CN109284563B - 一种关于峰值与持续功率切换的bms对电池系统sop估算方法 - Google Patents

一种关于峰值与持续功率切换的bms对电池系统sop估算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种关于峰值与持续功率切换的BMS对电池系统SOP估算方法，包括实施获取电池系统当前允许持续放电功率、当前放电功率和当前允许峰值放电功率，并将当前允许峰值放电功率作为电池系统当前SOP估算结果上报整车，实时比较电池当前放电功率与当前允许持续放电功率，根据电池当前放电功率与当前允许持续放电功率的比较结果确定电池系统SOP估算结果，本发明能够避免持续大电流充放电对电芯造成不可逆的损坏，提高动力电池的循环寿命。

Description

一种关于峰值与持续功率切换的BMS对电池系统SOP估算方法
技术领域
本发明涉及电动汽车电池领域，尤其涉及一种关于峰值与持续功率切换的BMS对电池系统SOP估算方法。
背景技术
SOP(State of power,功率状态)估算是电池管理系统一项关键的核心算法，是整车能量管理不可缺少的一部分，其估算策略合理与否直接影响整车的动力性、舒适性以及经济性。
一个合理的SOP算法，须监控电池当前放电状态估算电池当前最大放电能力，而目前业内普遍的做法是标定电池相应脉冲时间内峰值放电功率作为电池管理系统SOP估算的基准，忽略了电池持续以峰值功率放电对电池的影响。这就要求电池管理系统SOP算法中必须有判断当前电池放电工况的策略，当电池持续大电流放电时，SOP算法须做到限制电池最大功率来保护电池。
SOP估算策略合理与否直接影响整车的动力性、舒适性以及经济性。就整车动力性而言，在动力电池能力允许的范围内，峰值功率会保证整车良好的动力性，但是整车一直以峰值功率放电，会对电芯造成过放损害，影响动力电池的循环寿命。所以，峰值功率持续输出一段时间后，切换到持续功率输出策略就尤为重要。
峰值功率切换持续功率过程如果过渡不够平滑，强烈的顿挫感会影响顾客乘坐的舒适性。专利号为201810044771.9公开了一种电动汽车锂电池SOP估算方法，包括以下步骤：获取电池系统的参数、获取预测状态参数、SOP的计算，该发明通过获取下一时刻的放电电流和最大、最小放电电压来对SOP进行估算，计算比较复杂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种关于峰值与持续功率切换的BMS对电池系统SOP估算方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种关于峰值与持续功率切换的BMS 对电池系统SOP估算方法,包括以下步骤：
S1，通过BMS实时获取电池系统的当前允许持续放电功率、当前放电功率和当前允许峰值放电功率，并将当前允许峰值放电功率作为电池系统当前SOP估算结果上报整车；
S2，实时比较电池当前放电功率与当前允许持续放电功率，根据电池当前放电功率与当前允许持续放电功率的比较结果确定电池系统SOP估算结果；
S3，BMS对电池系统SOP估算切换到当前允许持续放电(回馈)功率后(上报当前允许持续放电功率给整车)，若当前允许持续放电功率上报累计时间大于t3，则重新对电池系统 SOP估算并将当前允许峰值放电功率作为电池系统SOP估算结果上报整车。
本发明通过先标定电池在不同温度、不同荷电状态下的限定脉冲放电时间的峰值功率，和持续放电的持续功率，分别形成峰值功率map表和持续功率map表，然后将这两张标定参数表导入电池管理系统软件中，软件通过监控电池放电电流来判断电池当前放电工况，当电池当前放电剧烈时，软件上报最大功率通过将峰值切换到持续值实现对电池合理的SOP估算。
进一步地，所述电池当前放电功率与当前最大允许放电功率的比较包括以下步骤：
S21，若当前放电功率不大于当前允许持续放电功率，则将当前允许峰值放电功率作为电池系统当前SOP估算结果上报整车，若当前放电功率大于当前允许持续放电功率，则继续步骤S22；
S22，启动计时器，在t1时间内计算电池第一平均放电功率，若第一平均放电功率不小于当前允许峰值放电功率的a％，则当前SOP估算结果为由允许峰值放电功率切换到当前允许持续放电功率，同时计时器重置，若第一平均放电功率P4小于当前允许峰值放电功率的a％，则继续步骤S23；
S23，计时器继续计时到t2时间(t2＞t1)，在时段t1≤T≤t2内,计算第二平均放电功率，判断：
