CN115825792A - 一种基于模拟端的电池soh管理系统、电池总成及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于模拟端的电池SOH管理系统、电池总成及车辆，属于电池管理系统技术领域，包括与车端电池BMS电性连接的计算映射系统，所述计算映射系统与云端电池BMS网络连接，所述云端电池BMS分别符合阈值模块、超出阈值模块和报警系统模块电性连接，所述符合阈值模块与校正退出模块电性连接，所述超出阈值模块与参数校核模块电性连接，所述参数校核模块与校正算法模块电性连接，所述校正算法模块与车端电池BMS电性连接，所述校正退出模块、校正算法模块和报警系统模块分别与元宇宙总大脑电性连接，本发明的目的在于解决现有技术中电池SOH估算精度差、SOH误差容易累积、无法远程控制的行业技术难题。

Description

一种基于模拟端的电池SOH管理系统、电池总成及车辆

技术领域

本发明公开了一种基于模拟端的电池SOH管理系统、电池总成及车辆，属于电池管理系统技术领域。

背景技术

于现今的车辆产业中，对于环保议题而言，为降低汽车排放废气、以及对汽油的依赖性，所采取的运作方法、模式为，提供油电混合动力车及/或电动车给消费者，使车辆除了燃油动能外，能有电力动能的选择。

对于油电混合动力车及/或电动车的运作而言，将于油电混合动力车及/或电动车中，将配置动能电力电池以提供车辆动力。

动力电池是新能源电动车汽车的关键核心部件，其中电池SOH的估算是动力电池管理系统的核心技术，目前关于动力电池的SOH管理存在两大问题：1.估算精度较差；2.误差容易累积，严重影响电池使用安全。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中电池SOH估算精度差、SOH误差容易累积、无法远程控制的行业技术难题，提出一种基于模拟端的电池SOH管理系统、电池总成及车辆。

本发明所要解决的问题是由以下技术方案实现的：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种基于模拟端的电池SOH管理系统，包括与车端电池BMS电性连接的计算映射系统，所述计算映射系统与云端电池BMS网络连接，所述云端电池BMS分别符合阈值模块、超出阈值模块和报警系统模块电性连接，所述符合阈值模块与校正退出模块电性连接，所述超出阈值模块与参数校核模块电性连接，所述参数校核模块与校正算法模块电性连接，所述校正算法模块与车端电池BMS电性连接，所述校正退出模块、校正算法模块和报警系统模块分别与元宇宙总大脑电性连接。

优选的是，所述云端电池BMS包括：历史故障、SOH数据库和云端车辆。

优选的是，所述车端电池BMS用于获取车辆电池内部数据并计算出第一内部SOH数值发送给计算映射系统，所述计算映射系统用于获取车辆电池内部数据以及第一内部SOH数值实时映射至云端电池BMS。

优选的是，所述云端电池BMS用于获取车辆电池内部数据并计算出第二内部SOH数值，其还用于获取第一内部SOH数值。

优选的是，所述云端电池BMS判断第二内部SOH数值和第一内部SOH数值是否满足公式(1)：

|H1-H2|≤2％*e^(sinA) (1)

其中：H1为第一内部SOH数值，H2为第二内部SOH数值，A为电池健康状态校正安全系数,取π/3<A<π/2；

是，进入校正算法模块符合阈值模块后通过校正退出模块，向校正算法模块电池BMS1反馈指令，不进行SOH管理控制，电池采用第一内部SOH数值，进入下一个60h间隔校正；

否，执行下一步骤；

所述云端电池BMS判断第二内部SOH数值和第一内部SOH数值是否满足公式(2)：

2％*e^(sinA)＜|H1-H2|≤4％*lncos(π/2-A) (2)

