CN114725577A - 动力电池系统的温度监控方法、电池管理系统及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动力电池系统的温度监控方法、电池管理系统及存储介质,该方法包括:获取动力电池系统内的若干个模组的当前模组温度采样结果;根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果对所述若干个模组中的电池单体的内部温度进行预测,得到所述若干个模组的电池单体温度预测结果;根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果、电池单体温度预测结果和预设的热失控条件集合对所述动力电池系统进行热失控检测,得到热失控检测结果;根据所述热失控检测结果,控制所述动力电池系统的状态。采用本发明实施例,能对动力电池系统进行可靠有效的温度监控,并相应地控制动力电池系统的状态,从而提高行车安全。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域,尤其涉及一种动力电池系统的温度监控方法、电池管理系统及存储介质。
背景技术
随着汽车电气化不断深入,车辆电子电气网络逐渐趋于高度集成化和复杂化,由此也产生了很多汽车安全事故。安全事故的发生大多是由于控制系统自身相关安全功能失效导致的。动力电池系统作为新能源汽车的核心关键零部件之一,其安全性影响着新能源汽车未来的发展方向。动力电池系统是一个复杂的非线性大惯性系统,其中,电池温度是直接表征电池热状态的一个物理量,电池温度过高是电池发生热失控事件时最直接的触发因素,因此对动力电池系统的温度进行实时、精确、有效的监控是非常重要的。
目前,能够直接测量到的表征动力电池系统状态的关键物理参数包括模组温度、电压和电流,因此,现有技术中是通过电池管理系统(Battery Management System,BMS)直接采集动力电池系统的电池模组温度,并判断电池模组温度是否超过预设温度阈值,从而监控动力电池系统是否发生热失控。但是,本发明人在实施本发明的过程中发现,由于电池模组温度与电池单体内部温度的差异较大,容易出现电池内部温度已过热,而电池模组温度仍然正常的情况,因此,采用上述现有技术中的方法对动力电池系统进行温度监控,有效性和可靠性较低,容易影响行车安全。
发明内容
本发明实施例提供一种动力电池系统的温度监控方法、电池管理系统及存储介质,能对动力电池系统进行可靠有效的温度监控,并相应地控制动力电池系统的状态,从而提高行车安全。
本发明一实施例提供了一种动力电池系统的温度监控方法,由电池管理系统内的主控制器执行,所述方法包括:
获取动力电池系统内的若干个模组的当前模组温度采样结果;
根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果对所述若干个模组中的电池单体的内部温度进行预测,得到所述若干个模组的电池单体温度预测结果;
根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果、电池单体温度预测结果和预设的热失控条件集合对所述动力电池系统进行热失控检测,得到热失控检测结果;
根据所述热失控检测结果,控制所述动力电池系统的状态。
作为上述方案的改进,所述电池管理系统还包括从控制器;所述从控制器包括单片机、若干个温度传感器和与每个所述温度传感器一一对应连接的若干个温度采集电路;所述若干个温度传感器布置在动力电池系统内的若干个模组中,每一所述模组中布置的温度传感器的数量至少为两个;所述单片机用于控制所述若干个温度采集电路对所述若干个温度传感器的信号进行采集,并对所述若干个温度采集电路进行采集完成状态诊断和电气诊断,以得到所述若干个模组的初始温度采样结果、采集完成状态诊断结果和电气诊断结果并发送至所述主控制器;
则所述获取动力电池系统内的若干个模组的当前模组温度采样结果,具体包括:
接收由所述从控制器发送的所述若干个模组的初始温度采样结果、采集完成状态诊断结果和电气诊断结果;
根据所述若干个模组的温度采样完成状态诊断结果和电气诊断结果,判断所述若干个模组的初始温度采样结果是否有效;
对于每一所述模组,若该模组的初始温度采样结果有效,则将该模组的初始温度采样结果作为该模组的当前模组温度采样结果,若该模组的初始温度采样结果无效,则获取该模组的初始温度采样结果中各温度采样值的替代值,并将所述各温度采样值的替代值作为该模组的当前模组温度采样结果。
作为上述方案的改进,所述方法还包括:
对所述主控制器和所述从控制器之间的通讯状态进行故障检测,并在检测到发生通讯故障时,控制所述动力电池系统进入安全状态。
作为上述方案的改进,所述根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果对所述若干个模组中的电池单体的内部温度进行预测,得到所述若干个模组的电池单体温度预测结果,具体包括:
获取所述动力电池系统在当前时刻之前的预设时间内的电流移动平均值;
基于电流大小与温度修正量之间的对应关系,根据所述电流移动平均值,确定当前温度修正量;
根据所述当前温度修正量对所述若干个模组的当前模组温度采样结果进行修正,得到所述若干个模组的电池单体温度预测结果。
作为上述方案的改进,所述热失控条件集合包括第一条件集合和第二条件集合;
所述热失控检测结果包括第一诊断结果和第二诊断结果;
则所述根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果、电池单体温度预测结果和预设的热失控条件集合对所述动力电池系统进行热失控检测,得到热失控检测结果,具体包括:
根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果,判断所述动力电池系统是否满足所述第一条件集合中的条件,得到所述第一诊断结果;
