CN108091951A - 一种电池管理系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池管理系统及其控制方法。该电池管理系统包括：电池参数检测模块，用于实时采集电池的参数并输出电池参数；中央处理模块，用于获取电池参数并根据电池参数计算电池剩余容量；预测工况模块，用于通过整车控制器获取车辆工况数据并存储、以及通过中央处理模块获取电池工况数据并存储，根据当前电池工况数据、最近一次车辆循环工况的车辆工况数据和电池工况数据，结合整车控制器预测车辆下一步工况，并预测当前温度和当前电池剩余容量下电池下一步工况；能量控制模块，用于根据当前电池工况数据、车辆下一步工况和电池的下一步工况控制电池输入或输出能量。本发明实施例，在不影响电池健康状况前提下，有效提高了电池能量利用率。

Description

一种电池管理系统及其控制方法
技术领域
本发明实施例涉及新能源汽车电池控制技术，尤其涉及一种电池管理系统及其控制方法。
背景技术
新能源汽车中，动力电池组在特定温度下的每一个电池剩余容量(State ofCharge，SOC)都对应一个特定的工作范围。电池管理系统一般会根据当前SOC和温度提供电池的峰值电流和持续电流数据，整车控制器会结合这些数据对电池的充放电进行控制。
现有技术中通常根据电池管理系统确定的一些参数，再根据一定的算法判断当前的SOC值，发出在当前温度下的SOC下，电池的最大以及最小的工作范围，对电池进行充放电控制时使输出电流维持在最大以及最小的工作范围之内，这对电池的健康状况和使用寿命起到了很好的控制。
然而，现有技术中的控制策略对电池的能量利用效率较低，甚至可以说牺牲了电池的一部分可利用的能量优势，这部分能量完全可以在不影响电池寿命的基础上而用于整车的一些瞬时或者较短持续时间的工作特性。
发明内容
本发明提供一种电池管理系统及其控制方法，以实现提高电池的能量利用率。
第一方面，本发明实施例提供了一种电池管理系统，用于对车辆电池能量进行管理，电池管理系统分别与车辆的电池和车辆的整车控制器电连接，用于对电池的参数进行采集和处理，电池管理系统包括：
电池参数检测模块，与电池电连接，用于实时采集电池的参数并输出该电池参数；
中央处理模块，用于在电池管理系统上电后，获取电池参数并根据电池参数计算得到电池的电池剩余容量，其中，电池参数和电池剩余容量作为电池工况数据；
预测工况模块，分别与中央处理模块和整车控制器电连接，用于通过整车控制器获取车辆工况数据并存储、以及通过中央处理模块获取电池工况数据并存储，在电池管理系统上电后，根据当前电池工况数据、最近一次车辆循环工况的车辆工况数据和电池工况数据，结合整车控制器预测车辆下一步工况，并预测当前温度和当前电池剩余容量下电池的下一步工况；
能量控制模块，与中央处理模块电连接，用于根据当前电池工况数据、车辆下一步工况和电池的下一步工况控制电池输入或输出能量。
其中，车辆工况数据包括多种车辆状态和每种车辆状态对应的持续时间，多种车辆状态至少包括启动、加速、减速和制动；
电池工况数据包括电池剩余容量、电池温度、充放电状态、电池电流、以及电池电压，还包括电池在第一电池剩余容量和第一温度下的第1电流～第m电流和第1电流持续时间～第m电流持续时间，其中，m为正整数。
其中，能量控制模块具体用于根据当前电池剩余容量和当前温度、车辆的下一步工况和电池的下一步工况确定电池的目标短时能量和目标短时功率，并控制电池以目标短时功率输入或输出目标短时能量。
其中，预测工况模块包括存储子模块，存储子模块用于存储有电池的第i电流和第i电流持续时间对应的第i短时能量和第i短时功率,i＝1,2，…，m。
其中，车辆的下一步工况包括第一车辆状态和第一车辆状态持续时间，第一车辆状态持续时间等于最近一次车辆循环工况中与第一车辆状态相同的车辆状态的持续时间。
其中，预测工况模块还包括：
检测子模块，用于检测第一车辆状态持续时间；
确定子模块，用于在检测到第一车辆状态持续时间小于或等于第j电流持续时间且大于第j-1电流持续时间，将第j电流持续时间所对应的第j电流、短时能量和短时功率分别确定为电池的下一步工况中的预测输入/输出电流、预测电流持续时间、预测短时能量和预测短时功率，其中j∈[1,m]。
其中，能量控制模块具体用于，
若当前车辆循环工况中车辆状态持续时间大于第k电流持续时间，控制电池按照第k+1电流持续时间对应的短时功率输入/输出第k+1电流；
其中，k∈[j,m]。
其中，预测工况模块还包括更新子模块，更新子模块用于将当前一次完成的车辆循环工况的数据作为最近一次车辆循环工况的数据进行更新并存储。
其中，中央处理系统用于确定电池的使用时间，根据电池剩余容量和健康寿命阶段确定有效电池剩余容量；
能量控制模块，与中央处理模块电连接，用于根据当前有效电池剩余容量和当前温度、车辆的下一步工况和电池的下一步工况控制电池输入或输出能量。
其中，电池管理系统还包括：通讯模块，中央处理系统通过通讯模块分别与电池参数检测模块、预测工况模块、能量控制模块电连接。