是，进入超出阈值模块后进入参数校核模块；

否，进入报警系统模块，SOH估算存在重大故障，按照次高级故障反馈至车端电池BMS。

优选的是，所述参数校核模块用于校核所有映射系统映射的参数是否报错：

是，在所述云端电池BMS中进行新的SOH算法估算，继续进行新一轮的判断；

否，在所述校正算法模块中进行SOH校正。

优选的是，所述在所述校正算法模块中进行SOH校正，包括：

通过公式(3)定义校正SOH，循环三次且保持真值时将其映射赋值给车端电池BMS，所述车端电池BMS采用新的SOH数值进行下一轮6h的估算基础：

其中：HJ为校正SOH，n为循环计算次数。

优选的是，所述元宇宙总大脑用于接收所有SOH估算情况进行信息储存记录，其还用于在云端电池BMS的估算过程中可以调取之前的SOH估算情况进行辅助计算和判断。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种动力电池包，包括第一方面所述的模拟端的电池SOH管理系统。

根据本发明实施例的第三方面，提供一种车辆，包括车辆本体以及第一方面所述的模拟端的电池SOH管理系统。

本发明的有益效果在于：

本专利提供一种基于模拟端的电池SOH管理系统、电池总成及车辆，通过云端电池BMS将云端电池BMS估算的数据与车端电池BMS估算的数据做综合判断从而将准确的SOH数值上报给整车，从而解决现有技术中电池SOH估算精度差、SOH误差容易累积、无法远程控制的行业技术难题。

附图说明

图1是一种基于模拟端的电池SOH管理系统的结构示意图。

具体实施方式

以下根据附图1对本发明做进一步清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

如图1所示，本发明第一实施例在现有技术的基础上提供了一种基于模拟端的电池SOH管理系统，包括：车端电池BMS、计算映射系统、云端电池BMS、符合阈值模块、超出阈值模块、报警系统模块、校正退出模块、参数校核模块和元宇宙总大脑，下面将详细介绍下上述各模块之间的功能与连接关系。

计算映射系统与车端电池BMS电性连接，计算映射系统与云端电池BMS网络连接，云端电池BMS分别符合阈值模块、超出阈值模块和报警系统模块电性连接，符合阈值模块与校正退出模块电性连接，超出阈值模块与参数校核模块电性连接，参数校核模块与校正算法模块电性连接，校正算法模块与车端电池BMS电性连接，校正退出模块、校正算法模块和报警系统模块分别与元宇宙总大脑电性连接。

车端电池BMS布置在电池包内部，用于获取车辆电池内部数据并计算出第一内部SOH数值发送给计算映射系统，算法方式包括但不限于老化积累法、安时法、循环周期法等。计算映射系统用于获取车辆电池内部数据以及第一内部SOH数值实时映射至云端电池BMS。

云端电池BMS布置在数据云端，用于获取车辆电池内部数据并计算出第二内部SOH数值，其还用于获取第一内部SOH数值。云端电池BMS包括：历史故障、SOH数据库和云端车辆。历史故障包括车辆上出现的历史故障数据、记录的其他车辆故障等，SOH数据库接收来自模拟端总大脑10的SOH计算故障案例参数更新，云端车辆包括利用数字孪生技术收集到的其他云端车辆的信息。

云端电池BMS判断第二内部SOH数值和第一内部SOH数值是否满足公式(1)，在车辆实际运行过程中，每隔6h进行一次SOH数值校正，通过校正的数值进行判断执行，判断执行过程≤5s：

|H1-H2|≤2％*e^(sinA) (1)

其中：H1为第一内部SOH数值，H2为第二内部SOH数值，A为电池健康状态校正安全系数,取π/3<A<π/2；

是，进入校正算法模块符合阈值模块后通过校正退出模块，向校正算法模块电池BMS1反馈指令，不进行SOH管理控制，电池采用第一内部SOH数值，进入下一个60h间隔校正；

否，执行下一步骤；

云端电池BMS判断第二内部SOH数值和第一内部SOH数值是否满足公式(2)：

2％*e^(sinA)＜|H1-H2|≤4％*lncos(π/2-A) (2)