根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果和电池单体温度预测结果,判断所述动力电池系统是否满足所述第二条件集合中的条件,得到所述第二诊断结果。
作为上述方案的改进,所述当前模组温度采样结果中包含至少两个温度采样值;
则所述第一条件集合具体包括以下至少一项条件:
所述动力电池系统内有至少一个模组的最高温度采样值超出预设的第一温度范围;
所述动力电池系统内有至少一个模组的采样温度变化率超过预设的第一变化率阈值;其中,每个所述模组的采样温度变化率是根据该模组的当前模组温度采样结果和历史温度采样结果数据计算得到的;
所述动力电池系统内的最高温度采样值超过预设的第一温度阈值;
所述动力电池系统内有至少一个模组的最高温度采样值和最低温度采样值的差值超过预设温差阈值。
作为上述方案的改进,所述第二条件集合具体包括以下至少一项条件:
所述动力电池系统内有至少一个模组的最高温度采样值超出预设的第二温度范围;
所述动力电池系统内有至少一个模组的电池单体预测温度变化率超过预设的第二变化率阈值;其中,每个所述模组的电池单体预测温度变化率是根据该模组的电池单体温度预测结果和历史电池单体温度预测结果数据计算得到的;
所述动力电池系统内的最高电池单体温度预测值超过预设的第二温度阈值。
作为上述方案的改进,所述根据所述热失控检测结果,控制所述电池管理系统的状态,具体包括:
根据所述第一诊断结果和所述第二诊断结果,判断所述动力电池系统是否满足所述第一条件集合中的至少一项条件和所述第二条件集合中的至少一项条件;
当判断到所述动力电池系统不满足所述第一条件集合中的任一条件且不满足所述第二条件集合中的任一条件时,控制所述动力电池系统正常运行;
当判断到所述动力电池系统满足所述第一条件集合中的至少一项条件且满足所述第二条件集合中的至少一项条件时,控制所述动力电池系统进入安全状态;
当判断到所述动力电池系统仅满足所述第一条件集合中的至少一项条件或仅满足所述第二条件集合中的至少一项条件时,控制所述动力电池系统进行功率降级。
作为上述方案的改进,当判断到所述动力电池系统仅满足所述第一条件集合中的至少一项条件或仅满足所述第二条件集合中的至少一项条件时,在所述控制所述动力电池系统进行功率降级之后,还包括:
重复执行所述获取所述若干个模组的当前模组温度采样结果至所述得到热失控检测结果的步骤,直至满足停止执行条件中的其中一项,根据当前的所述第一诊断结果和当前的所述第二诊断结果,判断所述动力电池系统是否满足所述第一条件集合中的至少一项条件和所述第二条件集合中的至少一项条件;其中,所述停止执行条件至少包括重复执行上述步骤的时间达到预设时间阈值;
若判断到所述动力电池系统不满足所述第一条件集合中的任一条件且不满足所述第二条件集合中的任一条件,则控制所述动力电池系统正常运行,否则,则控制所述动力电池系统进入安全状态。
作为上述方案的改进,所述主控制器包括至少两个内核;
所述根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果,判断所述动力电池系统是否满足所述第一条件集合中的条件,得到所述第一诊断结果的步骤由所述主控制器的第一内核执行;
所述根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果对所述若干个模组中的电池单体的内部温度进行预测,得到所述若干个模组的电池单体温度预测结果的步骤,以及所述根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果和电池单体温度预测结果,判断所述动力电池系统是否满足所述第二条件集合中的条件,得到所述第二诊断结果的步骤由所述主控制器的第二内核执行。
作为上述方案的改进,所述方法还包括步骤:
对所述第一内核和所述第二内核进行数据流监控和程序流监控,当监控到所述第一内核和所述第二内核其中之一发生数据流异常或程序流异常时,控制所述动力电池系统进入安全状态。
本发明另一实施例提供了一种电池管理系统,包括主控制器;
其中,所述主控制器具体包括:
采样模块,用于获取动力电池系统内的若干个模组的当前模组温度采样结果;
预测模块,用于根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果对所述若干个模组中的电池单体的内部温度进行预测,得到所述若干个模组的电池单体温度预测结果;
检测模块,用于根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果、电池单体温度预测结果和预设的热失控条件集合对所述动力电池系统进行热失控检测,得到热失控检测结果;
控制模块,用于根据所述热失控检测结果,控制所述电池管理系统的状态。
本发明另一实施例提供了一种电池管理系统,包括主控制器;所述主控制器包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任意一项所述的动力电池系统的温度监控方法。
本发明另一实施例提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序,其中,在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上任意一项所述的动力电池系统的温度监控方法。
