CN114670710A - 电池管理系统的均衡控制方法、装置、控制设备及汽车 - Google Patents

电池管理系统的均衡控制方法、装置、控制设备及汽车 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电池管理系统的均衡控制方法、装置、控制设备及汽车，所述均衡控制方法包括：利用电池管理系统BMS的仿真模型工作在至少两个模式中的第一模式，模拟所述BMS的运行，得到所述仿真模型在至少一个均衡控制策略下的仿真结果；根据所述仿真结果，从所述至少一个均衡控制策略中确定所述BMS的目标均衡控制策略；在所述BMS工作时，利用所述目标均衡控制策略对应的策略参数进行均衡控制。上述方案，能够快速确定BMS的均衡策略，极大地提升BMS的被动均衡效率，从而在较大程度上改善电池包一致性的问题。

Description

电池管理系统的均衡控制方法、装置、控制设备及汽车
技术领域
本发明涉及汽车领域，特别涉及一种电池管理系统的均衡控制方法、装置、控制设备及汽车。
背景技术
现在有电动汽车电池存在一致性较差的问题，其解决方式一般采用电池管理系统(Battery Management System，简称BMS)的被动均衡策略。
然而，由于BMS属于三电控制器之一，在整车零部件中具有举足轻重的地位，而目前缺乏合适的测试方法，各厂商不会因为均衡效率低而给BMS带来烧板子的风险，导致目前市面上的BMS均存在均衡效率较低的情况，设计冗余比较大，被动均衡效率未能得到有效提升。
发明内容
本发明实施例提供一种电池管理系统的均衡控制方法、装置、控制设备及汽车，用以解决现有技术中由于缺乏合适的均衡策略测试方法，导致BMS的被动均衡效率比较低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
依据本发明的一个方面，提供了一种电池管理系统的均衡控制方法，包括：
利用电池管理系统BMS的仿真模型工作在至少两个模式中的第一模式，模拟所述BMS的运行，得到所述仿真模型在至少一个均衡控制策略下的仿真结果；
根据所述仿真结果，从所述至少一个均衡控制策略中确定所述BMS的目标均衡控制策略；
在所述BMS工作时，利用所述目标均衡控制策略对应的策略参数进行均衡控制。
可选地，在利用电池管理系统BMS的仿真模型工作在至少两个模式中的第一模式，模拟所述BMS的运行之前，所述均衡控制方法还包括：
通过仿真软件，建立电池管理系统BMS的初始仿真模型；
对所述初始仿真模型进行校准，得到所述BMS的仿真模型。
可选地，所述通过仿真软件，建立电池管理系统BMS的初始仿真模型，包括：
设置所述BMS管理的单体电芯的数量，以及初始仿真模型的仿真参数，建立所述BMS的初始仿真模型；
其中，所述仿真参数包括所述BMS的均衡电路板的导热系数和温度阈值。
可选地，所述对所述初始仿真模型进行校准，得到所述BMS的仿真模型，包括：
运行所述初始仿真模型，得到所述初始仿真模型在预设均衡控制策略下的仿真结果；
根据所述仿真结果和实验结果，调整所述初始仿真模型的仿真参数，并重复上一步骤，得到多个所述仿真结果；其中，所述实验结果为采用所述预设均衡控制策略进行真实的实验所得到的结果；
从多个所述仿真结果中，选择与所述实验结果最接近的第一仿真结果所对应的第一仿真参数，并将所述初始仿真模型中的仿真参数替换为所述第一仿真参数，得到所述BMS的仿真模型。
可选地，所述根据所述仿真结果，从所述至少一个均衡控制策略中确定所述BMS的目标均衡控制策略，包括：
根据所述仿真结果，将仿真结果中均衡时间最长的第一均衡时间所对应的均衡控制策略确定为初始均衡控制策略；
利用所述仿真模型工作至少两个模式中的第二模式，模拟所述BMS的运行，确定所述仿真模型在所述初始均衡控制策略下的第二均衡时间；
在所述第二均衡时间大于或等于所述第一均衡时间的情况下，将所述初始均衡控制策略确定为目标均衡控制策略。
可选地，所述均衡控制策略包括以下至少一项：
均衡开启条件；
均衡时间；
均衡电阻开启数量；