第二方面，本发明实施例还提供了一种电池管理系统的控制方法，该电池管理系统分别与车辆的电池和车辆的整车控制器电连接，用于对电池的参数进行采集和处理，电池管理系统包括：电池参数检测模块、中央处理模块、预测工况模块、和能量控制模块；电池参数检测模块与电池电连接，预测工况模块，分别与中央处理模块和整车控制器电连接，能量控制模块，与中央处理模块电连接；该控制方法包括：
电池参数检测模块实时采集电池的参数并输出该电池参数；
中央处理模块在电池管理系统上电后，获取电池参数并根据电池参数计算得到电池的电池剩余容量，其中，电池参数和电池剩余容量作为电池工况数据；
预测工况模块通过整车控制器获取车辆工况数据并存储、以及通过中央处理模块获取电池工况数据并存储，在电池管理系统上电后，根据当前电池工况数据、最近一次车辆循环工况的车辆工况数据和电池工况数据，结合整车控制器预测车辆下一步工况，并预测当前温度和当前电池剩余容量下电池的下一步工况；
能量控制模块根据当前电池工况数据、车辆下一步工况和电池的下一步工况控制电池输入或输出能量。
其中，车辆工况数据包括多种车辆状态和每种车辆状态对应的持续时间，多种车辆状态至少包括启动、加速、减速和制动；
电池工况数据包括电池剩余容量、电池温度、充放电状态、电池电流、以及电池电压，还包括电池在第一电池剩余容量和第一温度下的第1电流～第m电流和第1电流持续时间～第m电流持续时间，其中，m为正整数。
其中，能量控制模块根据当前电池工况数据、车辆下一步工况和电池的下一步工况控制电池输入或输出能量包括：
根据当前电池剩余容量和当前温度、车辆的下一步工况和电池的下一步工况确定电池的目标短时能量和目标短时功率，并控制电池以目标短时功率输入或输出目标短时能量。
其中，预测工况模块存储有电池的第i电流和第i电流持续时间对应的第i短时能量和第i短时功率,i＝1,2，…，m。
其中，车辆的下一步工况包括第一车辆状态和第一车辆状态持续时间，第一车辆状态持续时间等于最近一次车辆循环工况中与第一车辆状态相同的车辆状态的持续时间。
其中，预测工况模块通过整车控制器获取车辆工况数据并存储、以及通过中央处理模块获取电池工况数据并存储，在电池管理系统上电后，根据当前电池工况数据、最近一次车辆循环工况的车辆工况数据和电池工况数据，结合整车控制器预测车辆下一步工况，并预测当前温度和当前电池剩余容量下电池的下一步工况，包括：
检测第一车辆状态持续时间；
在检测到第一车辆状态持续时间小于或等于第j电流持续时间且大于第j-1电流持续时间，将第j电流持续时间所对应的第j电流、短时能量和短时功率分别确定为电池的下一步工况中的预测输入/输出电流、预测电流持续时间、预测短时能量和预测短时功率，其中j∈[1,m]。
其中，能量控制模块根据当前电池工况数据、车辆下一步工况和电池的下一步工况控制电池输入或输出能量，还包括：
若当前车辆循环工况中车辆状态持续时间大于第k电流持续时间，控制电池按照第k+1电流持续时间对应的短时功率输入/输出第k+1电流；
其中，k∈[j,m]。
其中，预测工况模块还包括更新子模块，更新子模块用于将当前一次完成的车辆循环工况的数据作为最近一次车辆循环工况的数据进行更新并存储。
其中，该控制方法还包括：中央处理系统确定电池的使用时间，根据电池剩余容量和健康寿命阶段确定有效电池剩余容量；
能量控制模块，根据当前有效电池剩余容量和当前温度、车辆的下一步工况和电池的下一步工况控制电池输入或输出能量。
本发明实施例提供的电池管理系统及其控制方法，该电池管理系统包括：电池参数检测模块、中央处理模块、预测工况模块和能量控制模块。通过预测模块从整车控制器获取车辆工况数据并存储、以及通过中央处理模块获取电池工况数据并存储，在电池管理系统上电后，根据当前电池工况数据、最近一次车辆循环工况的车辆工况数据和电池工况数据，结合整车控制器预测车辆下一步工况，并预测当前温度和当前电池剩余容量下电池的下一步工况；然后能量控制模块根据当前电池工况数据、车辆下一步工况和电池的下一步工况控制电池输入或输出能量。使得在车辆的短时工况中，在电池充电状态下，可以输入较大电流，使电池在充电状态下能够充分回收能量；在电池放电状态下，电池可以输出较大电流，车辆可以得到较大的短时能量。本发明实施例，在不影响电池健康状况的前提下，结合车辆实际工况，有效提高了电池能量利用率，提高了车辆在短时工况下的性能优势，解决了现有技术中的控制策略对电池的能量利用效率较低的问题。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种电池管理系统的结构示意图。
图2是本发明实施例二提供的一种电池管理系统的结构示意图。
图3是本发明实施例三提供的一种电池管理系统的控制方法的流程图。
图4是本发明实施例四提供的一种电池管理系统的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种电池管理系统的结构示意图，本实施例可适用于结合车辆实际短时工况对电池能量进行控制的情况，该电池管理系统用于对车辆电池能量进行管理，电池管理系统分别与车辆的电池和车辆的整车控制器电连接，用于对电池的参数进行采集和处理，具体包括：