与现有技术相比,本发明实施例提供的动力电池系统的温度监控方法、电池管理系统及存储介质,首先,获取动力电池系统内的若干个模组的当前模组温度采样结果,再根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果对所述若干个模组中的电池单体的内部温度进行预测,得到所述若干个模组的电池单体温度预测结果,接着根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果、电池单体温度预测结果和预设的热失控条件集合对所述动力电池系统进行热失控检测,得到热失控检测结果,然后根据所述热失控检测结果,控制所述动力电池系统的状态,从而实现动力电池系统的温度监控。可见,本发明实施例提供的动力电池系统的温度监控方法、电池管理系统及存储介质,在进行热失控检测时,综合考虑了动力电池系统的模组温度和电池单体的内部温度,因此能对动力电池系统进行可靠有效的温度监控,并且,能够根据热失控检测结果相应地控制动力电池系统的状态,因此能有效地提高行车安全。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种动力电池系统的温度监控方法的流程示意图;
图2a是本发明一实施例提供的一种电池管理系统的结构示意图;
图2b是本发明一实施例提供的一种电池管理系统的从控制器的单片机的逻辑示意图;
图2c是本发明一实施例提供的一种电池管理系统的主控制器的微处理器的逻辑示意图;
图3是本发明另一实施例提供的一种电池管理系统的结构示意图;
图4是本发明另一实施例提供的一种电池管理系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将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。
参见图1,是本发明一实施例提供的一种动力电池系统的温度监控方法的流程示意图。
本发明实施例提供的动力电池系统的温度监控方法,由电池管理系统内的主控制器执行,所述方法包括:
S11、获取动力电池系统内的若干个模组的当前模组温度采样结果。
S12、根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果对所述若干个模组中的电池单体的内部温度进行预测,得到所述若干个模组的电池单体温度预测结果。
S13、根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果、电池单体温度预测结果和预设的热失控条件集合对所述动力电池系统进行热失控检测,得到热失控检测结果。
S14、根据所述热失控检测结果,控制所述动力电池系统的状态。
需要说明的是,在具体实施时,热失控条件集合可以是根据实际需要进行设定,例如设定为当前模组温度采样结果大于某一预设值时判定为热失控,或者电池单体温度预测结果大于另一预设值时判定为热失控等等,在此不做限定。
示例性地,步骤S14具体可以是在热失控检测结果为发生热失控时,控制动力电池系统降低功率,或是控制动力电池系统停止运行,在热失控检测结果为未发生热失控时,控制动力电池系统正常运行。
本发明实施例提供的动力电池系统的温度监控方法,首先,获取动力电池系统内的若干个模组的当前模组温度采样结果,再根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果对所述若干个模组中的电池单体的内部温度进行预测,得到所述若干个模组的电池单体温度预测结果,接着根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果、电池单体温度预测结果和预设的热失控条件集合对所述动力电池系统进行热失控检测,得到热失控检测结果,然后根据所述热失控检测结果,控制所述动力电池系统的状态,从而实现动力电池系统的温度监控。可见,本发明实施例提供的动力电池系统的温度监控方法、电池管理系统及存储介质,在进行热失控检测时,综合考虑了动力电池系统的模组温度和电池单体的内部温度,因此能对动力电池系统进行可靠有效的温度监控,并且,能够根据热失控检测结果相应地控制动力电池系统的状态,因此能有效地提高行车安全。
在上述实施例的基础上,作为第一个可选的实施例,参见图2a,所述电池管理系统还包括从控制器;所述从控制器包括单片机、若干个温度传感器和与每个所述温度传感器一一对应连接的若干个温度采集电路;所述若干个温度传感器布置在动力电池系统内的若干个模组中,每一所述模组中布置的温度传感器的数量至少为两个;所述单片机用于控制所述若干个温度采集电路对所述若干个温度传感器的信号进行采集,并对所述若干个温度采集电路进行采集完成状态诊断和电气诊断,以得到所述若干个模组的初始温度采样结果、采集完成状态诊断结果和电气诊断结果并发送至所述主控制器。
则所述步骤S11具体包括:
S110、接收由所述从控制器发送的所述若干个模组的初始温度采样结果、采集完成状态诊断结果和电气诊断结果;
S111、根据所述若干个模组的温度采样完成状态诊断结果和电气诊断结果,判断所述若干个模组的初始温度采样结果是否有效;
S112、对于每一所述模组,若该模组的初始温度采样结果有效,则将该模组的初始温度采样结果作为该模组的当前模组温度采样结果,若该模组的初始温度采样结果无效,则获取该模组的初始温度采样结果中各温度采样值的替代值,并将所述各温度采样值的替代值作为该模组的当前模组温度采样结果。
其中,所述单片机的处理逻辑如图2b所示,在此不再赘述。
优选地,同一模组内布置的温度传感器可以是不同规格量程和不同品牌的,且温感的量程和分辨率不一样,这样能够有效减少温度传感器同时失效的情况出现。
可选地,温度采样电路的滤波处理电路要求设计不同的滤波截止频率,两个ADC的参考电压源要求相互独立,这样能够有效减少温度采样电路同时失效的情况出现。
其中,从控制器上采用的智能可编程元器件可以是保证单片机最小系统(CPU、内存、通讯、I/O等)满足ASILD高诊断覆盖率要求(单点故障覆盖率≥99%,潜伏故障覆盖率≥90%)。
优选地,为了保证使用替代值时温度信号不发生跳变而导致误判温度异常故障,同时为了保证温度采样值的独立性,对于每一模组,其当前模组温度采样结果中的各个温度采样值应采用不同来源的正常值替代,示例性地,若某一模组的当前模组温度采样结果包含两个温度采样值时,第一温度采样值采用上一次采样正常值替代,第二温度采样值采用当前采样周期的其他有效温度采样值取平均所得到的值替代。