均衡关闭条件。
可选地，所述均衡控制方法还包括：
在所述BMS工作时，通过实测所述BMS的均衡电路板的第一温度，确定BMS的均衡电路板的温度冗余值；其中，所述温度冗余值为所述第一温度与所述BMS的上位机显示的第二温度之间的差值；
根据所述温度冗余值，调整所述目标均衡控制策略的均衡关闭条件。
可选地，所述根据所述温度冗余值，调整所述目标均衡控制策略的均衡关闭条件，包括：
在所述温度冗余值大于或等于零的情况下，将所述均衡关闭条件对应的温度阈值调整为该温度阈值与所述温度冗余值的差值。
依据本发明的另一个方面，提供了一种电池管理系统的均衡控制装置，包括：
仿真运行模块，用于利用电池管理系统BMS的仿真模型工作在至少两个模式中的第一模式，模拟所述BMS的运行，得到所述仿真模型在至少一个均衡控制策略下的仿真结果；
策略确定模块，用于根据所述仿真结果，从所述至少一个均衡控制策略中确定所述BMS的目标均衡控制策略；
均衡控制模块，用于在所述BMS工作时，利用所述目标均衡控制策略对应的策略参数进行均衡控制。
依据本发明的另一个方面，提供了一种控制设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；所述处理器执行所述程序时实现如上所述的均衡控制方法。
依据本发明的另一个方面，提供了一种汽车，包括如上所述的均衡控制装置。
本发明的有益效果是：
上述方案，能够快速确定BMS的均衡策略，极大地提升BMS的被动均衡效率，从而在较大程度上改善电池包一致性的问题，使用成本低，均衡效率高。
附图说明
图1表示本发明实施例提供的均衡控制方法示意图；
图2表示本发明实施例提供的均衡控制方法中仿真结果示意图；
图3表示本发明实施例提供的均衡控制方法中实验结果示意图；
图4表示本发明实施例提供的均衡控制装置示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
本发明针对现有技术中由于缺乏合适的测试方法，导致BMS的被动均衡效率未得到有效提升的问题，提供一种电池管理系统的均衡控制方法、装置、控制设备及汽车。
如图1所示，本发明其中一实施例提供一种电池管理系统的均衡控制方法，包括：
S11：利用电池管理系统BMS的仿真模型工作在至少两个模式中的第一模式，模拟所述BMS的运行，得到所述仿真模型在至少一个均衡控制策略下的仿真结果；
S12：根据所述仿真结果，从所述至少一个均衡控制策略中确定所述BMS的目标均衡控制策略。
该实施例中，通过对比多个均衡控制策略下仿真模型的仿真结果，能够为BMS确定一较佳的均衡控制策略。
S13：在所述BMS工作时，利用所述目标均衡控制策略对应的策略参数进行均衡控制。
利用上述过程确认出较佳的均衡控制策略(即目标均衡控制策略)之后，BMS可以利用该目标均衡控制策略进行均衡控制。具体的，可以将目标均衡控制策略对应的策略参数配置在BMS上，使得BMS在工作时，利用目标均衡控制策略对应的策略参数进行均衡控制。
本发明实施例，通过介入热仿真手段，可以为BMS均衡策略的制定提供了数据支撑，从而能够为BMS确定出较佳的均衡控制策略，提高了BMS的被动均衡效率。
可选地，在利用电池管理系统BMS的仿真模型工作在至少两个模式中的第一模式，模拟所述BMS的运行之前，所述均衡控制方法还包括：
通过仿真软件，建立电池管理系统BMS的初始仿真模型；
对所述初始仿真模型进行校准，得到所述BMS的仿真模型。
该实施例中，通过校准仿真模型，可以使得BMS的仿真模型更加接近现实的BMS，从而使得仿真结果能够接近实验结果，这样，得到的仿真结果更具有参考价值，有利于为BMS确定出较佳的均衡控制策略。
可选地，所述通过仿真软件，建立电池管理系统BMS的初始仿真模型，包括：
设置所述BMS管理的单体电芯的数量，以及初始仿真模型的仿真参数，建立所述BMS的初始仿真模型；
其中，所述仿真参数包括所述BMS的均衡电路板的导热系数和温度阈值。
需要说明的是，由于不同的BMS的均衡电路板所采用的导热材料不同，因此，需要根据导热材料的导热系数和温度阈值来建立仿真模型。