电池参数检测模块100，与电池电连接，用于实时采集电池的参数并输出该电池参数；
中央处理模块200，用于在电池管理系统上电后，获取电池参数并根据电池参数计算得到电池的电池剩余容量，其中，电池参数和电池剩余容量作为电池工况数据；
预测工况模块300，分别与中央处理模块200和整车控制器电连接，用于通过整车控制器获取车辆工况数据并存储、以及通过中央处理模块200获取电池工况数据并存储，在电池管理系统上电后，根据当前电池工况数据、最近一次车辆循环工况的车辆工况数据和电池工况数据，结合整车控制器预测车辆下一步工况，并预测当前温度和当前电池剩余容量下电池的下一步工况；
能量控制模块400，与中央处理模块200电连接，用于根据当前电池工况数据、车辆下一步工况和电池的下一步工况控制电池输入或输出能量。
新能源车辆中配备有动力电池，在车辆行驶过程中，动力电池的参数，例如是电池的温度、电压、电流、充放电状态等将发生变化。电池参数检测模块100与电池电连接，可以在电池管理系统上电后，实时采集电池参数，并将该电池参数输出至中央处理模块200。中央处理模块200可以根据这些电池参数计算电池的剩余容量，具体的，中央处理模块200可以根据开路电压法得到电池的剩余容量。将电池参数和电池剩余容量作为电池的工况数据。
车辆运行时，整车控制器通过实时获取车辆工况数据来对车辆进行监控，电池管理系统上电后，预测工况模块300可以通过整车控制器实时获取车辆工况数据并将获取到的车辆工况数据实时进行存储，还可以通过整车控制器获取最近一次车辆循环工况的车辆工况数据。车辆行驶过程中，动力电池的工况时刻在发生变化，预测工况模块300可以通过中央处理模块200实时获取电池工况数据并将获取到的电池工况数据实时存储，还可以通过中央处理模块200获取最近一次车辆循环工况中的电池工况数据。然后，预测工况模块300根据实时获取到的当前电池工况数据(例如可以是当前电池剩余容量、电池电压、电池充放电状态、电池电流、温度等)、最近一次车辆循环工况的车辆工况数据(例如可以是最近一次车辆起步和起步时间、加速和加速时间等)和电池工况数据(例如可以是最近一次车辆循环工况中电池剩余容量、电池电压、电池充放电状态、电池电流、温度等)，结合整车控制器的控制信号，预测车辆的下一步工况，例如预测到车辆将要加速并将维持8s的时间，并根据该车辆的工况预测当前温度下电池的下一步工况，例如预测电池的下一步工况是输出持续8s的大电流，若8s小于电池厂家给出的峰值电流的持续时间，则预测控制模块预测到的电池下一步工况输出的大电流可以超过峰值电流。
预测工况模块300对车辆的下一步工况和电池的下一步工况进行预测后，能量控制模块400可以根据预测到的车辆下一步工况，电池的下一步工况，并结合当前电池工况数据控制电池输入或输出能量。例如，预测工况模块300预测到车辆的下一步工况是将要加速8s以及电池的下一步工况中要输出持续8s的大电流后，能量控制模块400结合当前电池工况中的电池温度和电池剩余容量，确定具体输出电流的大小，并以该电流对外放电，输出能量，使得车辆可以在加速的短时工况中获得足够多的能量，充分利用电池能量，并提高车辆在加速等短时工况中的性能优势。同理，若预测工况模块300预测到车辆的下一步工况是要减速10s至停车以及电池的下一步工况中要输入持续10s的大电流后，能量控制模块400结合当前电池工况中的电池温度和电池剩余容量，确定具体输入电流的大小，并以该电流充电，输入能量，使能量能够充分回收。
在上述方案的基础上，预测工况模块300还包括更新子模块，更新子模块用于将当前一次完成的车辆循环工况的数据作为最近一次车辆循环工况的数据进行更新并存储。
其中，一次车辆循环工况包括车辆从启动到停车的整个过程的工况。更新子模块将当前一次完成的车辆循环工况数据作为最近一次车辆循环工况的数据可以使预测工况模块300始终根据距离当次车辆工况时间最近的一次的车辆循环工况的数据对车辆下一步工况和电池的下一步工况进行预测，以及能量控制模块400据当次车辆工况最近一次的车辆循环工况的数据对车辆下一步工况和电池的下一步工况进行结合当次电池工况数据对电池进行控制，使预测工况模块300具备自学习的功能。
可选的，中央处理系统用于确定电池的使用时间，根据电池剩余容量和健康寿命阶段确定有效电池剩余容量；
能量控制模块400，与中央处理模块200电连接，用于根据当前有效电池剩余容量和当前温度、车辆的下一步工况和电池的下一步工况控制电池输入或输出能量。
因随着动力电池的使用，动力电池会出现老化。所以在计算电池的剩余容量时，还需要考虑电池的健康寿命阶段。因为在相同温度相同电池剩余容量下，处于不同健康寿命阶段的电池所输入/输出电流大小的能力可能不同。故中央处理系统可以根据电池剩余容量和电池所处的健康寿命阶段确定有效电池剩余容量，然后能量控制模块400根据当前有效电池剩余容量和当前温度、车辆的下一步工况和电池的下一步工况控制电池输入或输出能量。
