一种电池包均衡管理系统的制作方法

1.本发明涉及均衡管理技术领域，具体涉及一种电池包均衡管理系统。


背景技术：

2.新能源汽车的电池包用于为整车提供驱动电能，电池包通常由多个电池模组串联组成，每个电池模组内又包含多个电芯。当电芯出现故障时，例如过温、过压或欠压时，有可能出现电池包的热失控，从而导致燃烧、爆炸、人员伤害等事故。电池包内置电池管理系统(battery management system，bms)，电池管理系统利用采样芯片持续对电芯的状态进行实时监控，能够及时检测到电芯故障并采取相应的措施，例如报警、限制功率、下高压、对电芯进行散热及防爆炸等。
3.在电池包使用的过程中，由于电芯的自放电率和电芯老化速度不一样，电芯之间会存在差异，如果电池包在恶劣的环境中使用，电芯之间的不平衡状况会更加恶化。因此在电池包使用过程中，需要对电芯进行均衡来解决电芯之间的电能不一致的问题，以提高电池包的能量利用效率，增加电池包的使用寿命，提高新能源汽车的续航能力。
4.目前均衡方式主要是通过被动均衡实现，即在采样芯片中设计均衡通道，均衡通道开启时可以消耗电芯的电能，通过减少电能高的电芯的电能的方式实现电芯之间的均衡。电芯均衡的速度与均衡电流及均衡时间成正比，这样的方式一方面会造成能量的损失、不节能，且驾驶人员无法基于当前新能源锂电池汽车电池包的状态判定其电芯的均衡的所用时长，对驾驶人员的出行有一定的影响；
5.为了解决上述问题，本发明提出了一种解决方案。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种电池包均衡管理系统，目的是为了解决现有技术中对新能源锂电池汽车进行均衡的过程出现能量损失、不节能，且驾驶人员无法基于当前新能源锂电池汽车电池包的状态判定其电芯的均衡的所用时长，对驾驶人员的出行有一定的影响的问题。
7.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
8.一种电池包均衡管理系统，包括：
9.数据采集端包括若干个数据采集模块，所述数据采集模块用于对新能源锂电池汽车内所有电池包的数据进行采集，一个所述数据采集模块对应采集一个电池包的数据；所述数据采集模块包括第三采集单元，所述第三采集单元，对新能源锂电池汽车每天的工作时长进行采集；
10.数据分析模块，对新能源锂电池汽车内所有电池包数据进行分析生成该新能源锂电池汽车的自均衡时间数据；
11.均衡模块，对新能源锂电池汽车的电池包进行判定并进行主动均衡，所述均衡模块包括均衡判定单元和主动均衡单元，所述均衡判定单元按照一定的均衡判定步骤对当前
时刻该新能源锂电池汽车的电池包内电芯采集数据进行均衡判定，具体的均衡判定步骤如下：
12.s21：以当前时刻该新能源锂电池汽车的一个电池包为例，获取当前时刻该电池包内所有电芯soc值的最大值，将其标定为该新能源锂电池汽车的电池包的待判定均衡值，标记为p1；
13.s22：按照s21，获取当前时刻该新能源锂电池汽车所有电池包的待判定均衡值，标记为p1、p2、...、pp，p≥1；
14.s23：依次将p1、p2、...、pp和p进行大小比较，获取p1、p2、...、pp中所有小于p的电池包待判定均衡值，将其重新标定为电池包的待均衡值，标记为q1、q2、...、qq，q≥1，所述p为预设阈值；
15.s24：获取该新能源锂电池汽车电池包待均衡值q1、q2、...、qq的最小值，标记为q；
16.利用公式r＝q/n计算获取当前该新能源锂电池汽车均衡的最大时间r，所述n为该新能源锂电池汽车的自均衡时间；
17.s25：将r与r1进行大小比较，若r≥r1，则判定当前该能源锂电池汽车需要提前均衡，所述均衡判定单元生成主动均衡指令并将其传输到主动均衡单元；
18.所述主动均衡单元接收到均衡判定单元传输的当前该新能源锂电池汽车的主动均衡指令后对其进行主动均衡；
