CN108016316B - 一种基于功能安全的电池管理系统温度监控处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于功能安全的电池管理系统温度监控处理方法，采集电池包全部温度采样点的温度，设定温度阈值，若温度采样点采集的温度值超出温度阈值范围，则判定该温度采集点的功能不正常，如功能不正常数量超出设定的百分比，则输出报警信号至VCU，否则，删除功能不正常温度采集点的数据；监控温度随时间变化趋势判断功能正常温度采集点的数据是否失效，判断并调整温度数据有效的温度采集点的温度数据在设定的工作温度范围内；用冒泡法找出其中的最大值和最小值，并调整最大值和最小值之差≤5℃，使其满足电池包热均衡性要求，并输出电池包温度正常信号至VCU。本发明主要解决现有对动力电池的温度缺乏基于功能安全的功能诊断和监控的问题。

Description

一种基于功能安全的电池管理系统温度监控处理方法

技术领域

本发明涉及一种新能源汽车电池状态监控与管理，尤其涉及一种基于功能安全的电池管理系统温度监控处理方法。

背景技术

随着新能源汽车的快速发展，电池包在新能源汽车上的应用逐渐增多。电池管理系统负责对电池包电压、电流和温度进行实时监控并进行管理。温度是反应电池包特性好坏的重要参数之一。电池包需要在一个理想的温度范围内进行工作以保持相对稳定的性能，输出稳定的电压值。如果超出理想的工作温度范围，电池包输出电压值下降，性能不稳定，严重时甚至导致电池漏液或起火，对汽车及相关人员的生命安全产生威胁。此外，如果电池包的热均衡性较差，会导致每个单体电池输出电压不一致，严重影响电池的寿命。因此，对电池温度状态的监控和管理是电池管理系统最重要的功能之一。当电池温度出现过温、过低等超过工作温度范围以及热均衡性较差的情况时，电池管理系统应当采取相应的措施来改善这种情况，尽量使电池在正常的温度范围和较好的热均衡性下工作。

目前较为普遍的电池管理系统对于温度的监控和管理大多是针对当前温度和热均衡性的判断和处理，并未针对温度随时间的变化趋势的合理性进行监控判断。当温度随时间出现突变但仍在正常工作温度范围内时，现有的电池管理系统无法识别出这种不合理性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于功能安全的电池管理系统温度监控处理方法，主要解决现有对电池包的温度缺乏基于功能安全的功能诊断和监控的问题。本发明利用从电池包采集的温度值，通过相应的功能诊断和监控判断以及相应的处理措施，诊断出温度采样功能不正常的温度采集点，监控判断温度随时间变化趋势的合理性，判断温度是否在工作温度范围，判断电池包温度热均衡性，进而采取相应的措施，保证了对电池包温度的有效监控和处理。

为了解决上述技术问题，本发明提出一种基于功能安全的电池管理系统温度监控处理方法，包括以下步骤：

步骤1)采集电池包全部温度采样点的温度，温度采样点的数量为A1，设定功能正常温度阈值范围T_LIMIT_MAX≥T≥T_LIMIT_MIN，若温度采样点采集的温度值在T的范围内，则判定该温度采集点的功能正常；若温度采样点采集的温度值超出T的范围，则判定该温度采集点的功能不正常，累加功能不正常温度采集点的数量记作A2；直至完成全部温度采集点的功能正常与否的判断；如A2≥INT(5％×A1)，执行步骤2)；否则，删除功能不正常温度采集点的数据，保留功能正常温度采集点的数据，执行步骤3)；

步骤2)输出报警信号至VCU；

步骤3)监控温度随时间变化趋势判断功能正常温度采集点的数据是否失效，即，对每一功能正常温度采集点按照采集时间前后顺序采集三个连续时刻的温度值，依次记为T1，T2和T3，若|T3-T2|≥|1.5×(T2-T1)|，则判断该温度采集点的温度数据失效，累加温度数据失效的采集点的数量记作A3，直至完成所有功能正常温度采集点的数据正常与否的判断；如A3≥INT(5％×(A1-A2))，执行步骤2)；否则，判定温度数据有效，并删除温度数据失效温度采集点的数据，执行步骤4)；