Figure SMS_1
是否成立，其中，P1为当前允许峰值放电功率，P2为当前允许持续放电功率，P3为第二平均放电功率，T为计时器计时时间；
若成立，则计时器重置，当前SOP估算结果为由当前允许峰值放电功率P3切换到当前允许持续放电功率P1；
若不成立，则继续步骤S24；
S24，计时器继续计时，当计时时间T＞t2时，直接重置计时器，当前SOP估算结果为维持原电池系统SOP估算方法，即将当前允许峰值放电功率作为电池系统当前S0P估算的结果上报整车。
进一步地，所述a、t1、t2和t3均为预设阀值。
进一步地，所述当前允许持续放电功率通过查询电池持续功率MAP表所得。
进一步地，所述当前允许峰值放电功率通过查询电池峰值功率MAP表所得。
进一步地，所述第一平均功率和第二平均功率的计算公式均为：
Figure SMS_2
Pm表示tm时刻的功率，Pn表示tn时刻的功率，P表示第一平均功率或第二平均功率。
进一步地，所述切换为线性切换，并且切换速率均小于预设阀值B。
本发明的有益效果：本发明旨在提供一种关于峰值与持续功率切换的BMS对电池系统SOP 估算策略，可以避免持续大电流充放电对电芯造成不可逆的损坏，既保证了整车动力性，又维持了动力电池的循环寿命，而且也提高了整车运行的舒适性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系，运动情况等，如果该特定姿态发生改变，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，本发明中如设计“第一”、“第二”等描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含地包括至少一个该特征。本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以互相结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现互相矛盾或者无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1所示，本发明提供了一种关于峰值与持续功率切换的BMS对电池系统SOP估算方法,包括以下步骤：
S1，通过BMS实时获取电池系统的当前允许持续放电功率、当前放电功率和当前允许峰值放电功率，并将当前允许峰值放电功率作为电池系统当前SOP估算结果上报整车；
S2，实时比较电池当前放电功率与当前允许持续放电功率，根据电池当前放电功率与当前允许持续放电功率的比较结果确定电池系统SOP估算结果；
S3，BMS对电池系统SOP估算切换到当前允许持续放电(回馈)功率后(上报当前允许持续放电功率给整车)，若当前允许持续放电功率上报累计时间大于t3，则重新对电池系统 SOP估算并将当前允许峰值放电功率作为电池系统SOP估算结果上报整车。
本发明通过先标定电池在不同温度、不同荷电状态下的限定脉冲放电时间的峰值功率，和持续放电的持续功率，分别形成峰值功率map表和持续功率map表，然后将这两张标定参数表导入电池管理系统软件中，BMS通过监控电池放电电流来判断电池当前放电工况，当电池当前放电剧烈时，BMS上报当前允许最大功率通过将峰值切换到持续值实现对电池合理的 SOP估算。
所述电池当前放电功率与当前最大允许放电功率的比较包括以下步骤：
S21，若当前放电功率不大于当前允许持续放电功率，则将当前允许峰值放电功率作为电池系统当前SOP估算结果上报整车，若当前放电功率大于当前允许持续放电功率，则继续步骤S22；
S22，启动计时器，在t1时间内计算电池第一平均放电功率，若第一平均放电功率不小于当前允许峰值放电功率的a％，则当前SOP估算结果为由允许峰值放电功率切换到当前允许持续放电功率，同时计时器重置，若第一平均放电功率P4小于当前允许峰值放电功率的a％，则继续步骤S23；
S23，计时器继续计时到t2时间(t2＞t1)，在时段t1≤T≤t2内,计算第二平均放电功率，判断：
Figure SMS_3
是否成立，其中，P1为当前允许峰值放电功率，P2为当前允许持续放电功率，P3为第二平均放电功率，T为计时器计时时间；
若成立，则计时器重置，当前SOP估算结果为由当前允许峰值放电功率P3切换到当前允许持续放电功率P1；
若不成立，则继续步骤S24；