值得说明的是,ISO26262道路车辆电子电气功能安全标准是目前汽车领域最先进的工程开发方法,提出了涵盖汽车电子功能安全开发全生命周期各个过程要求,通过避免和控制系统性失效和随机硬件失效,从而把电子电气控制系统的风险降低到可接受的范围内。ISO26262提出用汽车安全完整性等级(ASIL)来评估安全功能的风险降低要求,其中ASILD是最高安全等级要求,ASILD的技术要求:系统硬件架构度量指标(单点故障覆盖率≥99%,潜伏故障覆盖率≥90%),随机硬件失效率指标(<10Fit)。在本实施例中,所述电池管理系统采用异构冗余的硬件架构,由于异构冗余可以保证信号路径之间的独立性,不存在共因失效和级联失效,因此是一种诊断覆盖率达到99%(对于简单元器件甚至能达到100%)的安全机制,能够覆盖某个元器件几乎所有的失效模式,可见,本发明实施例提供的动力电池系统能够满足温度监控ASILD高诊断覆盖率要求,并且,从控制器是通过独立的温度采集电路来采集每个温度传感器的传感信号,相对于通过同一温度采集电路采集所有温度传感器的传感信号来说,能够有效避免因温度采集电路故障而导致所有采样结果不准确的情况出现,进一步提高了动力电池系统的温度监控的可靠性和有效性。此外,现有技术中缺乏对温度采样数据的可靠性和有效性诊断,而在本实施例中,主控制器在接收到若干个模组的初始温度采样结果后,还根据若干个模组对应的温度采样完成状态诊断结果和电气诊断结果进行采样状态电气有效性的判断,并在发现某个模组的初始温度采样结果无效的时候,采用合适的替代值来作为该模组的当前模组温度采样结果,也能够进一步提高动力电池系统的温度监控的可靠性和有效性。
进一步地,所述方法还包括:
S113、对所述主控制器和所述从控制器之间的通讯状态进行故障检测,并在检测到发生通讯故障时,控制所述动力电池系统进入安全状态。
需要说明的是,若主控制器和从控制器之间发生通讯故障,则会容易影响温度监控的可靠性,在本实施例中,通过对主控制器和从控制器之间的通讯状态进行故障检测,并在检测到发生通讯故障时,控制动力电池系统进入安全状态,能够有效防止因通讯故障导致热失控误判或漏判而造成未能及时控制动力电池系统的温度的情况出现,能够进一步提高动力电池系统的温度监控的可靠性和有效性。
示例性地,为了满足ASILD要求,主控制器与从控制器之间的通讯故障诊断至少要覆盖消息重复、消息丢失、插入非预期消息、消息序列错误、消息损坏、消息延迟以及伪消息等7种通讯类失效模式,因此,实际应用中须同时使用以下安全机制才能全部覆盖上述7中通讯失效类型:
(1)将所有温度采样信号封装到同一帧报文内,用唯一报文ID来识别并使用帧计数器来监控报文发送,若温度信号超过8个字节,必须采用多帧传输协议的方式;
(2)对该温度信号报文采用汉明距离至少大于3以上的Checksum/CRC机制;
(3)对周期性发送的报文采用超时监控机制。
其中,超时监控阈值应为100ms±10ms;Checksum/CRC机制的汉明距离应不小于3。
在上述实施例的基础上,作为第二个可选的实施例,所述步骤S12具体包括:
S120、获取所述动力电池系统在当前时刻之前的预设时间内的电流移动平均值;
S121、基于电流大小与温度修正量之间的对应关系,根据所述电流移动平均值,确定当前温度修正量;
S122、根据所述当前温度修正量对所述若干个模组的当前模组温度采样结果进行修正,得到所述若干个模组的电池单体温度预测结果。
需要说明的是,在具体实施时,预设时间可以是根据实际情况进行设定,在此不做限制。可选地,考虑到电池的热失控需求,预设时间可以是设为5min。
其中,电流大小与温度修正量之间的对应关系可以是通过离线标定得到,具体是通过电池包台架测试获得不同工况电流激励下的温度修正量,从而得到上述的对应关系。
在本实施例中,基于发热功率与电流大小和时间有关的原理,取动力电池系统在当前时刻之前的预设时间内的电流移动平均值,然后基于电流大小与温度修正量之间的对应关系,根据电流移动平均值,确定当前温度修正量,通过当前温度修正量对若干个模组的当前模组温度采样结果进行修正,从而得到准确的若干个模组的电池单体温度预测结果,能够有效保证动力电池系统的温度监控的可靠性和有效性。
优选地,所述步骤S120具体包括:
S1201、获取所述动力电池系统在当前时刻之前的预设时间内的电流值;
S1202、对所述预设时间内的电流值进行滤波,得到滤波后的预设时间内的电流值;
S1203、计算所述滤波后的预设时间内的电流值的移动平均值,得到所述动力电池系统在当前时刻之前的预设时间内的电流移动平均值。
需要说明的是,在本实施例中,由于是通过对预设时间内的电流值进行滤波后再计算移动平均值,能够有效地去除预设时间内的电流值内的噪声,因此能有效提高预设时间内的电流移动平均值的准确性,从而进一步提高动力电池系统的温度监控的可靠性。
在上述实施例的基础上,作为第三个可选的实施例,所述热失控条件集合包括第一条件集合和第二条件集合;
所述热失控检测结果包括第一诊断结果和第二诊断结果;
则所述步骤S13具体包括:
S130、根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果,判断所述动力电池系统是否满足所述第一条件集合中的条件,得到所述第一诊断结果;
S131、根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果和电池单体温度预测结果,判断所述动力电池系统是否满足所述第二条件集合中的条件,得到所述第二诊断结果。
在本实施例中,采用不同层级的温度数据分别进行两次热失控的诊断,实现了高诊断覆盖率的温度监控。
进一步地,所述当前模组温度采样结果中包含至少两个温度采样值;
则所述第一条件集合具体包括以下至少一项条件:
第一项:所述动力电池系统内有至少一个模组的最高温度采样值超出预设的第一温度范围;
第二项:所述动力电池系统内有至少一个模组的采样温度变化率超过预设的第一变化率阈值;其中,每个所述模组的采样温度变化率是根据该模组的当前模组温度采样结果和历史温度采样结果数据计算得到的;