是，进入超出阈值模块后进入参数校核模块；

否，进入报警系统模块，SOH估算存在重大故障，按照次高级故障反馈至车端电池BMS。

其中参数校核模块用于校核所有映射系统映射的参数是否报错：

是，在云端电池BMS中进行新的SOH算法估算，继续进行新一轮的判断；

否，在所述校正算法模块中进行SOH校正，包括：

通过公式(3)定义校正SOH，循环三次且保持真值时将其映射赋值给车端电池BMS，车端电池BMS采用新的SOH数值进行下一轮6h的估算基础：

其中：HJ为校正SOH，n为循环计算次数。

元宇宙总大脑布置在远程云端，用于接收所有SOH估算情况进行信息储存记录，其还用于在云端电池BMS的估算过程中可以调取之前的SOH估算情况进行辅助计算和判断。

云端电池BMS包括有：处理器和存储器。

处理器可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器可以采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field－ProgrammableGate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称CPU(Central Processing Unit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器401可以在集成有GPU(Graphics Processing Unit，图像处理器)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器还可以包括AI(ArtificialIntelligence，人工智能)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。

存储器可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是有形的和非暂态的。存储器还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。在一些实施例中，存储器中的非暂态的计算机可读存储介质用于存储至少一个指令，该至少一个指令用于被处理器所执行以实现本申请中计算内部SOH数值算法。

外围设备接口可被用于将I/O(Input/Output，输入/输出)相关的至少一个外围设备连接到处理器和存储器。在一些实施例中，处理器、存储器402和外围设备接口被集成在同一芯片或电路板上；在一些其他实施例中，处理器、存储器和外围设备接口中的任意一个或两个可以在单独的芯片或电路板上实现，本实施例对此不加以限定。

外围设备包括：触摸显示屏、摄像头组件、音频电路、定位组件中的至少一种，触摸显示屏用于显示UI(User Interface，用户界面)。该UI可以包括图形、文本、图标、视频及其它们的任意组合。触摸显示屏还具有采集在触摸显示屏的表面或表面上方的触摸信号的能力。该触摸信号可以作为控制信号输入至处理器进行处理。触摸显示屏用于提供虚拟按钮和/或虚拟键盘，也称软按钮和/或软键盘。在一些实施例中，触摸显示屏可以为一个，设置终端的前面板；在另一些实施例中，触摸显示屏可以为至少两个，分别设置在终端的不同表面或呈折叠设计；在再一些实施例中，触摸显示屏可以是柔性显示屏，设置在终端的弯曲表面上或折叠面上。甚至，触摸显示屏还可以设置成非矩形的不规则图形，也即异形屏。触摸显示屏可以采用LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)、OLED(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管)等材质制备。

摄像头组件用于采集图像或视频。可选地，摄像头组件包括前置摄像头和后置摄像头。通常，前置摄像头用于实现视频通话或自拍，后置摄像头用于实现照片或视频的拍摄。在一些实施例中，后置摄像头为至少两个，分别为主摄像头、景深摄像头、广角摄像头中的任意一种，以实现主摄像头和景深摄像头融合实现背景虚化功能，主摄像头和广角摄像头融合实现全景拍摄以及VR(Virtual Reality，虚拟现实)拍摄功能。在一些实施例中，摄像头组件还可以包括闪光灯。闪光灯可以是单色温闪光灯，也可以是双色温闪光灯。双色温闪光灯是指暖光闪光灯和冷光闪光灯的组合，可以用于不同色温下的光线补偿。

音频电路用于提供用户和终端之间的音频接口。音频电路可以包括麦克风和扬声器。麦克风用于采集用户及环境的声波，并将声波转换为电信号输入至处理器进行处理，或者输入至射频电路以实现语音通信。出于立体声采集或降噪的目的，麦克风可以为多个，分别设置在终端的不同部位。麦克风还可以是阵列麦克风或全向采集型麦克风。扬声器则用于将来自处理器或射频电路的电信号转换为声波。扬声器可以是传统的薄膜扬声器，也可以是压电陶瓷扬声器。当扬声器是压电陶瓷扬声器时，不仅可以将电信号转换为人类可听见的声波，也可以将电信号转换为人类听不见的声波以进行测距等用途。在一些实施例中，音频电路还可以包括耳机插孔。