可选的，该电池管理系统还包括：通讯模块500，中央处理系统通过通讯模块500分别与电池参数检测模块100、预测工况模块300、能量控制模块400电连接。通讯模块500是实现电池管理系统内部以及系统与外部通讯的桥梁。
电池管理系统还可以包括温度控制模块(图中未示出)、充放电控制模块(图中未示出)和均衡模块(图中未示出)，温度控制模块、充放电控制模块和均衡模块分别通过通讯模块500与中央处理系统电连接。均衡模块对电池充放电过程进行均衡，避免电池容量不均衡进一步恶化，并使电池组释放的能量最大化。
本实施例提供的电池管理系统，该电池管理系统包括：电池参数检测模块、中央处理模块、预测工况模块和能量控制模块。通过预测模块从整车控制器获取车辆工况数据并存储、以及通过中央处理模块获取电池工况数据并存储，在电池管理系统上电后，根据当前电池工况数据、最近一次车辆循环工况的车辆工况数据和电池工况数据，结合整车控制器预测车辆下一步工况，并预测当前温度和当前电池剩余容量下电池的下一步工况；然后能量控制模块根据当前电池工况数据、车辆下一步工况和电池的下一步工况控制电池输入或输出能量。使得在车辆的短时工况中，在电池充电状态下，可以输入较大电流，使电池在充电状态下能够充分回收能量；在电池放电状态下，电池可以输出较大电流，车辆可以得到较大的短时能量。本实施例提供的电池管理系统，在不影响电池健康状况的前提下，结合车辆实际工况，有效提高了电池能量利用率，提高了车辆在短时工况下的性能优势，解决了现有技术中的控制策略对电池的能量利用效率较低的问题。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种电池管理系统的结构示意图，本实施例可适用于结合车辆实际短时工况对电池能量进行控制的情况，本实施例在上述各实施例的基础上，进一步提供了一种电池管理系统。
可选的，车辆工况数据包括多种车辆状态和每种车辆状态对应的持续时间，多种车辆状态至少包括启动、加速、减速和制动；
电池工况数据包括电池剩余容量、电池温度、充放电状态、电池电流、以及电池电压，还包括电池在第一电池剩余容量和第一温度下的第1电流～第m电流和第1电流持续时间～第m电流持续时间，其中，m为正整数。
在一次车辆循环工况中，可以包括多个车辆状态，本发明实施例仅考虑短时车辆状态，该短时车辆状态至少包括：启动、加速、减速和制动。
电池工况数据包括电池剩余容量、电池温度、充放电状态、电池电流、以及电池电压等。电池在相同温度不同剩余容量的条件下、相同剩余容量不同温度的条件下以及不同剩余容量不同温度的条件下，输出电流大小的能力都是不同的，因此，电池工况数据还包括电池在第一电池剩余容量和第一温度下的第1电流～第m电流和第1电流持续时间～第m电流持续时间，其中，m为正整数。示例性的，可以对电池剩余容量进行分段。假设电池剩余容量共分5段，包括剩余容量为电池总容量的0-20％，21％-40％，10％-60％，61％-80％，81％-100％。对温度也可以进行分段，假设温度共分为7段，温度段包括零下30度-零下20度，零下19度-零下10度，零下9度-0度，1度-10度，11度-20度，21度-30度，31度-40度。则电池工况数据还包括对应第一电池剩余容量为0-20％以及第一温度为零下30度-零下20度条件下的第1电流～第m电流和第1电流持续时间～第m1电流持续时间，对应第一电池剩余容量为0-20％以及第一温度为零下19度-零下10度条件下的第1电流～第m电流和第1电流持续时间～第m电流持续时间……即对于每一电池剩余容量段，对应7个温度段，每一个电池剩余容量下的每一个温度段内对应m个持续电流值以及m个电流对应的持续时间值，即对于每一电池剩余容量段包括7m个持续电流值及其与之对应的持续时间值。其中，不同电池容量和/或不同温度的条件下，m的取值可以相同，也可以不同。
需要说明的是，上述对电池剩余容量和温度的分段和温度的上下限值只是为了说明本发明实施例的技术方案，本发明并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况进行分段以及根据实际情况确定温度的上下限值。
可选的，能量控制模块400具体用于根据当前电池剩余容量和当前温度、车辆的下一步工况和电池的下一步工况确定电池的目标短时能量和目标短时功率，并控制电池以目标短时功率输入或输出目标短时能量。
示例性的，电池参数检测模块100检测到当前车辆循环工况中的电池的各个参数后，输出到中央处理模块200，中央处理模块200根据获取到是电池参数计算出当前电池剩余容量。能量控制模块400从中央处理模块200中获取到当前电池工况数据后，根据当前电池剩余容量和当前温度，车辆的下一步工况(例如车辆起步和起步时间，加速和加速时间等)，以及电池的下一步工况(例如电池的输出电流大小和持续时间)来确定电池的目标短时能量和目标短时功率，并控制电池以目标短时功率输入或输出目标短时能量。