步骤4)判断温度数据有效的温度采集点的温度数据是否在设定的工作温度范围内，对于温度数据超出设定的工作温度范围的温度采集点，采取升温或降温方法调节该采集点的温度，直至将所有温度数据有效的温度采集点的温度调控至设定的工作温度范围内；

步骤5)在同一时刻所有在设定工作温度范围内的温度采集点的温度中，用冒泡法找出其中的最大值T_BAT_MAX和最小值T_BAT_MIN，若T_BAT_MAX-T_BAT_MIN≤5℃，则判定电池包热均衡性符合要求，执行步骤7)；否则判定电池包热均衡性不符合要求，执行步骤6)；

步骤6)采取升温或降温方法调节采集点的温度，返回步骤5)，

步骤7)输出电池包温度正常信号至VCU。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出的一种基于功能安全的电池管理系统温度监控处理方法，可以确保电池管理系统准确地监控电池信息，当出现过温、低温或者热均衡性较差时，针对不同情况采取处理措施，保障电动汽车可靠运营，切实保护人身安全。

附图说明

图1是本发明电池管理系统温度监控处理流程图；

图2是本发明电池管理系统温度监控处理方法中功能诊断流程图；

图3是本发明电池管理系统温度监控处理方法中监控判断流程图；

图4是本发明电池管理系统温度监控处理方法中温度范围判断及处理流程图；

图5是本发明电池管理系统温度监控处理方法中热均衡性判断及处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。

本发明一种基于功能安全的电池管理系统温度监控处理方法的设计思路是，采用诊断、监控的基于功能安全概念的方法，可以诊断出温度采样功能不正常的采样点，监控判断温度随时间变化趋势的合理性，判断温度是否在工作温度范围，判断电池包各点温度热均衡性。当出现过温、低温等超出正常工作温度范围或者热均衡性较差的情况时，采取相应处理措施，保障电池包可靠运行，切实保证新能源汽车及人员安全。

如图1所示，本发明一种基于功能安全的电池管理系统温度监控处理方法，包括如下步骤：

步骤1)功能诊断：采集电池包全部温度采样点的温度，温度采样点的数量为A1；诊断电池包的全部温度采样点采集功能是否正常，判断原则为：设定功能正常温度阈值范围T_LIMIT_MAX≥T≥T_LIMIT_MIN，若温度采样点采集的温度值在T的范围内，即温度值大于或等于最小极限温度值T_LIMIT_MIN且小于或等于最大极限温度值T_LIMIT_MAX，则判定该温度采集点的功能正常；若温度采样点采集的温度值超出T的范围，则判定该温度采集点的功能不正常，若存在功能不正常的温度采样点，累加功能不正常温度采集点的数量记作A2；直至完成全部温度采集点的功能正常与否的判断；如A2≥INT(5％×A1)，执行步骤2)；否则，删除功能不正常温度采集点的数据，保留功能正常温度采集点的数据；或是全部温度采集点的功能均正常的话，执行步骤3)。

步骤2)输出报警信号至VCU，如图1和图2所示。

步骤3)监控判断：根据温度随时间变化趋势判断功能正常温度采集点的数据是否失效，即，对每一功能正常温度采集点按照采集时间前后顺序采集三个连续时刻的温度值，依次记为T1，T2和T3，若|T3-T2|≥|1.5×(T2-T1)|，则判断该温度采集点的温度数据失效，累加温度数据失效的采集点的数量记作A3，直至完成所有功能正常温度采集点的数据正常与否的判断；如A3≥INT(5％×(A1-A2))，执行步骤2)，即输出报警信号至VCU；否则，判定温度数据有效，并记为T_W，并删除温度数据失效温度采集点的数据，执行步骤4)，如图1和3所示。

