一種儲能電池管理控制算法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種儲能電池管理控制算法，通過建立儲能電池管理系統(tǒng)和能量管理單元之間的雙向數(shù)據(jù)通道，實(shí)現(xiàn)儲能電池管理系統(tǒng)和能量管理單元的同步工作，改變了傳統(tǒng)的儲能電池管理系統(tǒng)相對獨(dú)立的工作模式，能夠?qū)崟r(shí)跟蹤系統(tǒng)工況變化，調(diào)整自身的檢測和管理策略，通過對電池狀態(tài)的靜態(tài)檢測和動態(tài)管理，實(shí)現(xiàn)動態(tài)參數(shù)測量和運(yùn)算，從而高精度全面評估電池狀態(tài)和性能。
【專利說明】—種儲能電池管理控制算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種儲能電池管理控制算法，屬于新能源儲能系統(tǒng)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在增程式電動車，混合動力車、電動叉車、智能電網(wǎng)和微網(wǎng)等儲能系統(tǒng)應(yīng)用中，系統(tǒng)的工況會發(fā)生快速而劇烈的變化，傳統(tǒng)儲能電池管理系統(tǒng)會實(shí)時(shí)監(jiān)控電池狀態(tài)，對電池狀態(tài)作出評估，將評估結(jié)果直接匯報(bào)給整車控制器、逆變器等能量管理單元。儲能系統(tǒng)是相對獨(dú)立的系統(tǒng)，只有儲能系統(tǒng)向能量管理單元發(fā)送信息，能量管理單元只是被動的接收，這是一種單向信息傳遞模式，帶來一下兩個(gè)局限:1)由于儲能系統(tǒng)無法感知工況的變化，屬于一種盲檢測方式，無法判斷檢測數(shù)據(jù)實(shí)效性，更多的是對電池靜態(tài)特性進(jìn)行評估，實(shí)時(shí)性較差；2)受I)中對電池性能和狀態(tài)的評估限制，能量管理單元獲得的電池狀態(tài)動態(tài)特性信息受到限制，能量管理單元無法精確控制電機(jī)控制器的電機(jī)出力、充電器的狀態(tài)、逆變器的參數(shù)調(diào)整等，影響整個(gè)系統(tǒng)的效率，無法精確提供系統(tǒng)的能量狀態(tài)和功率狀態(tài)，如電動車的剩余歷程，最大功率限制等，同時(shí)電池系統(tǒng)的壽命和可靠性也受到影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種儲能電池管理控制算法，解決了傳統(tǒng)儲能電池管理系統(tǒng)與能量管理單元之間為單向信息傳遞模式帶來的兩個(gè)局限的問題。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種儲能電池管理控制算法，包括以下步驟，
步驟一，連接儲能電池管理系統(tǒng)和能量管理單元，實(shí)現(xiàn)兩者之間的同步工作，轉(zhuǎn)至步驟
-* ;
步驟二，能量管理單元預(yù)測整車的工況，并接受整車的狀態(tài)參量變化值，轉(zhuǎn)至步驟三；步驟三，將設(shè)置的閾值與狀態(tài)參量變化值進(jìn)行比較，當(dāng)狀態(tài)參量變化值小于閾值時(shí)，整車處于靜態(tài)模式，轉(zhuǎn)至步驟四；當(dāng)狀態(tài)參量變化值大于閾值時(shí)，整車處于動態(tài)模式，轉(zhuǎn)至步驟七；
步驟四，能量管理單元向儲能電池管理系統(tǒng)發(fā)出同步檢測命令，轉(zhuǎn)至步驟五；
步驟五，儲能電池管理系統(tǒng)接受同步檢測命令，對儲能電池狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和校準(zhǔn)工作，轉(zhuǎn)至步驟六；
步驟六，將監(jiān)測和校準(zhǔn)工作的結(jié)果反饋給能量管理單元，并跟新電池狀態(tài)表；
步驟七，能量管理單元向儲能電池管理系統(tǒng)發(fā)出同步檢測命令，轉(zhuǎn)至步驟八；
步驟八，儲能電池管理系統(tǒng)接受同步檢測命令，對儲能電池參數(shù)進(jìn)行測量，轉(zhuǎn)至步驟
九；
步驟九，將測量的結(jié)果反饋給能量管理單元，并更新電池參數(shù)表。
[0005]步驟一中實(shí)現(xiàn)儲能電池管理系統(tǒng)和能量管理單元同步工作的方法為，儲能電池管理系統(tǒng)和能量管理單元之間通過通信協(xié)議連接或者通過硬件連接線連接。[0006]步驟二和步驟三中所述的狀態(tài)參量變化值包括功率的變化值、電流的變化值、電壓的變化值和時(shí)間間隔。
[0007]步驟三中所述的閾值包括功率閾值、電流閾值、電壓閾值和時(shí)間間隔閾值，所述閾值帶有hysteresis的特性。
[0008]步驟五中所述的監(jiān)測工作包括開路電壓檢測和電池均衡檢測，校準(zhǔn)工作包括電池SOC校準(zhǔn)和多路通道較準(zhǔn)。