可选地，所述对所述初始仿真模型进行校准，得到所述BMS的仿真模型，包括：
运行所述初始仿真模型，得到所述初始仿真模型在预设均衡控制策略下的仿真结果；
根据所述仿真结果和实验结果，调整所述初始仿真模型的仿真参数，并重复上一步骤，得到多个所述仿真结果；其中，所述实验结果为采用所述预设均衡控制策略进行真实的实验所得到的结果；
从多个所述仿真结果中，选择与所述实验结果最接近的第一仿真结果所对应的第一仿真参数，并将所述初始仿真模型中的仿真参数替换为所述第一仿真参数，得到所述BMS的仿真模型。
该实施例中，可以先使用仿真软件建立BMS的初始仿真模型(例如，该初始仿真模型可以包括BMS的从控板模型)，设置对应的仿真参数和边界条件等。这里，边界条件具体可以是BMS的从控板所处空间的尺寸大小。然后，选取一种(或者两种)均衡工况(也即预设均衡控制策略)分别进行仿真和实验。最后，经过仿真结果与实际的实验结果进行对比，可以调整仿真参数，从而来保证仿真结果趋于实际(即实验结果)。其中，最为接近实验结果的仿真结果所对应的仿真参数，可以作为BMS的仿真模型的仿真参数，来得到校准后的仿真模型。
例如，如图2所示，为本发明一实施例中，均衡控制策略为开启四个均衡电阻的仿真结果，如图3所示，为该均衡控制策略下的实际的实验结果。
可选地，所述根据所述仿真结果，从所述至少一个均衡控制策略中确定所述BMS的目标均衡控制策略，包括：
根据所述仿真结果，将仿真结果中均衡时间最长的第一均衡时间所对应的均衡控制策略确定为初始均衡控制策略；
利用所述仿真模型工作至少两个模式中的第二模式，模拟所述BMS的运行，确定所述仿真模型在所述初始均衡控制策略下的第二均衡时间；
在所述第二均衡时间大于或等于所述第一均衡时间的情况下，将所述初始均衡控制策略确定为目标均衡控制策略。
本发明实施例中，可以从稳态和瞬态两个方面进行仿真分析：
其中，可以先从稳态入手，即使得仿真模型工作在第一模式，按照BMS的均衡电路板的最高温度阀值来初步确定BMS的均衡控制策略，也即定义均衡电阻的开启数量。需要说明的是，可以选择最恶劣的工况条件来开启仿真，然后根据理论分析来判断出最恶劣的几种均衡控制策略对应的均衡电阻的开启方式，依次进行仿真分析，从而确定出较佳方案(即目标均衡控制策略)。
当在稳态条件下确定出较佳方案，可以再从瞬态入手去判断，该目标均衡控制策略下，BMS在均衡过程中的每时每刻有无超温风险(即BMS的均衡电路板的温度超过其温度阈值)，从而验证该目标均衡控制策略的可行性。
具体的，在瞬态条件下，即使得仿真模型工作在第二模式，这样即可以在每时每刻检验BMS在均衡过程中有无超温，如果发生超温现象，均衡会停止，所以，可以通过判断第二均衡时间是否大于或等于所述第一均衡时间，来判断是否发生了超温现象。
这里，需要说明的是，如果在第二模式，出现第二均衡时间小于第一均衡时间的情况，则需要重新选择初始均衡控制策略。例如，可以对比第二均衡时间与仿真结果中均衡时间仅次于第一均衡时间的第三均衡时间，如果第三均衡时间大于第二均衡时间，则可以将第三均衡时间所对应的均衡控制策略确定为初始均衡控制策略。
可选地，所述均衡控制策略包括以下至少一项：
均衡开启条件；
均衡时间；
均衡电阻开启数量；
均衡关闭条件。
可选地，所述均衡控制方法还包括：
在所述BMS工作时，通过实测所述BMS的均衡电路板的第一温度，确定BMS的均衡电路板的温度冗余值；其中，所述温度冗余值为所述第一温度与所述BMS的上位机显示的第二温度之间的差值；
根据所述温度冗余值，调整所述目标均衡控制策略的均衡关闭条件。
该实施例中，考虑到BMS的上位机的读数与实际温度可能有差异，因此，为了更准确的确定目标均衡控制策略，可以先对该差异进行确定，即根据实测温度点和上位机读数的差值来确定温度冗余值。
可选地，所述根据所述温度冗余值，调整所述目标均衡控制策略的均衡关闭条件，包括：
在所述温度冗余值大于或等于零的情况下，将所述均衡关闭条件对应的温度阈值调整为该温度阈值与所述温度冗余值的差值。