第三项:所述动力电池系统内的最高温度采样值超过预设的第一温度阈值;
第四项:所述动力电池系统内有至少一个模组的最高温度采样值和最低温度采样值的差值超过预设温差阈值。
其中,第一温度范围可以是根据动力电池系统的实际物理特性确定的,在此不做限定,可选地,第一温度范围为-40℃~85℃;第一变化率阈值指的是正常情况下电池模组温度的变化率dTemp/dt的阈值,可选地,第一变化率阈值小于1℃/s;对于不同材料体系的电池模组可以设定不同的第一温度阈值,具体可以是根据电芯测试参数而设定第一温度阈值,在此不做限定,例如三元电池对应的第一温度阈值可以设定为60℃,而磷酸铁锂电池对应的第一温度阈值则可以设定为80℃;预设温差阈值具体可以是根据电芯测试参数而设定,在此不做限定。
值得说明的是,所述第一条件集合中包括了模组层级和电池包层级的热失控条件,因此可以是有效提高动力电池系统的温度监控的诊断覆盖率。
更进一步地,所述第二条件集合具体包括以下至少一项条件:
第一项:所述动力电池系统内有至少一个模组的最高温度采样值超出预设的第二温度范围;
第二项:所述动力电池系统内有至少一个模组的电池单体预测温度变化率超过预设的第二变化率阈值;其中,每个所述模组的电池单体预测温度变化率是根据该模组的电池单体温度预测结果和历史电池单体温度预测结果数据计算得到的;
第三项:所述动力电池系统内的最高电池单体温度预测值超过预设的第二温度阈值。
其中,第二温度范围是电池模组的工程应用温度范围,优选地,第二温度范围为-20℃~85℃;第二变化率阈值指的是正常情况下电池单体温度的变化率的阈值,可选地,第二变化率阈值小于1℃/s;对于不同材料体系的电池单体可以设定不同的第二温度阈值,在此不做限定。
值得说明的是,所述第二条件集合中包括了模组层级和单体层级的热失控条件,因此可以是有效提高动力电池系统的温度监控的诊断覆盖率。
具体地,所述步骤S14具体包括:
S140、根据所述第一诊断结果和所述第二诊断结果,判断所述动力电池系统是否满足所述第一条件集合中的至少一项条件和所述第二条件集合中的至少一项条件;
S141、当判断到所述动力电池系统不满足所述第一条件集合中的任一条件且不满足所述第二条件集合中的任一条件时,控制所述动力电池系统正常运行;
S142、当判断到所述动力电池系统满足所述第一条件集合中的至少一项条件且满足所述第二条件集合中的至少一项条件时,控制所述动力电池系统进入安全状态;
S143、当判断到所述动力电池系统仅满足所述第一条件集合中的至少一项条件或仅满足所述第二条件集合中的至少一项条件时,控制所述动力电池系统进行功率降级。
在本实施例中,综合考虑第一诊断结果和第二诊断结果,能够准确地控制动力电池系统的状态。
进一步地,当判断到所述动力电池系统仅满足所述第一条件集合中的至少一项条件或仅满足所述第二条件集合中的至少一项条件时,在所述控制所述动力电池系统进行功率降级之后,还包括:
S1431、重复执行所述S11至所述S13的步骤,直至满足停止执行条件中的其中一项,根据当前的所述第一诊断结果和当前的所述第二诊断结果,判断所述动力电池系统是否满足所述第一条件集合中的至少一项条件和所述第二条件集合中的至少一项条件;其中,所述停止执行条件至少包括重复执行所述S11至所述S13的步骤的时间达到预设时间阈值;
S1432、若判断到所述动力电池系统不满足所述第一条件集合中的任一条件且不满足所述第二条件集合中的任一条件,则控制所述动力电池系统正常运行,否则,则控制所述动力电池系统进入安全状态。
其中,预设时间阈值为故障容忍时间,对于不同化学体系的电芯,故障容忍时间(FTTI)会不一样,具体可以是根据电池实测数据获得,一般设定为5s。
优选地,所述停止执行条件还包括:
根据当前的所述第一诊断结果和当前的所述第二诊断结果,判断到所述动力电池系统满足所述第一条件集合中的至少一项条件且满足所述第二条件集合中的至少一项条件;以及,
根据当前的所述第一诊断结果和当前的所述第二诊断结果,判断所述动力电池系统不满足所述第一条件集合中的任一项条件且不满足所述第二条件集合中的任一项条件。
值得说明的是,在本实施例中,若两个诊断结果不一致,则先对系统进行功率降级,然后继续延长判断,若在故障容忍时间内仍然是不一样的诊断结果,再控制系统立即进入安全状态,能够防止因诊断误差造成的误将动力电池系统调整为安全状态的情况出现,从而提高动力电池系统的温度监控的可靠性和有效性。
示例性地,安全状态的定义为以下:
(1)若第一诊断结果为满足第一条件集合中的第一项条件、第二项条件或第四项条件,或者,第二诊断结果为满足第二条件集合中的第一项条件和第二项条件,则安全状态为采用功率降级机制;
(2)若第一诊断结果为满足第一条件集合中的第三项条件,或第二诊断结果为满足第一条件集合中的第三项条件,则安全状态为在故障容忍时间(FTTI)内切断动力电池系统内的高压继电器,并上报仪表,提示用户。
其中,功率降级机制是通过降低系统许用功率来降低电池热量继续积累,例如功率可以暂时降低为原来的50%,待电池温度下降到可控范围内,功率可恢复。
优选地,所述主控制器包括至少两个内核;
所述根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果,判断所述动力电池系统是否满足所述第一条件集合中的条件,得到所述第一诊断结果的步骤由所述主控制器的第一内核执行;
所述根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果对所述若干个模组中的电池单体的内部温度进行预测,得到所述若干个模组的电池单体温度预测结果的步骤,以及所述根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果和电池单体温度预测结果,判断所述动力电池系统是否满足所述第二条件集合中的条件,得到所述第二诊断结果的步骤由所述主控制器的第二内核执行。