[0009]步驟八中電池參數(shù)包括歐姆電阻和極化電阻。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過建立儲能電池管理系統(tǒng)和能量管理單元之間的雙向數(shù)據(jù)通道，實(shí)現(xiàn)儲能電池管理系統(tǒng)和能量管理單元的同步工作，改變了傳統(tǒng)的儲能電池管理系統(tǒng)相對獨(dú)立的工作模式，能夠?qū)崟r(shí)跟蹤系統(tǒng)工況變化，調(diào)整自身的檢測和管理策略，通過對電池狀態(tài)的靜態(tài)檢測和動態(tài)管理，實(shí)現(xiàn)動態(tài)參數(shù)測量和運(yùn)算，從而高精度全面評估電池狀態(tài)和性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面將結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0013]如圖1所示，一種儲能電池管理控制算法，包括以下步驟。
[0014]步驟一，連接儲能電池管理系統(tǒng)和能量管理單元，實(shí)現(xiàn)兩者之間的同步工作，轉(zhuǎn)至
步驟二。
[0015]為了實(shí)現(xiàn)同步工作，一般使儲能電池管理系統(tǒng)和能量管理單元之間通過通信協(xié)議連接或者通過硬件連接線連接，通過電平的變化或者上升沿/下降沿觸發(fā)實(shí)現(xiàn)同步。
[0016]步驟二，能量管理單元預(yù)測整車的工況(工況指的是平穩(wěn)行駛、加速、減速、停車、閑置等狀態(tài))，并接受整車的狀態(tài)參量變化值，轉(zhuǎn)至步驟三。
[0017]其中狀態(tài)參量變化值是由于工況的變化而引起的，一般包括整車功率的變化值、電流的變化值、電壓的變化值和時(shí)間間隔，當(dāng)然還有很多其他變化值但是本發(fā)明主要運(yùn)用的變化值為上述四種變化值。
[0018]步驟三，將設(shè)置的閾值與狀態(tài)參量變化值進(jìn)行比較，當(dāng)狀態(tài)參量變化值小于閾值時(shí)，整車處于靜態(tài)模式，即整車工況變化緩慢，轉(zhuǎn)至步驟四；當(dāng)狀態(tài)參量變化值大于閾值時(shí)，整車處于動態(tài)模式，即整車工況劇烈變化比如:在加速、在剎車等，轉(zhuǎn)至步驟七。
[0019]其中閾值是人為預(yù)先存在能量管理單元中的，包括功率閾值、電流閾值、電壓閾值和時(shí)間間隔閾值(速度需求)，閾值是和上述的狀態(tài)參量變化一一對應(yīng)的，為了提高抗干擾性閾值都帶有hysteresis的特性。
[0020]步驟四，能量管理單元向儲能電池管理系統(tǒng)發(fā)出同步檢測命令，轉(zhuǎn)至步驟五。
[0021]步驟五，儲能電池管理系統(tǒng)接受同步檢測命令，對儲能電池狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和校準(zhǔn)工作，轉(zhuǎn)至步驟六。
[0022]上述的監(jiān)測工作包括開路電壓檢測和電池均衡檢測，校準(zhǔn)工作包括電池SOC校準(zhǔn)和多路通道較準(zhǔn)。在穩(wěn)態(tài)的過程中，電流，電壓變化幅度和速度都不大，電池信息的采集可以比較慢，因此在巡檢的過程中，可以分出一部分時(shí)間間隔，對電壓、電流通道進(jìn)行校準(zhǔn)，就是直接將檢測通道輸入短接，測量O輸入漂移(offset)，去校準(zhǔn)檢測時(shí)數(shù)據(jù)。在沒有電流的情況下，發(fā)送開路電壓檢測信號，測量儲能電池的電壓即為開路電壓，可以校準(zhǔn)電池即時(shí)荷電態(tài)。在電流變化緩慢的情況下，還可以進(jìn)行電池均衡動作。
[0023]步驟六，將監(jiān)測和校準(zhǔn)工作的結(jié)果反饋給能量管理單元，并跟新電池狀態(tài)表。
[0024]步驟七，能量管理單元向儲能電池管理系統(tǒng)發(fā)出同步檢測命令，轉(zhuǎn)至步驟八。
[0025]步驟八，儲能電池管理系統(tǒng)接受同步檢測命令，對儲能電池參數(shù)進(jìn)行測量，轉(zhuǎn)至步驟九。
[0026]上述參數(shù)包括歐姆電阻和極化電阻，除了以上參數(shù)儲能電池管理系統(tǒng)也可以測量儲能電池的其他參數(shù)，當(dāng)然在本方法中主要以歐姆電阻和極化電阻這兩個(gè)參數(shù)為主。
[0027]以下舉例描述參數(shù)測量過程。
[0028]雙通道電壓和電流同步檢測(以電池內(nèi)阻為例):電壓通道測量某一個(gè)時(shí)間間隔的電壓變化量，電流通道測量同一個(gè)時(shí)間間隔的電壓變化量，電壓變化量除于電流變化量就是電池的內(nèi)阻，設(shè)定不同的時(shí)間間隔，得到歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻。
[0029]雙通道同步電壓檢測:可以減少每個(gè)通道檢測電池?cái)?shù)量，提高速度，這樣電池電壓的相關(guān)性就大，就可以把電池電壓相加得到更準(zhǔn)總電壓。