19.利用公式r3＝r-r2计算获取该新能源锂电池汽车提前均衡的时长，所述r2为当前该新能源锂电池汽车的平均工作时长；
20.若r《r1，则判定当前该新能源锂电池汽车不需要进行提前均衡，
21.所述电池包内电芯采集数据包块电池包内电芯的容量数据和放电速率数据。
22.进一步的，所述数据分析模块分析生成新能源锂电池汽车的自均衡时间数据的分析步骤如下：
23.s11：首先选定一新能源锂电池汽车为待均衡车，获取待均衡车的所有电池包并将其标记为a1、a2、...、aa，a≥1；
24.s12：进行均衡段划分，将一个均衡周期划分为b个等时长的均衡段，将一个均衡周期的b个均衡段标记为b1、b2、...、bb，b≥1；
25.s13：获取一个均衡周期均衡段b1内电池包a1、a2、...、aa的容量变化值c1、c2、...、ca，所述电池包的容量变化值为电池包在该均衡段内获取到的第一个电池包容量值与最后一个电池包容量值的差值，所述一个均衡周期为一天，一个均衡段为2小时；
26.s14：按照一定的判定规则对该均衡周期均衡段b1进行判定获取该均衡周期所有的正常运行段e1、e2、...、ee，1≤e《b；
27.s15：按照一定的计算步骤计算获取正常运行段e1中电池包a1、a2、...、aa的自均衡时间γ1、γ2、...、γa；
28.s16：按照一定的计算步骤计算获取该均衡周期的主动均衡时间l1；
29.s17：按照一定的计算步骤计算获取待均衡车的自均衡时间n；
30.所述数据分析模块依据待均衡车的自均衡时间生成对应新能源锂电池汽车的自均衡时间数据。
31.进一步的，所述s14中，判定获取该均衡周期所有的正常运行段e1、e2、...、ee的具
体判定规则如下：
32.s141：创建电池包容量变化动态变量d，d的初始值为0；
33.s142：以电池包a1的容量变化值c1为例，将c1和c进行大小比较，所述c为预设停止运行状态下电池包容量变化值；
34.若c1》c，电池包容量变化动态变量d的值自加1，反之，不做任何处理；
35.s143：按照s242依次对该均衡周期均衡段b1内电池包a1、a2、...、aa的容量变化值与c进行大小比较，获取比较完成后的最终的电池包容量变化动态变量d；
36.s144：将该均衡周期均衡段b1最终的电池包容量变化动态变量d与d1进行大小比较，所述d1为预设电池包容量变化动态变量阈值；
37.若d》d1，判定该均衡周期均衡段b1为正常运行段，反之判定该均衡周期均衡段b1为停止运行段；
38.s145：按照s141到s144依次对该均衡周期均衡段b1、b2、...、bb进行判定，获取该均衡周期所有的正常运行段，标记为e1、e2、...、ee。
39.进一步的，所述s15，计算获取正常运行段e1中电池包a1、a2、...、aa的自均衡时间γ1、γ2、...、γa的具体计算步骤如下：
40.s151：以正常运行段e1为例，获取正常运行段e1中电池包a1内所有电芯的soc的变化值f1、f2、...、ff，f≥1，所述电芯的soc为电芯当前容量与额定容量的比值；
41.获取正常运行段e1中电池包a1内所有电芯soc值的最大值fmax和最小值fmin；
42.s152：利用公式1≤g≤f计算获取正常运行段e1中电池包a1内所有电芯soc变化值的离散值g，将g与g1进行大小比较，若g≥g1，则按照|fg-f|从大到小的顺序依次删除对应的fg值并计算获取剩余fg的离散值g，再次将g与g1进行大小比较，直至g《g1，所述f为正常运行段e1中电池包a1内参与离散值计算的电芯soc变化值的平均值，所述g1为预设阈值；
43.s153：利用公式计算获取正常运行段e1中电池包a1的自均衡时间γ，所述i为待均衡车的均衡电流，所述i的取值范围为30～60ma，优选的i取值为60ma；