在本实施例中,两个诊断过程由相互独立的不同内核执行,保证硬件完全独立,能够保证在某一内核发生故障时,还有另一内核能够完成热失控的诊断,因此能够有效提高动力电池系统的温度监控的有效性和可靠性。
进一步地,所述方法还包括步骤:
S15、对所述第一内核和所述第二内核进行数据流监控和程序流监控,当监控到所述第一内核和所述第二内核其中之一发生数据流异常或程序流异常时,控制所述动力电池系统进入安全状态。
在本实施例中,通过对所述第一内核和所述第二内核进行数据流监控和程序流监控,并在监控到所述第一内核和所述第二内核其中之一发生数据流异常或程序流异常时,控制所述动力电池系统进入安全状态,能够防止因发生数据流异常或程序流异常而造成的误诊断或漏诊断,因此能有效保证温度监控准确可靠。
示例性地,数据流监控要求为:①温度信号相关的变量必须创建独立的存储空间存放,使用3bit以上冗余位的EDC/ECC校验机制来检查进出该独立存储空间的温度值;②只有满足ASILD要求的功能模块,才具备该温度信号读写操作的权限;③第一内核和第二内核之间的核间通讯须采用E2E通讯校验机制来保证数据的完整性。
程序流监控要求为:在每个安全机制的程序流起始都必须设定检查点(checkpoint),使用窗口看门狗监控每个checkpoint的触发时间和触发次序是否正常。
在一个具体的实施方式中,所述步骤S12、S13、S14和S15可以是由主控制器的微处理器执行,所述微处理器的结构和处理逻辑可以是如图2c所示,在此不做赘述。
参见图3,是本发明另一实施例提供的一种电池管理系统的结构示意图。
本发明实施例提供的电池管理系统,包括主控制器1;
其中,所述主控制器1具体包括:
采样模块11,用于获取动力电池系统内的若干个模组的当前模组温度采样结果;
预测模块12,用于根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果对所述若干个模组中的电池单体的内部温度进行预测,得到所述若干个模组的电池单体温度预测结果;
检测模块13,用于根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果、电池单体温度预测结果和预设的热失控条件集合对所述动力电池系统进行热失控检测,得到热失控检测结果;
控制模块14,用于根据所述热失控检测结果,控制所述电池管理系统的状态。
其中,上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述,在此不再赘述。
本发明实施例提供的电池管理系统,首先,获取动力电池系统内的若干个模组的当前模组温度采样结果,再根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果对所述若干个模组中的电池单体的内部温度进行预测,得到所述若干个模组的电池单体温度预测结果,接着根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果、电池单体温度预测结果和预设的热失控条件集合对所述动力电池系统进行热失控检测,得到热失控检测结果,然后根据所述热失控检测结果,控制所述动力电池系统的状态,从而实现动力电池系统的温度监控。可见,本发明实施例提供的动力电池系统的温度监控方法、电池管理系统及存储介质,在进行热失控检测时,综合考虑了动力电池系统的模组温度和电池单体的内部温度,因此能对动力电池系统进行可靠有效的温度监控,并且,能够根据热失控检测结果相应地控制动力电池系统的状态,因此能有效地提高行车安全。
参见图4,是本发明另一实施例提供的一种电池管理系统的示意图。
本发明实施例提供的一种电池管理系统,包括主控制器30,所述主控制器30包括处理器301、存储器302以及存储在所述存储器302中且被配置为由所述处理器301执行的计算机程序,所述处理器301执行所述计算机程序时实现如上任一实施例所述的动力电池系统的温度监控方法。
所述处理器301执行所述计算机程序时实现上述动力电池系统的温度监控方法实施例中的步骤,例如图1所示的动力电池系统的温度监控方法的所有步骤。或者,所述处理器301执行所述计算机程序时实现上述电池管理系统实施例中各模块/单元的功能,例如图3所示的电池管理系统的主控制器的各模块的功能。
示例性的,所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块,所述一个或者多个模块被存储在所述存储器302中,并由所述处理器301执行,以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段,该指令段用于描述所述计算机程序在所述电池管理系统中的执行过程。例如,所述计算机程序可以被分割成采样模块、预测模块、检测模块和控制模块,各模块具体功能如下:采样模块,用于获取动力电池系统内的若干个模组的当前模组温度采样结果;预测模块,用于根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果对所述若干个模组中的电池单体的内部温度进行预测,得到所述若干个模组的电池单体温度预测结果;检测模块,用于根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果、电池单体温度预测结果和预设的热失控条件集合对所述动力电池系统进行热失控检测,得到热失控检测结果;控制模块,用于根据所述热失控检测结果,控制所述电池管理系统的状态。
所述电池管理系统可包括,但不仅限于,处理器301、存储器302。本领域技术人员可以理解,所述示意图仅仅是电池管理系统的示例,并不构成对电池管理系统的限定,可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件,例如所述电池管理系统还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器301可以是中央处理单元(Central Processing Unit,CPU),还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等,所述处理器301是所述电池管理系统的主控制器30的控制中心,利用各种接口和线路连接整个电池管理系统的主控制器30的各个部分。