定位组件用于定位终端的当前地理位置，以实现导航或LBS(Location BasedService，基于位置的服务)。

终端还包括有一个或多个传感器。该一个或多个传感器410包括但不限于：加速度传感器、陀螺仪传感器、压力传感器、指纹传感器、光学传感器以及接近传感器。

加速度传感器可以检测以终端建立的坐标系的三个坐标轴上的加速度大小。比如，加速度传感器可以用于检测重力加速度在三个坐标轴上的分量。处理器可以根据加速度传感器采集的重力加速度信号，控制触摸显示屏以横向视图或纵向视图进行用户界面的显示。加速度传感器还可以用于游戏或者用户的运动数据的采集。

陀螺仪传感器可以检测终端的机体方向及转动角度，陀螺仪传感器可以与加速度传感器协同采集用户对终端的3D(3Dimensions，三维)动作。处理器根据陀螺仪传感器采集的数据，可以实现如下功能：动作感应(比如根据用户的倾斜操作来改变UI)、拍摄时的图像稳定、游戏控制以及惯性导航。

压力传感器可以设置在终端的侧边框和/或触摸显示屏的下层。当压力传感器设置在终端的侧边框时，可以检测用户对终端的握持信号，根据该握持信号进行左右手识别或快捷操作。当压力传感器设置在触摸显示屏的下层时，可以根据用户对触摸显示屏的压力操作，实现对UI界面上的可操作性控件进行控制。可操作性控件包括按钮控件、滚动条控件、图标控件、菜单控件中的至少一种。

指纹传感器用于采集用户的指纹，以根据采集到的指纹识别用户的身份。在识别出用户的身份为可信身份时，由处理器授权该用户执行相关的敏感操作，该敏感操作包括解锁屏幕、查看加密信息、下载软件、支付及更改设置等。指纹传感器可以被设置终端的正面、背面或侧面。当终端上设置有物理按键或厂商Logo时，指纹传感器可以与物理按键或厂商Logo集成在一起。

光学传感器用于采集环境光强度。在一个实施例中，处理器可以根据光学传感器采集的环境光强度，控制触摸显示屏的显示亮度。具体地，当环境光强度较高时，调高触摸显示屏的显示亮度；当环境光强度较低时，调低触摸显示屏的显示亮度。在另一个实施例中，处理器还可以根据光学传感器采集的环境光强度，动态调整摄像头组件的拍摄参数。

接近传感器，也称距离传感器，通常设置在终端的正面。接近传感器用于采集用户与终端的正面之间的距离。在一个实施例中，当接近传感器检测到用户与终端的正面之间的距离逐渐变小时，由处理器控制触摸显示屏从亮屏状态切换为息屏状态；当接近传感器检测到用户与终端的正面之间的距离逐渐变大时，由处理器控制触摸显示屏从息屏状态切换为亮屏状态。

射频电路用于接收和发射RF(Radio Frequency，射频)信号，也称电磁信号。射频电路通过电磁信号与通信网络以及其他通信设备进行通信。射频电路将电信号转换为电磁信号进行发送，或者，将接收到的电磁信号转换为电信号。可选地，射频电路包括：天线系统、RF收发器、一个或多个放大器、调谐器、振荡器、数字信号处理器、编解码芯片组、用户身份模块卡等等。射频电路404可以通过至少一种无线通信协议来与其它终端进行通信。该无线通信协议包括但不限于：万维网、城域网、内联网、各代移动通信网络(2G、3G、4G及5G)、无线局域网和/或WiFi(Wireless Fidelity，无线保真)网络。在一些实施例中，射频电路还可以包括NFC(Near Field Communication，近距离无线通信)有关的电路，本申请对此不加以限定。