44.s154：按照s151到s153计算获取正常运行段e1中电池包a1、a2、...、aa的自均衡时间γ1、γ2、...、γa。
45.进一步的，所述新能源锂电池汽车所有电池包内电芯的数量和类型是一样的。
46.本发明的有益效果：
47.本发明通过设置数据采集端对新能源锂电池汽车内所有电池包内电芯的数据进行采集，数据分析模块基于当前该新能源锂电池汽车在不同时期电芯容量的变化计算获取该新能源锂电池汽车的自均衡时间，均衡模块基于当前该新能源锂电池汽车的电池包状态和该新能源锂电池的平均工作时长对其进行是否需要主动均衡判定，采用主动均衡的方式减少了新能源锂电池汽车每次均衡的时长，避免出现新能源锂电池汽车一次均衡时间过长导致的车辆正常使用受到影响情况的发生，其提高了能量的利用率。
附图说明
48.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
49.图1是本发明的系统框图。
具体实施方式
50.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它实施例，都属于本发明保护的范围。
51.如图1所示，一种电池包均衡管理系统，包括数据采集端、均衡模块和数据分析模块；
52.所述数据采集端包括若干个数据采集模块，所述数据采集模块用于对新能源锂电池汽车内所有电池包的数据进行采集，一个所述数据采集模块对应采集一个电池包的数据；
53.所述数据采集模块包括第一采集单元、第二采集单元和第三采集单元，所述第一采集单元用于对电池包内电芯的容量数据进行采集，在本实施例中，所述电芯的容量数据包括电芯的当前容量和额定容量数据；所述第二采集单元用于对电池包内电芯的放电速率数据进行采集；所述数据采集单元依据电池包内电芯的容量数据和放电速率数据生成电池包内该电芯的采集数据并将其传输到均衡模块；在本实施例中，所述新能源锂电池汽车所有电池包内电芯的数量和类型是一样的；
54.所述第三采集单元用于对新能源锂电池汽车每天的工作时长进行采集生成该新能源锂电池汽车的工作时长数据；
55.所述数据分析模块用于对新能源锂电池汽车的电池包数据进行分析具体的分析步骤如下：
56.s11：首先选定一新能源锂电池汽车为待均衡车，获取待均衡车的所有电池包并将其标记为a1、a2、...、aa，a≥1；
57.s12：进行均衡段划分，将一个均衡周期划分为b个等时长的均衡段，将一个均衡周期的b个均衡段标记为b1、b2、...、bb，b≥1；
58.s13：获取一个均衡周期均衡段b1内电池包a1、a2、...、aa的容量变化值c1、c2、...、ca，所述电池包的容量变化值为电池包在该均衡段内获取到的第一个电池包容量值与最后一个电池包容量值的差值，所述一个均衡周期为一天，一个均衡段为2小时；
59.s14：按照一定的判定规则判定获取该均衡周期所有的正常运行段，标记为e1、e2、...、ee，1≤e《b；
60.s141：创建电池包容量变化动态变量d，d的初始值为0；
61.s142：以电池包a1的容量变化值c1为例，将c1和c进行大小比较，所述c为预设停止运行状态下电池包容量变化值；
62.若c1》c，电池包容量变化动态变量d的值自加1，反之，不做任何处理；
63.s143：按照s242依次对该均衡周期均衡段b1内电池包a1、a2、...、aa的容量变化值与c进行大小比较，获取比较完成后的最终的电池包容量变化动态变量d；
64.s144：将该均衡周期均衡段b1最终的电池包容量变化动态变量d与d1进行大小比较，所述d1为预设电池包容量变化动态变量阈值；
65.若d》d1，判定该均衡周期均衡段b1为正常运行段，反之判定该均衡周期均衡段b1为停止运行段；
66.s145：按照s141到s144依次对该均衡周期均衡段b1、b2、...、bb进行判定，获取该均衡周期所有的正常运行段，标记为e1、e2、...、ee，1≤e《b；