所述存储器302可用于存储所述计算机程序和/或模块,所述处理器301通过运行或执行存储在所述存储器302内的计算机程序和/或模块,以及调用存储在存储器302内的数据,实现所述电池管理系统的主控制器30的各种功能。所述存储器302可主要包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等;存储数据区可存储根据电池管理系统的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外,存储器可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如硬盘、内存、插接式硬盘,智能存储卡(Smart Media Card,SMC),安全数字(Secure Digital,SD)卡,闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中,所述电池管理系统集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程,也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中,该计算机程序在被处理器执行时,可实现上述各个方法实施例的步骤。其中,所述计算机程序包括计算机程序代码,所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括:能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
需说明的是,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外,本发明提供的装置实施例附图中,模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接,具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以理解并实施。
以上所述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技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (14)
1.一种动力电池系统的温度监控方法,其特征在于,由电池管理系统内的主控制器执行,所述方法包括:
获取动力电池系统内的若干个模组的当前模组温度采样结果;
根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果对所述若干个模组中的电池单体的内部温度进行预测,得到所述若干个模组的电池单体温度预测结果;
根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果、电池单体温度预测结果和预设的热失控条件集合对所述动力电池系统进行热失控检测,得到热失控检测结果;
根据所述热失控检测结果,控制所述动力电池系统的状态。
2.如权利要求1所述的动力电池系统的温度监控方法,其特征在于,所述电池管理系统还包括从控制器;所述从控制器包括单片机、若干个温度传感器和与每个所述温度传感器一一对应连接的若干个温度采集电路;所述若干个温度传感器布置在动力电池系统内的若干个模组中,每一所述模组中布置的温度传感器的数量至少为两个;所述单片机用于控制所述若干个温度采集电路对所述若干个温度传感器的信号进行采集,并对所述若干个温度采集电路进行采集完成状态诊断和电气诊断,以得到所述若干个模组的初始温度采样结果、采集完成状态诊断结果和电气诊断结果并发送至所述主控制器;
则所述获取动力电池系统内的若干个模组的当前模组温度采样结果,具体包括:
接收由所述从控制器发送的所述若干个模组的初始温度采样结果、采集完成状态诊断结果和电气诊断结果;
根据所述若干个模组的温度采样完成状态诊断结果和电气诊断结果,判断所述若干个模组的初始温度采样结果是否有效;
对于每一所述模组,若该模组的初始温度采样结果有效,则将该模组的初始温度采样结果作为该模组的当前模组温度采样结果,若该模组的初始温度采样结果无效,则获取该模组的初始温度采样结果中各温度采样值的替代值,并将所述各温度采样值的替代值作为该模组的当前模组温度采样结果。
3.如权利要求2所述的动力电池系统的温度监控方法,其特征在于,所述方法还包括:
对所述主控制器和所述从控制器之间的通讯状态进行故障检测,并在检测到发生通讯故障时,控制所述动力电池系统进入安全状态。
4.如权利要求1所述的动力电池系统的温度监控方法,其特征在于,所述根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果对所述若干个模组中的电池单体的内部温度进行预测,得到所述若干个模组的电池单体温度预测结果,具体包括:
获取所述动力电池系统在当前时刻之前的预设时间内的电流移动平均值;
基于电流大小与温度修正量之间的对应关系,根据所述电流移动平均值,确定当前温度修正量;
根据所述当前温度修正量对所述若干个模组的当前模组温度采样结果进行修正,得到所述若干个模组的电池单体温度预测结果。
5.如权利要求1所述的动力电池系统的温度监控方法,其特征在于,所述热失控条件集合包括第一条件集合和第二条件集合;
所述热失控检测结果包括第一诊断结果和第二诊断结果;
则所述根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果、电池单体温度预测结果和预设的热失控条件集合对所述动力电池系统进行热失控检测,得到热失控检测结果,具体包括:
