模块智能检测和识别方法、多路校验容错通讯方法_2

文档序号:9678906阅读:来源:国知局
%、50%、40%、30%S0C )。从左图可以看到该申请所采用的电控系统结构充分考虑了各个模块的差异,而进行差异化管理和控制,使得电能充足的能源管理设备放电速度更快(既曲线斜率大),而电能不足的能源管理设备放电速率慢;右图是输出给电机的线电压波形和相电流波形。从电压波形可见这种结构更接近理想的正弦波形,电压跳变幅度仅仅为一个模块的电压(既dv/dt小),谐波也更好。
[0021 ]上述专利CN104953675A的电控系统是一种对电池类型、特性、使用年限兼容性很强的系统。因此,接入电控系统的模块可能来自于不同的电池供应商,且年限不同、类型不同,为了让不同的模块匹配工作,需要实现对各个模块特性的智能识别和状态检测。而传统电池包不支持不同类型电池的混合使用,传统电动汽车控制器对电池的检测仅仅局限在电池系统的单体电压识别和温度识别,且不存在对不同类型电池的识别能力。
[0022]传统电压检测方案的基本原理是:设定电压的上下限,当电池电压超过上限或低于下限电压时,触发保护,降低并最终关闭系统,停止运行。传统温度检测和温度控制的基本方案是:设定温度的上下限,同时设定加热/冷却启动阈值。当电池温度超过上限或低于下限电压时,触发保护,降低并最终关闭系统,停止运行。当温度低于加热阀值时,启动加热;当温度高于冷却阀值时,启动冷却,通常为风冷或水冷。
[0023]在电压和温度检测方案中,传统的方案仅仅考虑了电池单体的安全工作域度,却没有考虑各个单体的差异性。而事实上,整个电池系统整体的工作寿命取决于系统最差的单体,因此每个单体安全并不代表单体之间在运行时没有差异。各单体差异较大会导致整个系统运行寿命锐减、运行特性不佳。
[0024]在电控系统中,首先整个储能系统被分解为多个模块,每个模块串联数量少,体积小,温度常稳定,因此模块内部不会存在较大的单体温度差异。但是,电控系统具备不同类型电池混合工作的能力,因此绝对值电压已经不能体现电池的荷电状态。