可选的，预测工况模块300包括存储子模块310，存储子模块310用于存储有电池的第i电流和第i电流持续时间对应的第i短时能量和第i短时功率,i＝1,2，…，m。
其中，存储子模块310进行存储时，电池电流越大，对应该电流的持续时间越短。
例如，电池工况数据中对电池剩余容量和温度的分段分别为如上所述的5段和7段。假设当前电池剩余容量为电池总容量的25％，温度为15度，则当前的电池容量属于电池剩余容量范围在电池总容量的21％-30％，当前温度属于温度范围在11度-20度。相应的，存储子模块310中存储电池剩余容量为电池总容量的21％-30％，温度在11度-20度时存储第i电流和第i电流持续时间对应的第i短时能量和第i短时功率,i＝1,2，…，m。例如，m＝5，第i电流和第i电流持续时间对应的第i短时能量和第i短时功率如表1所示。
表1电池剩余容量范围在电池总容量的21％-30％，温度在20-30度时的存储情况
需要说明的是，对于每一个电池剩余容量段的每一个温度段内对应m个持续电流值以及m个电流对应的持续时间值在存储子模块310中对应存储有电池的第i电流和第i电流持续时间对应的第i短时能量和第i短时功率,i＝1,2，…，m，形式与表1形式相同。
可选的，车辆的下一步工况包括第一车辆状态和第一车辆状态持续时间，第一车辆状态持续时间等于最近一次车辆循环工况中与第一车辆状态相同的车辆状态的持续时间。
示例性的，预测工况模块300预测到车辆的下一步工况为加速和加速状态的持续时间，该加速状态的持续时间等于最近一次车辆循环工况中加速状态的持续时间。例如，当最近一次循环工况中车辆加速状态的持续时间等于8s，则预测工况模块300预测到车辆下一步工况的加速时间也为8s。
可选的，预测工况模块300还包括：
检测子模块320，用于检测第一车辆状态持续时间；
确定子模块330，用于在检测到第一车辆状态持续时间小于或等于第j电流持续时间且大于第j-1电流持续时间，将第j电流持续时间所对应的第j电流、短时能量和短时功率分别确定为电池的下一步工况中的预测输入/输出电流、预测电流持续时间、预测短时能量和预测短时功率，其中j∈[1,m]。
例如，假设当前电池剩余容量为电池总容量的25％，温度为15度。假设电池工况数据中对电池剩余容量和温度的分段分别为如上所述的5段和7段，根据当前电池剩余容量25％和当前温度15度，确定当前的电池容量属于电池剩余容量范围在电池总容量的21％-30％，当前温度属于温度范围在11度-20度，其对应的5个电流和持续时间如表1所示。预测工况模块300预测到车辆的下一步工况为加速8s后，在当前工况中，检测子模块320实时检测车辆状态为加速状态的持续时间。因8s大于或等于第1电流的持续时间5s且小于第2电流的持续时间10s,则确定子模块330将表1中第2电流的持续时间10s对应的第2电流、短时能量W2和短时功率(W2/10)确定为电池下一步工况的预测输入/输出电流、预测电流持续时间、预测短时能量和预测短时功率。
可选的，能量控制模块400具体用于，
若当前车辆循环工况中车辆状态持续时间大于第k电流持续时间，控制电池按照第k+1电流持续时间对应的短时功率输入/输出第k+1电流；其中，k∈[j,m]。
示例性的，假设当前电池剩余容量为电池总容量的25％，温度为15度。如上所述的，假设预测工况模块300预测到车辆的下一步工况为加速8s。在检测子模块320检测到当前车辆工况中车辆的加速状态在第2电流持续时间10s内，确定子模块330将表1中第2电流的持续时间10s对应的第2电流、短时能量W2和短时功率(W2/10)确定为电池下一步工况的预测输入/输出电流、预测电流持续时间、预测短时能量和预测短时功率。若检测子模块320检测到车辆加速状态的持续时间超过第2电流持续时间10s，则在超出第2电流持续时间后，控制电池按照第3电流及其对应的短时功率(W3/15)在第3电流持续时间内输出第3电流；若车辆加速状态的持续时间超出第3电流与第2电流持续时间之和，再按照第4电流及其对应的短时功率(W4/20)在第4电流持续时间内输出第4电流，依次类推。这种输出功率和电流的方式保证了车辆在短时工况时，始终能够首先以最大电流来输出功率，充分利用电池能量，提高车辆在短时工况下的性能。
需要说明的是，以上均以车辆加速为例进行的距离说明，对应的是电池放电，输出能量的过程，车辆起步与加速过程类似，也是电池放电输出能量的过程。车辆减速和制动分别与车辆加速和起步为相反的过程，对应的是电池充电，回收能量的过程，与上述过程类似，不同的是在电池减速和制动情况下，电池充电，输入能量。