根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果,判断所述动力电池系统是否满足所述第一条件集合中的条件,得到所述第一诊断结果;
根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果和电池单体温度预测结果,判断所述动力电池系统是否满足所述第二条件集合中的条件,得到所述第二诊断结果。
6.如权利要求5所述的动力电池系统的温度监控方法,其特征在于,所述当前模组温度采样结果中包含至少两个温度采样值;
则所述第一条件集合具体包括以下至少一项条件:
所述动力电池系统内有至少一个模组的最高温度采样值超出预设的第一温度范围;
所述动力电池系统内有至少一个模组的采样温度变化率超过预设的第一变化率阈值;其中,每个所述模组的采样温度变化率是根据该模组的当前模组温度采样结果和历史温度采样结果数据计算得到的;
所述动力电池系统内的最高温度采样值超过预设的第一温度阈值;
所述动力电池系统内有至少一个模组的最高温度采样值和最低温度采样值的差值超过预设温差阈值。
7.如权利要求6所述的动力电池系统的温度监控方法,其特征在于,所述第二条件集合具体包括以下至少一项条件:
所述动力电池系统内有至少一个模组的最高温度采样值超出预设的第二温度范围;
所述动力电池系统内有至少一个模组的电池单体预测温度变化率超过预设的第二变化率阈值;其中,每个所述模组的电池单体预测温度变化率是根据该模组的电池单体温度预测结果和历史电池单体温度预测结果数据计算得到的;
所述动力电池系统内的最高电池单体温度预测值超过预设的第二温度阈值。
8.如权利要求5所述的动力电池系统的温度监控方法,其特征在于,所述根据所述热失控检测结果,控制所述电池管理系统的状态,具体包括:
根据所述第一诊断结果和所述第二诊断结果,判断所述动力电池系统是否满足所述第一条件集合中的至少一项条件和所述第二条件集合中的至少一项条件;
当判断到所述动力电池系统不满足所述第一条件集合中的任一条件且不满足所述第二条件集合中的任一条件时,控制所述动力电池系统正常运行;
当判断到所述动力电池系统满足所述第一条件集合中的至少一项条件且满足所述第二条件集合中的至少一项条件时,控制所述动力电池系统进入安全状态;
当判断到所述动力电池系统仅满足所述第一条件集合中的至少一项条件或仅满足所述第二条件集合中的至少一项条件时,控制所述动力电池系统进行功率降级。
9.如权利要求8所述的动力电池系统的温度监控方法,其特征在于,当判断到所述动力电池系统仅满足所述第一条件集合中的至少一项条件或仅满足所述第二条件集合中的至少一项条件时,在所述控制所述动力电池系统进行功率降级之后,还包括:
重复执行所述获取所述若干个模组的当前模组温度采样结果至所述得到热失控检测结果的步骤,直至满足停止执行条件中的其中一项,根据当前的所述第一诊断结果和当前的所述第二诊断结果,判断所述动力电池系统是否满足所述第一条件集合中的至少一项条件和所述第二条件集合中的至少一项条件;其中,所述停止执行条件至少包括重复执行上述步骤的时间达到预设时间阈值;
若判断到所述动力电池系统不满足所述第一条件集合中的任一条件且不满足所述第二条件集合中的任一条件,则控制所述动力电池系统正常运行,否则,则控制所述动力电池系统进入安全状态。
10.如权利要求6所述的动力电池系统的温度监控方法,其特征在于,所述主控制器包括至少两个内核;
所述根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果,判断所述动力电池系统是否满足所述第一条件集合中的条件,得到所述第一诊断结果的步骤由所述主控制器的第一内核执行;
所述根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果对所述若干个模组中的电池单体的内部温度进行预测,得到所述若干个模组的电池单体温度预测结果的步骤,以及所述根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果和电池单体温度预测结果,判断所述动力电池系统是否满足所述第二条件集合中的条件,得到所述第二诊断结果的步骤由所述主控制器的第二内核执行。
11.如权利要求10所述的动力电池系统的温度监控方法,其特征在于,还包括步骤:
对所述第一内核和所述第二内核进行数据流监控和程序流监控,当监控到所述第一内核和所述第二内核其中之一发生数据流异常或程序流异常时,控制所述动力电池系统进入安全状态。
12.一种电池管理系统,其特征在于,包括主控制器;
其中,所述主控制器具体包括:
采样模块,用于获取动力电池系统内的若干个模组的当前模组温度采样结果;
预测模块,用于根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果对所述若干个模组中的电池单体的内部温度进行预测,得到所述若干个模组的电池单体温度预测结果;
检测模块,用于根据所述若干个模组的当前模组温度采样结果、电池单体温度预测结果和预设的热失控条件集合对所述动力电池系统进行热失控检测,得到热失控检测结果;
控制模块,用于根据所述热失控检测结果,控制所述电池管理系统的状态。
13.一种电池管理系统,其特征在于,包括主控制器;所述主控制器包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至11中任意一项所述的动力电池系统的温度监控方法。
14.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序,其中,在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至11中任意一项所述的动力电池系统的温度监控方法。
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