步骤4)设定工作合适的温度T1范围为：T_WORK_MAX≥T1≥T_WORK_MIN。判断温度数据有效的温度采集点的温度数据T_W是否在设定的工作温度T1范围内，对于温度数据T_W超出设定的工作温度T1范围的温度采集点，采取电阻丝加热等升温方法或风冷、液冷等降温方法调节该采集点的温度，直至将所有温度数据有效的温度采集点的温度调控至设定的工作温度T1范围内；然后输出有效温度值，如图1和图4所示。

步骤5)监控所有温度数据有效的温度采集点的热均衡性，其判断原则为：规定同一时刻各采集点温度值的最大值T_BAT_MAX与最小值T_BAT_MIN之差的极限值为5℃。即在同一时刻所有在设定工作温度范围内的温度采集点的温度中，用冒泡法找出其中的最大值T_BAT_MAX和最小值T_BAT_MIN，若T_BAT_MAX-T_BAT_MIN≤5℃，则说明电池包热均衡性较好，判定电池包当前的热均衡性符合要求，执行步骤7)；否则说明电池包热均衡性较差，判定电池包当前的热均衡性不符合要求，该温度采集点为不均衡点，执行步骤6)，如图1和图5所示。

步骤6)采取风冷、液冷等降温方法或电阻丝加热等升温方法，调节不均衡点的温度到热均衡较好的状态，即同一时刻各采集点温度值的最大值与最小值之差小于或等于5℃，返回步骤5)；循环遍历，直至完成本次电池包热均衡性的监控；

步骤7)输出电池包温度正常信号至VCU，如图1所示。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，而且按照上述实施例，便可很好地实现本发明，但值得说明的是，本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (1)

1.一种基于功能安全的电池管理系统温度监控处理方法，包括如下步骤：

步骤1)采集电池包全部温度采样点的温度，温度采样点的数量为A1，设定功能正常温度阈值范围T_LIMIT_MAX≥T≥T_LIMIT_MIN，若温度采样点采集的温度值在T的范围内，则判定该温度采集点的功能正常；若温度采样点采集的温度值超出T的范围，则判定该温度采集点的功能不正常，累加功能不正常温度采集点的数量记作A2；直至完成全部温度采集点的功能正常与否的判断；如A2≥INT(5％×A1)，执行步骤2)；否则，删除功能不正常温度采集点的数据，保留功能正常温度采集点的数据，执行步骤3)；

步骤2)输出报警信号至VCU；

步骤3)监控温度随时间变化趋势判断功能正常温度采集点的数据是否失效，即，对每一功能正常温度采集点按照采集时间前后顺序采集三个连续时刻的温度值，依次记为T1，T2和T3，若|T3-T2|≥|1.5×(T2-T1)|，则判断该温度采集点的温度数据失效，累加温度数据失效的采集点的数量记作A3，直至完成所有功能正常温度采集点的数据正常与否的判断；如A3≥INT(5％×(A1-A2))，执行步骤2)；否则，判定温度数据有效，并删除温度数据失效温度采集点的数据，执行步骤4)；

步骤4)判断温度数据有效的温度采集点的温度数据是否在设定的工作温度范围内，对于温度数据超出设定的工作温度范围的温度采集点，采取升温或降温方法调节该采集点的温度，直至将所有温度数据有效的温度采集点的温度调控至设定的工作温度范围内；

步骤5)在同一时刻所有在设定工作温度范围内的温度采集点的温度中，用冒泡法找出其中的最大值T_BAT_MAX和最小值T_BAT_MIN，若T_BAT_MAX-T_BAT_MIN≤5℃，则判定电池包热均衡性符合要求，执行步骤7)；否则判定电池包热均衡性不符合要求，执行步骤6)；

步骤6)采取升温或降温方法调节采集点的温度，返回步骤5)；

步骤7)输出电池包温度正常信号至VCU。

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