本实施例提供的电池管理系统，通过将不同电池剩余容量下和不同温度下根据持续时间长短对应存储，并且在电流持续时间小于峰值电流持续时间时，该电流的持续时间可以超过峰值电流，根据预测模块预测得到的电池下一步工况，结合车辆的实际工况将该短时间持续的电流在车辆加速或启动的情况下进行输出，在车辆减速或制动情况下进行回收。并且车辆在短时工况时，始终能够首先以最大电流来输出或输入功率，在不影响电池健康状况的前提下，结合车辆实际工况，有效提高了电池能量利用率，提高了车辆在短时工况下的性能优势，解决了现有技术中的控制策略对电池的能量利用效率较低的问题。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种电池管理系统的控制方法的流程图，本实施例可适用于结合车辆实际短时工况对电池能量进行控制的情况，电池管理系统分别与车辆的电池和车辆的整车控制器电连接，用于对电池的参数进行采集和处理，电池管理系统包括：电池参数检测模块、中央处理模块、预测工况模块、和能量控制模块；电池参数检测模块与电池电连接，预测工况模块，分别与中央处理模块和整车控制器电连接，能量控制模块，与中央处理模块电连接；该控制方法可以由任意实施例提供的电池管理系统来执行，具体包括如下步骤：
步骤S110、电池参数检测模块实时采集电池的参数并输出该电池参数。
步骤S120、中央处理模块在电池管理系统上电后，获取电池参数并根据电池参数计算得到电池的电池剩余容量，其中，电池参数和电池剩余容量作为电池工况数据。
步骤S130、预测工况模块通过整车控制器获取车辆工况数据并存储、以及通过中央处理模块获取电池工况数据并存储，在电池管理系统上电后，根据当前电池工况数据、最近一次车辆循环工况的车辆工况数据和电池工况数据，结合整车控制器预测车辆下一步工况，并预测当前温度和当前电池剩余容量下电池的下一步工况；
步骤S140、能量控制模块根据当前电池工况数据、车辆下一步工况和电池的下一步工况控制电池输入或输出能量。
在上述方案的基础上，可选的，预测工况模块还包括更新子模块，更新子模块用于将当前一次完成的车辆循环工况的数据作为最近一次车辆循环工况的数据进行更新并存储。
可选的，中央处理系统确定电池的使用时间，根据电池剩余容量和健康寿命阶段确定有效电池剩余容量；
能量控制模块，根据当前有效电池剩余容量和当前温度、车辆的下一步工况和电池的下一步工况控制电池输入或输出能量。
本实施例提供的电池管理系统的控制方法，电池管理系统包括：电池参数检测模块、中央处理模块、预测工况模块和能量控制模块。该控制方法通过预测模块从整车控制器获取车辆工况数据并存储、以及通过中央处理模块获取电池工况数据并存储，在电池管理系统上电后，根据当前电池工况数据、最近一次车辆循环工况的车辆工况数据和电池工况数据，结合整车控制器预测车辆下一步工况，预测当前温度和当前电池剩余容量下电池的下一步工况；然后能量控制模块根据当前电池工况数据、车辆下一步工况和电池的下一步工况控制电池输入或输出能量。使得在车辆的短时工况中，在电池充电状态下，可以输入较大电流，使电池在充电状态下能够充分回收能量；在电池放电状态下，电池可以输出较大电流，车辆可以得到较大的短时能量。本实施例提供的电池管理系统，在不影响电池健康状况的前提下，结合车辆实际工况，有效提高了电池能量利用率，提高了车辆在短时工况下的性能优势，解决了现有技术中的控制策略对电池的能量利用效率较低的问题。
实施例四
图4为本发明实施例四提供的一种电池管理系统的控制方法的流程图，本实施例在上述各实施例的基础上，进一步提供了一种电池管理系统的控制方法。
可选的，车辆工况数据包括多种车辆状态和每种车辆状态对应的持续时间，多种车辆状态至少包括启动、加速、减速和制动；
电池工况数据包括电池剩余容量、电池温度、充放电状态、电池电流、以及电池电压，还包括电池在第一电池剩余容量和第一温度下的第1电流～第m电流和第1电流持续时间～第m电流持续时间，其中，m为正整数。
上述实施例三提供的步骤S140的操作：能量控制模块根据当前电池工况数据、车辆下一步工况和电池的下一步工况控制电池输入或输出能量包括：
步骤S141、根据当前电池剩余容量和当前温度、车辆的下一步工况和电池的下一步工况确定电池的目标短时能量和目标短时功率，并控制电池以目标短时功率输入或输出目标短时能量。
可选的，预测工况模块存储有电池的第i电流和第i电流持续时间对应的第i短时能量和第i短时功率,i＝1,2，…，m。
可选的，车辆的下一步工况包括第一车辆状态和第一车辆状态持续时间，第一车辆状态持续时间等于最近一次车辆循环工况中与第一车辆状态相同的车辆状态的持续时间。
可选的，上述实施例三提供的步骤S130的操作：预测工况模块通过整车控制器获取车辆工况数据并存储、以及通过中央处理模块获取电池工况数据并存储，在电池管理系统上电后，根据当前电池工况数据、最近一次车辆循环工况的车辆工况数据和电池工况数据，结合整车控制器控制的车辆下一步工况，预测当前温度下电池的下一步工况包括：
步骤S131、检测第一车辆状态持续时间；
步骤S132、在检测到第一车辆状态持续时间小于或等于第j电流持续时间且大于第j-1电流持续时间，将第j电流持续时间所对应的第j电流、短时能量和短时功率分别确定为电池的下一步工况中的预测输入/输出电流、预测电流持续时间、预测短时能量和预测短时功率，其中j∈[1,m]。
可选的，能量控制模块根据当前电池工况数据、车辆下一步工况和电池的下一步工况控制电池输入或输出能量，还包括：