【发明内容】

[0025]为了能够有效识别电控系统中接入的能源管理设备(模块)及其控制单元(分控制器),判断模块和分控制器的在线状态,并通过通讯总线将辨识的电气参数可靠发送,本发明提供了一种模块智能检测和识别方法、多路校验容错通讯方法。
[0026]由于绝对值电压已经不能体现电池的荷电状态,本发明采用标么化电压,在模块智能检测中,我们采用了模块温度、各模块温差、模块标么化电压、模块标么化电压差、模块内部单体标么化电压、模块内部单体标么化电压差多个参数作为考核指标。
[0027]术语解释:
1、电动汽车控制系统,简称“电控系统”。
[0028]2、级联:把二个以上的设备通过某种方式连接起来,能起到扩容的效果就是级联。
[0029]3、H桥:H-Bridge,即全桥(因外形与Η相似故得名),常用于逆变器(DC-AC转换,即直流变交流)。通过开关的开合,将直流电(来自电池等)逆变为某个频率或可变频率的交流电,用于驱动交流电机(异步电机等XH桥是一个典型的直流电机控制电路,因为它的电路形状酷似字母H,故得名与“H桥”。4个三极管组成Η的4条垂直腿,而电机就是Η中的横杠。
[0030]4nBMS:Battery Management System,电池管理系统。
[0031 ] 5、标么:标么值是相对于某一基准值而言的,同一有名值,当基准值选取不同时,其标幺值也不同。它们的关系如下:标幺值=有名值/基准值。
[0032 ]本发明克服其技术问题所采用的技术方案是:
一种模块智能检测和识别方法,所述模块为电控系统中的能源管理设备,所述电控系统为电动汽车控制系统,其包括主控制器、3N个分控制器和3N个能源管理设备,所述能源管理设备包括Η桥单元、与Η桥单元并联且作为Η桥单元的输入电源的电池组以及分别与电池组中的电池连接且对电池组进行能量均衡控制的电池管理系统BMS,所述电池组包括串联在一起的Μ个电池,其中Μ、Ν分别为大于1的整数;3Ν个能源管理设备构成第一相组、第二相组和第三相组共3个相组,每个相组包括Ν个能源管理设备,每个相组中的Ν个能源管理设备通过能源管理设备中的Η桥单元级联,每个相组包括两个端口,所述两个端口包括输入端口和输出端口,第一相组的两个端口中的一个端口连接至电机的U相端子、另一个端口分别与第二相组和第三相组的两个端口中的一个端口连接,第二相组和第三相组的两个端口中的另一个端口分别连接至电机的V相端子和W相端子。分别设模块温度的加权函数为kl、各模块温差的加权函数为k2、模块标么化电压的加权函数为k3、模块标么化电压差的加权函数为k4、模块内部单体标么化电压的加权函数为k5、模块内部单体标么化电压差的加权函数为k6,设系统额定输出功率为Pr、实际输出功率为P。,所述Pq=Pr X kl X k2 X k3 X k4 X k5 Xk6;实现模块智能检测和识别方法的算法包括步骤如下:
(1)检测开始,先进行模块温度检测,得到当前的模块温度是多少,然后采用查表法得kl的值,然后进行下一步;
(2)进行各模块温差计算,得到当前各模块温度差是多少,再采用查表法得k2的值,然后进行下一步;
(3)进行模块电压检测标么化处理,得到当前模块标么化电压是多少,再采用查表法得k3的值,然后进行下一步;
(4)进行模块电压差计算标么化处理,得到当前模块标么化电压差是多少,再采用查表法得k4的值,然后进行下一步;
(5)进行单体电压检测标么化处理,得到当前模块内部单体标么化电压是多少,再采用查表法得k5的值,然后进行下一步;
(6)进行单体电压差计算标么化处理,得到当前模块内部单体标么化电压差是多少,再采用查表法得k6的值,然后进行下一步;
(7)根据公式PcfPrXklXk2 Xk3 Xk4 Xk5 Xk6计算出实际输出功率;
(8)上述步骤(1)-(7)是依次实时进行的,每得出一轮实际输出功率,紧接着进行下一轮。
[0033]根据本发明优选的,所述1^1、1^、1^3、1^4、1^5和1^6为加权函数曲线或直线,取值为[0,1 ],取值均从查表法中得到。
[0034]根据本发明优选的,当得到的模块温度、各模块温差、模块标幺化电压、模块标幺化电压差、模块内部单体标么化电压或模块内部单体标么化电压差中的任一个的值未达到阈值时,其加权值为1,等效于加权值为1的这个加权函数对实际输出功率没有影响;当得到的模块温度、各模块温差、模块标么化电压、模块标么化电压差、模块内部单体标么化电压或模块内部单体标么化电压差中的任一个的值达到运行上限时,其加权值为0,等效于实际输出功率为0,触发保护,关闭系统,停止运行。
[0035]根据本发明优选的,主控制器包括DSP和FPGA,分控制器包括单片机芯片和FPGA/CPLD,主控制器用于实现模块智能检测和识别算法,分控制器用于执行算法输出结果、驱动电机运行且同时完成温度和电压数据的采样。
[0036]根据本发明优选的,电控系统的通讯包括主控内部通讯、分控内部通讯和主分之间通讯;主控内部通讯即DSP和FPGA之间通讯,采用异步总线通讯方式传递数据,传输速率为8Mbtye/s;分控内部通讯即单片机芯片和FPGA或CPLD之间通讯,采用异步总线通讯方式传递数据,传输速率为SOKbtye/s;主分之间通讯采用异步串行光纤或屏蔽双绞线通讯方式传递数据,传输速率为4Mbtye/s。
[0037]为保证电控系统的高速可靠通讯,本发明还提供了一种多路校验容错通讯方法,每个Bit数据采用4个CLK周期冗余收发,每帧数据包括起始位IBit、校验位lBit、PWM封锁位IBit、数据位lOBit和结束位12Bit共25BUS卩100个CLK周期;冗余
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