[0030]雙通道電流檢測:雙通道采用不同的動態(tài)范圍，在電流變化劇烈時(shí)，可以針對不同的動態(tài)范圍，動態(tài)選擇其中一個(gè)通道數(shù)據(jù)作為檢測數(shù)據(jù)。
[0031]步驟九，將測量的結(jié)果反饋給能量管理單元，并更新電池參數(shù)表。
[0032]上述的儲能電池管理控制算法通過建立儲能電池管理系統(tǒng)和能量管理單元之間的雙向數(shù)據(jù)通道，實(shí)現(xiàn)儲能電池管理系統(tǒng)和能量管理單元的同步工作，改變了傳統(tǒng)的儲能電池管理系統(tǒng)相對獨(dú)立的工作模式，能夠?qū)崟r(shí)跟蹤系統(tǒng)工況變化，調(diào)整自身的檢測和管理策略，通過對電池狀態(tài)的靜態(tài)檢測和動態(tài)管理，實(shí)現(xiàn)動態(tài)參數(shù)測量和運(yùn)算，從而高精度全面評估電池狀態(tài)和性能。
[0033]結(jié)合本發(fā)明儲能電池管理系統(tǒng)可以進(jìn)一步簡化為智能電池傳感器模塊，實(shí)現(xiàn)電池管理的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化，利于量產(chǎn)化，同時(shí)提高電池信息采集的靈活性和精確性；同時(shí)在不單獨(dú)存在能量管理單元的應(yīng)用情況下，由充電機(jī)和電機(jī)控制器來實(shí)現(xiàn)能量管理，可根據(jù)此原理設(shè)計(jì)與電池傳感器或BMS同步的智能充電機(jī)和電機(jī)控制器。
[0034]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種儲能電池管理控制算法，其特征在于:包括以下步驟， 步驟一，連接儲能電池管理系統(tǒng)和能量管理單元，實(shí)現(xiàn)兩者之間的同步工作，轉(zhuǎn)至步驟-* ; 步驟二，能量管理單元預(yù)測整車的工況，并接受整車的狀態(tài)參量變化值，轉(zhuǎn)至步驟三；步驟三，將設(shè)置的閾值與狀態(tài)參量變化值進(jìn)行比較，當(dāng)狀態(tài)參量變化值小于閾值時(shí)，整車處于靜態(tài)模式，轉(zhuǎn)至步驟四；當(dāng)狀態(tài)參量變化值大于閾值時(shí)，整車處于動態(tài)模式，轉(zhuǎn)至步驟七； 步驟四，能量管理單元向儲能電池管理系統(tǒng)發(fā)出同步檢測命令，轉(zhuǎn)至步驟五； 步驟五，儲能電池管理系統(tǒng)接受同步檢測命令，對儲能電池狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和校準(zhǔn)工作，轉(zhuǎn)至步驟六； 步驟六，將監(jiān)測和校準(zhǔn)工作的結(jié)果反饋給能量管理單元，并跟新電池狀態(tài)表； 步驟七，能量管理單元向儲能電池管理系統(tǒng)發(fā)出同步檢測命令，轉(zhuǎn)至步驟八； 步驟八，儲能電池管理系統(tǒng)接受同步檢測命令，對儲能電池參數(shù)進(jìn)行測量，轉(zhuǎn)至步驟九； 步驟九，將測量的結(jié)果反饋給能量管理單元，并更新電池參數(shù)表。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種儲能電池管理控制算法，其特征在于:步驟一中實(shí)現(xiàn)儲能電池管理系統(tǒng)和能量管理單元同步工作的方法為，儲能電池管理系統(tǒng)和能量管理單元之間通過通信協(xié)議連接或者通過硬件連接線連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種儲能電池管理控制算法，其特征在于:步驟二和步驟三中所述的狀態(tài)參量變化值包括功率的變化值、電流的變化值、電壓的變化值和時(shí)間間隔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種儲能電池管理控制算法，其特征在于:步驟三中所述的閾值包括功率閾值、電流閾值、電壓閾值和時(shí)間間隔閾值，所述閾值帶有hysteresis的特性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種儲能電池管理控制算法，其特征在于:步驟五中所述的監(jiān)測工作包括開路電壓檢測和電池均衡檢測，校準(zhǔn)工作包括電池SOC校準(zhǔn)和多路通道較準(zhǔn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種儲能電池管理控制算法，其特征在于:步驟八中電池參數(shù)包括歐姆電阻和極化電阻。
【文檔編號】B60L11/18GK103818266SQ201410100442
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月19日
【發(fā)明者】侯曉華, 郭維 申請人:蘇州易美新思新能源科技有限公司