前功率为基数做计算，可以实现功率或扭矩的平滑变化，很好的防止故障出现时动力顿挫现象。本实施例中驾驶员在一次踩加速踏板循环中只要电池单体电压过低就始终处于降功率运行，不会出现大功率运行与降功率运行来回切换的情况，有效保证了驾驶员的操纵感与驾驶性。另外，由于增加超前保护功能，可以使电池单体最大程度的工作在最佳工作区。
实施例2
本实施例提供一种电池单体过放保护系统，如图3所示，包括数据获取单元和数据处理单元。
所述数据获取单元，以当前时刻BMS允许最大放电功率为第一数据；以上一时刻电池放电功率与当前时刻BMS允许最大放电功率中的较小值为第二数据。
所述数据处理单元，当最低单体电压高于单体电压阈值时，所述第一数据作为VMS允许最大放电功率输出；当最低单体电压低于或等于单体电压阈值，并且加速踏板标志位为“1”时，根据所述第二数据和调整系数A获得VMS允许最大放电功率并输出。
所述数据获取单元可直接从BMS获取所需要的数据，其包括当前时刻BMS允许最大放电功率、上一时刻附件功率、上一时刻电机效率和上一时刻电池工作功率。由电池工作功率和电机功率相乘可以得到电机功率，由电机功率和附件功率相加即可得到上一时刻电池放电功率。其中，所述当前时刻和所述上一时刻分别是指当前采样周期和上一个采样周期。
本实施例中，所述数据处理单元中，单体电压阈值可以根据实际情况进行选择，可以选择一级故障阈值，即2.60V。但是如果将单体电压阈值设定为一级故障阈值，不能保证电池单体性能在最佳工作区间，因此在本实施例中，优选所述单体电压阈值大于一级故障阈值，这样可以做到对电池单体的超前保护，能够使电池单体最大限度地工作在最佳工作区间，进一步优选所述单体电压阈值为2.63V。
本实施例中，所述数据处理单元中，当最低单体电压低于或等于单体电压阈值，并且加速踏板标志位为“1”时，所述第二数据和调整系数A的乘积作为VMS允许最大放电功率输出。具体的所述数据处理单元中根据所述最低单体电压与所述单体电压阈值之间的关系确定所述调整系数A。本实施例中，针对不同情况的电池单体电压，在进行调整时的调整系数也是不相同的，根据其得到的最终VMS允许最大放电功率能够更贴合动力电池的实际工作状态。
图4给出本一种具体的设计方案，上一时刻电池放电功率与BMS当前允许的最大放电功率取小，构成开关模块的第一支路，也就是故障处理支路，其最终输出的数据为第二数据。其中可以采用当前电池工作功率与上一时刻的电机效率相乘得到电机功率，之后加上附件功率，得到达到上一时刻电池放电功率。图中符号所表示的意思即为根据最低单体电压值确定调整系数A的过程。
开关模块的第二支路为BMS允许最大放电功率，也就是正常工作支路，其最终输出的数据作为第一数据。
进入第一支路的条件为加速踏板标志位置1(即踩下加速踏板)，并且单体最低电压小于单体电压阈值(此处的单体电压阈值即为图中所示的超前保护点，选择为2.63V)之后经过R-S触发器锁存使一直处于支路1状态，直到加速踏板归位置0(即松开加速踏板)，使R-S重新置位为0。这样可以保证在驾驶员踩加速踏板期间输出功率一直处于平滑变化过程，防止出现动力顿挫现象。而当驾驶员再次踩加速踏板时，再次判断是否进入故障处理支路，如果此时单体电压正常，则上次单体保护生效，之后功能正常，如果此时单体电压依然低于保护点，则重新进入故障处理支路再次降功率。进入第二支路的条件为R-S输出为0，即最低单体电压高于单体电压阈值。
本实施例中的上述系统和设计方案，能够在出现电池单体电压过低故障时，实现真正的降功率运行，同时以当前功率为基数做计算，可以实现功率或扭矩的平滑变化，很好的防止故障出现时动力顿挫现象。本实施例中驾驶员在一次踩加速踏板循环中只要电池单体电压过低就始终处于降功率运行，不会出现大功率运行与降功率运行来回切换的情况，有效保证了驾驶员的操纵感与驾驶性。另外，由于增加超前保护功能，可以使电池单体最大程度的工作在最佳工作区。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种电池单体过放保护方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：以当前时刻BMS允许最大放电功率为第一数据；以上一时刻电池放电功率与当前时刻BMS允许最大放电功率中的较小值为第二数据；
S2：当最低单体电压高于单体电压阈值时，所述第一数据作为VMS允许最大放电功率输出；当最低单体电压低于或等于单体电压阈值，并且加速踏板标志位为“1”时，根据所述第二数据和调整系数A获得VMS允许最大放电功率并输出。
2.根据权利要求1所述的电池单体过放保护方法，其特征在于，所述步骤S2中：
所述单体电压阈值大于一级故障阈值。
3.根据权利要求2所述的电池单体过放保护方法，其特征在于，所述步骤S2中：
所述单体电压阈值为2.63V。
4.根据权利要求1-3任一所述的电池单体过放保护方法，其特征在于，所述步骤S2中：
当最低单体电压低于或等于单体电压阈值，并且加速踏板标志位为“1”时，所述第二数据和调整系数A的乘积作为VMS允许最大放电功率输出。
5.根据权利要求4所述的电池单体过放保护方法，其特征在于，所述步骤S2中：
根据所述最低单体电压与所述单体电压阈值之间的关系确定所述调整系数A。
6.一种电池单体过放保护系统，其特征在于，包括：
数据获取单元，以当前时刻BMS允许最大放电功率为第一数据；以上一时刻电池放电功率与当前时刻BMS允许最大放电功率中的较小值为第二数据；
数据处理单元，当最低单体电压高于单体电压阈值时，所述第一数据作为VMS允许最大放电功率输出；当最低单体电压低于或等于单体电压阈值，并且加速踏板标志位为“1”时，根据所述第二数据和调整系数A获得VMS允许最大放电功率并输出。
7.根据权利要求6所述的电池单体过放保护系统，其特征在于，所述数据处理单元中：
设定所述单体电压阈值大于一级故障阈值。
8.根据权利要求7所述的电池单体过放保护系统，其特征在于，所述数据处理单元中：
设定所述单体电压阈值为2.63V。
9.根据权利要求6-8任一所述的电池单体过放保护系统，其特征在于，所述数据处理单元中：
当最低单体电压低于或等于单体电压阈值，并且加速踏板标志位为“1”时，所述第二数据和调整系数A的乘积作为VMS允许最大放电功率输出。
10.根据权利要求9所述的电池单体过放保护系统，其特征在于，所述数据处理单元中：
根据所述最低单体电压与所述单体电压阈值之间的关系确定所述调整系数A。
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| PB01 | Publication | ||
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