该实施例中，根据仿真结果可以初步确定BMS的较佳均衡控制策略(即目标均衡控制策略)，然后再结合温度冗余值来综合确定均衡控制策略，即调整目标均衡控制策略，使其更加准确。这样，利用实验验证协助选取更优的均衡控制策略，提高了BMS的被动均衡效率。
本发明实施例中，能够快速确定BMS的均衡策略，极大地提升BMS的被动均衡效率，从而在较大程度上改善电池包一致性的问题，使用成本低，均衡效率高。
如图4所示，本发明实施例还提供一种电池管理系统的均衡控制装置，包括：
仿真运行模块41，用于利用电池管理系统BMS的仿真模型工作在至少两个模式中的第一模式，模拟所述BMS的运行，得到所述仿真模型在至少一个均衡控制策略下的仿真结果；
策略确定模块42，用于根据所述仿真结果，从所述至少一个均衡控制策略中确定所述BMS的目标均衡控制策略；
均衡控制模块43，用于在所述BMS工作时，利用所述目标均衡控制策略对应的策略参数进行均衡控制。
可选地，所述均衡控制装置还包括：
模型建立模块，用于通过仿真软件，建立电池管理系统BMS的初始仿真模型；
模型校准模块，用于对所述初始仿真模型进行校准，得到所述BMS的仿真模型。
可选地，所述模型建立模块包括：
模型建立单元，用于设置所述BMS管理的单体电芯的数量，以及初始仿真模型的仿真参数，建立所述BMS的初始仿真模型；
其中，所述仿真参数包括所述BMS的均衡电路板的导热系数和温度阈值。
可选地，所述模型校准模块包括：
仿真运行单元，用于运行所述初始仿真模型，得到所述初始仿真模型在预设均衡控制策略下的仿真结果；
参数调整单元，用于根据所述仿真结果和实验结果，调整所述初始仿真模型的仿真参数，并重复上一步骤，得到多个所述仿真结果；其中，所述实验结果为采用所述预设均衡控制策略进行真实的实验所得到的结果；
模型确定单元，用于从多个所述仿真结果中，选择与所述实验结果最接近的第一仿真结果所对应的第一仿真参数，并将所述初始仿真模型中的仿真参数替换为所述第一仿真参数，得到所述BMS的仿真模型。
可选地，所述策略确定模块42包括：
第一确定单元，用于根据所述仿真结果，将仿真结果中均衡时间最长的第一均衡时间所对应的均衡控制策略确定为初始均衡控制策略；
第二确定单元，用于利用所述仿真模型工作至少两个模式中的第二模式，模拟所述BMS的运行，确定所述仿真模型在所述初始均衡控制策略下的第二均衡时间；
第三确定单元，用于在所述第二均衡时间大于或等于所述第一均衡时间的情况下，将所述初始均衡控制策略确定为目标均衡控制策略。
可选地，所述均衡控制策略包括以下至少一项：
均衡开启条件；
均衡时间；
均衡电阻开启数量；
均衡关闭条件。
可选地，所述均衡控制装置还包括：
冗余确定模块，用于在所述BMS工作时，通过实测所述BMS的均衡电路板的第一温度，确定BMS的均衡电路板的温度冗余值；其中，所述温度冗余值为所述第一温度与所述BMS的上位机显示的第二温度之间的差值；
策略调整模块，用于根据所述温度冗余值，调整所述目标均衡控制策略的均衡关闭条件。
可选地，所述策略调整模块包括：
策略调整单元，用于在所述温度冗余值大于或等于零的情况下，将所述均衡关闭条件对应的温度阈值调整为该温度阈值与所述温度冗余值的差值。
本发明实施例中，能够快速确定BMS的均衡策略，极大地提升BMS的被动均衡效率，从而在较大程度上改善电池包一致性的问题，使用成本低，均衡效率高。
本发明实施例还提供一种控制设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；所述处理器执行所述程序时实现如上所述的均衡控制方法。
本发明实施例中，能够快速确定BMS的均衡策略，极大地提升BMS的被动均衡效率，从而在较大程度上改善电池包一致性的问题，使用成本低，均衡效率高。
本发明实施例还提供一种汽车，包括如上所述的均衡控制装置。
本发明实施例中，能够快速确定BMS的均衡策略，极大地提升BMS的被动均衡效率，从而在较大程度上改善电池包一致性的问题，使用成本低，均衡效率高。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种电池管理系统的均衡控制方法，其特征在于，包括：