若当前车辆循环工况中车辆状态持续时间大于第k电流持续时间，控制电池按照第k+1电流持续时间对应的短时功率输入/输出第k+1电流；
其中，k∈[j,m]。
本实施例提供的电池管理系统的控制方法，通过将不同电池剩余容量下和不同温度下根据持续时间长短对应存储，并且在电流持续时间小于峰值电流持续时间时，该电流的持续时间可以超过峰值电流，根据预测模块预测得到的电池下一步工况，结合车辆的实际工况将该短时间持续的电流在车辆加速或启动的情况下进行输出，在车辆减速或制动情况下进行回收。并且车辆在短时工况时，始终能够首先以最大电流来输出或输入功率，在不影响电池健康状况的前提下，结合车辆实际工况，有效提高了电池能量利用率，提高了车辆在短时工况下的性能优势，解决了现有技术中的控制策略对电池的能量利用效率较低的问题。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (19)

1.一种电池管理系统，其特征在于，用于对车辆电池能量进行管理，所述电池管理系统分别与所述车辆的电池和所述车辆的整车控制器电连接，用于对所述电池的参数进行采集和处理，所述电池管理系统包括：
电池参数检测模块，与所述电池电连接，用于实时采集所述电池的参数并输出该电池参数；
中央处理模块，用于在所述电池管理系统上电后，获取所述电池参数并根据所述电池参数计算得到所述电池的电池剩余容量，其中，所述电池参数和所述电池剩余容量作为电池工况数据；
预测工况模块，分别与所述中央处理模块和所述整车控制器电连接，用于通过所述整车控制器获取车辆工况数据并存储、以及通过所述中央处理模块获取所述电池工况数据并存储，在所述电池管理系统上电后，根据当前电池工况数据、最近一次车辆循环工况的车辆工况数据和电池工况数据，结合所述整车控制器预测车辆下一步工况，并预测当前温度和当前电池剩余容量下所述电池的下一步工况；
能量控制模块，与所述中央处理模块电连接，用于根据所述当前电池工况数据、所述车辆下一步工况和所述电池的下一步工况控制所述电池输入或输出能量。
2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述车辆工况数据包括多种车辆状态和每种所述车辆状态对应的持续时间，所述多种车辆状态至少包括启动、加速、减速和制动；
所述电池工况数据包括电池剩余容量、电池温度、充放电状态、电池电流、以及电池电压，还包括所述电池在第一电池剩余容量和第一温度下的第1电流～第m电流和第1电流持续时间～第m电流持续时间，其中，m为正整数。
3.根据权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，所述能量控制模块具体用于根据当前电池剩余容量和当前温度、所述车辆的下一步工况和所述电池的下一步工况确定所述电池的目标短时能量和目标短时功率，并控制所述电池以所述目标短时功率输入或输出所述目标短时能量。
4.根据权利要求3所述的电池管理系统，其特征在于，所述预测工况模块包括存储子模块，所述存储子模块用于存储有所述电池的第i电流和第i电流持续时间对应的第i短时能量和第i短时功率,i＝1,2，…，m。
5.根据权利要求4所述的电池管理系统，其特征在于，所述车辆的下一步工况包括第一车辆状态和第一车辆状态持续时间，所述第一车辆状态持续时间等于所述最近一次车辆循环工况中与所述第一车辆状态相同的车辆状态的持续时间。
6.根据权利要求5所述的电池管理系统，其特征在于，所述预测工况模块还包括：
检测子模块，用于检测第一车辆状态持续时间；
确定子模块，用于在检测到所述第一车辆状态持续时间小于或等于第j电流持续时间且大于第j-1电流持续时间，将所述第j电流持续时间所对应的第j电流、短时能量和短时功率分别确定为所述电池的下一步工况中的预测输入/输出电流、预测电流持续时间、预测短时能量和预测短时功率，其中j∈[1,m]。
7.根据权利要求6所述的电池管理系统，其特征在于，所述能量控制模块具体用于，
若当前车辆循环工况中车辆状态持续时间大于所述第k电流持续时间，控制所述电池按照第k+1电流持续时间对应的短时功率输入/输出所述第k+1电流；
其中，k∈[j,m]。
8.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述预测工况模块还包括更新子模块，所述更新子模块用于将当前一次完成的车辆循环工况的数据作为最近一次车辆循环工况的数据进行更新并存储。
9.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述中央处理系统用于确定电池的使用时间，根据电池剩余容量和所述健康寿命阶段确定有效电池剩余容量；
所述能量控制模块，与所述中央处理模块电连接，用于根据当前有效电池剩余容量和当前温度、所述车辆的下一步工况和所述电池的下一步工况控制所述电池输入或输出能量。