在示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请所有发明实施例中的计算内部SOH数值算法。

可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

在示例性实施例中，还提供了一种应用程序产品，包括一条或多条指令，该一条或多条指令可以由上述装置的处理器执行，以完成上述中的计算内部SOH数值算法。

第二实施例

本发明第二实施例在第一实施例的基础上提供了一种动力电池包，包括第一实施例所述的模拟端的电池SOH管理系统。

第三实施例

本发明第三实施例在第一实施例的基础上提供了一种车辆，包括车辆本体以及第一实施例所述的模拟端的电池SOH管理系统。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种基于模拟端的电池SOH管理系统，其特征在于，包括与车端电池BMS电性连接的计算映射系统，所述计算映射系统与云端电池BMS网络连接，所述云端电池BMS分别符合阈值模块、超出阈值模块和报警系统模块电性连接，所述符合阈值模块与校正退出模块电性连接，所述超出阈值模块与参数校核模块电性连接，所述参数校核模块与校正算法模块电性连接，所述校正算法模块与车端电池BMS电性连接，所述校正退出模块、校正算法模块和报警系统模块分别与元宇宙总大脑电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于模拟端的电池SOH管理系统，其特征在于，所述云端电池BMS包括：历史故障、SOH数据库和云端车辆。

3.根据权利要求2所述的一种基于模拟端的电池SOH管理系统，其特征在于，所述车端电池BMS用于获取车辆电池内部数据并计算出第一内部SOH数值发送给计算映射系统，所述计算映射系统用于获取车辆电池内部数据以及第一内部SOH数值实时映射至云端电池BMS。

4.根据权利要求3所述的一种基于模拟端的电池SOH管理系统，其特征在于，所述云端电池BMS用于获取车辆电池内部数据并计算出第二内部SOH数值，其还用于获取第一内部SOH数值。

5.根据权利要求4所述的一种基于模拟端的电池SOH管理系统，其特征在于，所述云端电池BMS判断第二内部SOH数值和第一内部SOH数值是否满足公式(1)：

|H1-H2|≤2％*e^(sinA) (1)

其中：H1为第一内部SOH数值，H2为第二内部SOH数值，A为电池健康状态校正安全系数,取π/3<A<π/2；

是，进入校正算法模块符合阈值模块后通过校正退出模块，向校正算法模块电池BMS1反馈指令，不进行SOH管理控制，电池采用第一内部SOH数值，进入下一个60h间隔校正；

否，执行下一步骤；

所述云端电池BMS判断第二内部SOH数值和第一内部SOH数值是否满足公式(2)：

2％*e^(sinA)＜|H1-H2|≤4％*ln cos(π/2-A) (2)

是，进入超出阈值模块后进入参数校核模块；

否，进入报警系统模块，SOH估算存在重大故障，按照次高级故障反馈至车端电池BMS。

6.根据权利要求5所述的一种基于模拟端的电池SOH管理系统，其特征在于，所述参数校核模块用于校核所有映射系统映射的参数是否报错：

是，在所述云端电池BMS中进行新的SOH算法估算，继续进行新一轮的判断；

否，在所述校正算法模块中进行SOH校正。

7.根据权利要求6所述的一种基于模拟端的电池SOH管理系统，其特征在于，所述在所述校正算法模块中进行SOH校正，包括：

通过公式(3)定义校正SOH，循环三次且保持真值时将其映射赋值给车端电池BMS，所述车端电池BMS采用新的SOH数值进行下一轮6h的估算基础：

其中：HJ为校正SOH，n为循环计算次数。

8.根据权利要求7所述的一种基于模拟端的电池SOH管理系统，其特征在于，所述元宇宙总大脑用于接收所有SOH估算情况进行信息储存记录，其还用于在云端电池BMS的估算过程中可以调取之前的SOH估算情况进行辅助计算和判断。

9.一种动力电池包，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的模拟端的电池SOH管理系统。

10.一种车辆，其特征在于，包括车辆本体以及权利要求1-8中任一项所述的模拟端的电池SOH管理系统。

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