利用电池管理系统BMS的仿真模型工作在至少两个模式中的第一模式，模拟所述BMS的运行，得到所述仿真模型在至少一个均衡控制策略下的仿真结果；
根据所述仿真结果，从所述至少一个均衡控制策略中确定所述BMS的目标均衡控制策略；
在所述BMS工作时，利用所述目标均衡控制策略对应的策略参数进行均衡控制。
2.根据权利要求1所述的均衡控制方法，其特征在于，在利用电池管理系统BMS的仿真模型工作在至少两个模式中的第一模式，模拟所述BMS的运行之前，所述均衡控制方法还包括：
通过仿真软件，建立电池管理系统BMS的初始仿真模型；
对所述初始仿真模型进行校准，得到所述BMS的仿真模型。
3.根据权利要求2所述的均衡控制方法，其特征在于，所述通过仿真软件，建立电池管理系统BMS的初始仿真模型，包括：
设置所述BMS管理的单体电芯的数量，以及初始仿真模型的仿真参数，建立所述BMS的初始仿真模型；
其中，所述仿真参数包括所述BMS的均衡电路板的导热系数和温度阈值。
4.根据权利要求2所述的均衡控制方法，其特征在于，所述对所述初始仿真模型进行校准，得到所述BMS的仿真模型，包括：
运行所述初始仿真模型，得到所述初始仿真模型在预设均衡控制策略下的仿真结果；
根据所述仿真结果和实验结果，调整所述初始仿真模型的仿真参数，并重复上一步骤，得到多个所述仿真结果；其中，所述实验结果为采用所述预设均衡控制策略进行真实的实验所得到的结果；
从多个所述仿真结果中，选择与所述实验结果最接近的第一仿真结果所对应的第一仿真参数，并将所述初始仿真模型中的仿真参数替换为所述第一仿真参数，得到所述BMS的仿真模型。
5.根据权利要求1所述的均衡控制方法，其特征在于，所述根据所述仿真结果，从所述至少一个均衡控制策略中确定所述BMS的目标均衡控制策略，包括：
根据所述仿真结果，将仿真结果中均衡时间最长的第一均衡时间所对应的均衡控制策略确定为初始均衡控制策略；
利用所述仿真模型工作至少两个模式中的第二模式，模拟所述BMS的运行，确定所述仿真模型在所述初始均衡控制策略下的第二均衡时间；
在所述第二均衡时间大于或等于所述第一均衡时间的情况下，将所述初始均衡控制策略确定为目标均衡控制策略。
6.根据权利要求1或5所述的均衡控制方法，其特征在于，所述均衡控制策略包括以下至少一项：
均衡开启条件；
均衡时间；
均衡电阻开启数量；
均衡关闭条件。
7.根据权利要求6所述的均衡控制方法，其特征在于，还包括：
在所述BMS工作时，通过实测所述BMS的均衡电路板的第一温度，确定BMS的均衡电路板的温度冗余值；其中，所述温度冗余值为所述第一温度与所述BMS的上位机显示的第二温度之间的差值；
根据所述温度冗余值，调整所述目标均衡控制策略的均衡关闭条件。
8.根据权利要求7所述的均衡控制方法，其特征在于，所述根据所述温度冗余值，调整所述目标均衡控制策略的均衡关闭条件，包括：
在所述温度冗余值大于或等于零的情况下，将所述均衡关闭条件对应的温度阈值调整为该温度阈值与所述温度冗余值的差值。
9.一种电池管理系统的均衡控制装置，其特征在于，包括：
仿真运行模块，用于利用电池管理系统BMS的仿真模型工作在至少两个模式中的第一模式，模拟所述BMS的运行，得到所述仿真模型在至少一个均衡控制策略下的仿真结果；
策略确定模块，用于根据所述仿真结果，从所述至少一个均衡控制策略中确定所述BMS的目标均衡控制策略；
均衡控制模块，用于在所述BMS工作时，利用所述目标均衡控制策略对应的策略参数进行均衡控制。
10.一种控制设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至8任一项所述的均衡控制方法。
11.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求9所述的均衡控制装置。
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