S24，计时器继续计时，当计时时间T＞t2时，直接重置计时器，当前SOP估算结果为维持原电池系统SOP估算方法，即将当前允许峰值放电功率作为电池系统当前S0P估算的结果上报整车。
所述a、t1、t2和t3均为所预设的阀值，针对不同电池的型号所设的阀值不一样。
BMS通过持续功率MAP表和峰值放电功率MAP实时获取电池当前允许持续放电功率和当前允许峰值放电功率。
所述第一平均功率和第二平均功率可以通过公式
Figure SMS_4
计算，Pm表示tm时刻的功率， Pn表示tn时刻的功率，P表示第一平均功率或第二平均功率。
为了减少在当前峰值功率与当前允许持续放电功率之间切换的顿挫感，使切换更加平滑，所述切换为线性切换，并且切换速率均小于预设阀值B。
本发明工作原理：本文通过先标定电池在不同温度、不同荷电状态下的限定脉冲放电时间的峰值功率，和持续放电的持续功率，分别形成峰值功率map表和持续功率map表，然后将这两张标定参数表导入电池管理系统软件中，软件通过监控电池放电电流来判断电池当前放电工况，当电池当前放电剧烈时，软件上报最大功率通过将峰值切换到持续值实现对电池合理的SOP估算。
本发明在电池当前持续大电流剧烈放电时，电池管理系统将上报允许放电功率由峰值切换到持续值，限制电池持续过大电流放电，保护电池避免过放，并且限制电池过大的放电电流一段时间后重新切回到峰值，以保障整车动力性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.一种关于峰值与持续功率切换的BMS对电池系统SOP估算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，通过BMS实时获取电池系统的当前允许持续放电功率、当前放电功率和当前允许峰值放电功率，并将当前允许峰值放电功率作为电池系统当前SOP估算结果上报整车；
S2，实时比较电池当前放电功率与当前允许持续放电功率，根据电池当前放电功率与当前允许持续放电功率的比较结果确定电池系统SOP估算结果；
S21，若当前放电功率不大于当前允许持续放电功率，则将当前允许峰值放电功率作为电池系统当前SOP估算结果上报整车，若当前放电功率大于当前允许持续放电功率，则继续步骤S22；
S22，启动计时器，在t1时间内计算电池第一平均放电功率，若第一平均放电功率不小于当前允许峰值放电功率的a％，则当前SOP估算结果为由允许峰值放电功率切换到当前允许持续放电功率，同时计时器重置，若第一平均放电功率P4小于当前允许峰值放电功率的a％，则继续步骤S23；
S23，计时器继续计时到t2时间，在时段t1≤T≤t2内,计算第二平均放电功率，判断：
Figure FDA0004131466790000011
是否成立，其中，P1为当前允许峰值放电功率，P2为当前允许持续放电功率，P3为第二平均放电功率，T为计时器计时时间，a、t1和t2均为所预设的阀值；若成立，则计时器重置，当前SOP估算结果为由当前允许峰值放电功率P3切换到当前允许持续放电功率P1；
若不成立，则继续步骤S24；
S24，计时器继续计时，当计时时间T＞t2时，直接重置计时器，当前SOP估算结果为维持原电池系统SOP估算方法，即将当前允许峰值放电功率作为电池系统当前SOP估算的结果上报整车；
S3，BMS对电池系统SOP估算切换到当前允许持续放电功率后，若当前允许持续放电功率上报累计时间大于t3，则重新对电池系统SOP估算并将当前允许峰值放电功率作为电池系统SOP估算结果上报整车，其中，t3为预设阀值。
2.根据权利要求1所述的一种关于峰值与持续功率切换的BMS对电池系统SOP估算方法，其特征在于，所述当前允许持续放电功率通过查询持续功率MAP表所得。
3.根据权利要求1所述的一种关于峰值与持续功率切换的BMS对电池系统SOP估算方法，其特征在于，所述当前允许峰值放电功率通过查询峰值功率MAP表所得。
4.根据权利要求1所述的一种关于峰值与持续功率切换的BMS对电池系统SOP估算方法，其特征在于，所述切换为线性切换。
5.根据权利要求1所述的一种关于峰值与持续功率切换的BMS对电池系统SOP估算方法，其特征在于，所述第一平均功率和第二平均功的的计算公式为：
Figure FDA0004131466790000021
其中Pm表示tm时刻的功率，Pn表示tn时刻的功率，P表示第一平均功率或第二平均功率。
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