10.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，还包括：通讯模块，所述中央处理系统通过所述通讯模块分别与所述电池参数检测模块、所述预测工况模块、所述能量控制模块电连接。
11.一种电池管理系统的控制方法，其特征在于，所述电池管理系统分别与所述车辆的电池和所述车辆的整车控制器电连接，用于对所述电池的参数进行采集和处理，所述电池管理系统包括：电池参数检测模块、中央处理模块、预测工况模块、和能量控制模块；所述电池参数检测模块与所述电池电连接，所述预测工况模块，分别与所述中央处理模块和所述整车控制器电连接，所述能量控制模块，与所述中央处理模块电连接；所述控制方法包括：
所述电池参数检测模块实时采集所述电池的参数并输出该电池参数；
中央处理模块在所述电池管理系统上电后，获取所述电池参数并根据所述电池参数计算得到所述电池的电池剩余容量，其中，所述电池参数和所述电池剩余容量作为电池工况数据；
预测工况模块通过所述整车控制器获取车辆工况数据并存储、以及通过所述中央处理模块获取所述电池工况数据并存储，在所述电池管理系统上电后，根据当前电池工况数据、最近一次车辆循环工况的车辆工况数据和电池工况数据，结合所述整车控制器预测车辆下一步工况，并预测当前温度和当前电池剩余容量下所述电池的下一步工况；
能量控制模块根据所述当前电池工况数据、所述车辆下一步工况和所述电池的下一步工况控制所述电池输入或输出能量。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述车辆工况数据包括多种车辆状态和每种所述车辆状态对应的持续时间，所述多种车辆状态至少包括启动、加速、减速和制动；
所述电池工况数据包括电池剩余容量、电池温度、充放电状态、电池电流、以及电池电压，还包括所述电池在第一电池剩余容量和第一温度下的第1电流～第m电流和第1电流持续时间～第m电流持续时间，其中，m为正整数。
13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述能量控制模块根据所述当前电池工况数据、所述车辆下一步工况和所述电池的下一步工况控制所述电池输入或输出能量包括：
根据当前电池剩余容量和当前温度、所述车辆的下一步工况和所述电池的下一步工况确定所述电池的目标短时能量和目标短时功率，并控制所述电池以所述目标短时功率输入或输出所述目标短时能量。
14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，所述预测工况模块存储有所述电池的第i电流和第i电流持续时间对应的第i短时能量和第i短时功率,i＝1,2，…，m。
15.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于，所述车辆的下一步工况包括第一车辆状态和第一车辆状态持续时间，所述第一车辆状态持续时间等于所述最近一次车辆循环工况中与所述第一车辆状态相同的车辆状态的持续时间。
16.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述预测工况模块通过所述整车控制器获取车辆工况数据并存储、以及通过所述中央处理模块获取所述电池工况数据并存储，在所述电池管理系统上电后，根据当前电池工况数据、最近一次车辆循环工况的车辆工况数据和电池工况数据，结合所述整车控制器控制的车辆下一步工况，预测当前温度下所述电池的下一步工况，包括：
检测第一车辆状态持续时间；
在检测到所述第一车辆状态持续时间小于或等于第j电流持续时间且大于第j-1电流持续时间，将所述第j电流持续时间所对应的第j电流、短时能量和短时功率分别确定为所述电池的下一步工况中的预测输入/输出电流、预测电流持续时间、预测短时能量和预测短时功率，其中j∈[1,m]。
17.根据权利要求16所述的控制方法，其特征在于，所述能量控制模块根据所述当前电池工况数据、所述车辆下一步工况和所述电池的下一步工况控制所述电池输入或输出能量，还包括：
若当前车辆循环工况中车辆状态持续时间大于所述第k电流持续时间，控制所述电池按照第k+1电流持续时间对应的短时功率输入/输出所述第k+1电流；
其中，k∈[j,m]。
18.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述预测工况模块还包括更新子模块，所述更新子模块用于将当前一次完成的车辆循环工况的数据作为最近一次车辆循环工况的数据进行更新并存储。
19.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，还包括：所述中央处理系统确定电池的使用时间，根据电池剩余容量和所述健康寿命阶段确定有效电池剩余容量；
所述能量控制模块，根据当前有效电池剩余容量和当前温度、所述车辆的下一步工况和所述电池的下一步工况控制所述电池输入或输出能量。
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