67.s15：按照一定的计算步骤计算获取正常运行段e1中电池包a1、a2、...、aa的自均衡时间γ1、γ2、...、γa；
68.s151：以正常运行段e1为例，获取正常运行段e1中电池包a1内所有电芯的soc的变化值f1、f2、...、ff，f≥1，所述电芯的soc为电芯当前容量与额定容量的比值；
69.获取正常运行段e1中电池包a1内所有电芯soc值的最大值fmax和最小值fmin；
70.s152：利用公式1≤g≤f计算获取正常运行段e1中电池包a1内所有电芯soc变化值的离散值g，将g与g1进行大小比较，若g≥g1，则按照|fg-f|从大到小的顺序依次删除对应的fg值并计算获取剩余fg的离散值g，再次将g与g1进行大小比较，直至g《g1，所述f为正常运行段e1中电池包a1内参与离散值计算的电芯soc变化值的平均值，所述g1为预设阈值；
71.s153：利用公式计算获取正常运行段e1中电池包a1的自均衡时间γ，所述i为待均衡车的均衡电流，在本实施例中，所述i的取值范围为30～60ma，优选的i取值为60ma；
72.s154：按照s151到s153计算获取正常运行段e1中电池包a1、a2、...、aa的自均衡时间γ1、γ2、...、γa并计算获取其均值，将其重新标定为自调均衡时间，标记为j1；
73.s16：按照一定的计算步骤计算获取该均衡周期的主动均衡时间l1；
74.s161：按照s15计算获取该均衡周期所有正常均衡段的自调均衡时间j1、j2、...、je；
75.s162：利用公式1≤k≤e计算获取该均衡周期所有正常均衡段的自调均衡时间离散值k，将k和k1进行大小比较，若k≥k1，则按照|jk-j|从大到小的顺序依次删除对应的jk值并计算剩余jk的离散值k，并再次将k和k1进行大小比较，直至k《k1，所述j为该均衡周期参与离散值计算的所有正常均衡段的自调均衡时间均值，所述k1为预设离散值阈值；
76.将该均衡周期参与离散值计算的所有正常均衡段自调均衡时间均值重新标定为主动均衡时间，标定为l1；
77.s17：计算获取待均衡车的自均衡时间n；
78.s171：按照s11到s16计算获取t个均衡周期b个均衡段内待均衡车的主动均衡时间l1、l2、...、lt，在本实施例中，所述t个均衡周期为从当前均衡周期开始向过去回溯t个均衡周期；
79.s172：利用公式1≤m≤t计算获取t个均衡周期b个均衡段内待均衡车的主动均衡时间离散值m，将m与m1进行大小比较，若m≥m1，则按照|jm-j|从大到小的顺序依次删除对应的jm值并计算剩余jm的离散值m，将m再次与m1进行大小比较，直至m《m1，所述l为预设t个均衡周期b个均衡段内参与离散值计算的待均衡车的主动均衡时间均值，所述m1为预设阈值；
80.将t个均衡周期b个均衡段内参与离散值计算的待均衡车主动均衡时间均值t重新标定为待均衡车的自均衡时间，标记为n；
81.所述数据分析模块依据待均衡车的自均衡时间生成对应新能源锂电池汽车的自均衡时间数据并将其传输到均衡模块；
82.所述均衡模块用于对新能源锂电池进行均衡，所述均衡模块包括存储单元；所述均衡模块接收到数据分析模块传输的该新能源锂电池汽车的自均衡时间数据后将其传输到存储单元中进行存储；
83.所述均衡模块接收到数据采集单元传输的该新能源锂电池汽车的电池包内电芯采集数据后将其分别传输到均衡判定单元、存储单元和主动均衡单元，所述存储单元接收到均衡模块传输的该新能源锂电池汽车电池包内电芯采集数据后对其进行存储；
84.所述均衡判定单元接收到均衡模块传输的该新能源锂电池汽车的电池包内电芯采集数据后按照一定的均衡判定步骤对其进行均衡判定，具体的均衡判定规则如下：
85.s21：以当前时刻该新能源锂电池汽车的一个电池包为例，获取当前时刻该电池包内所有电芯soc值的最大值，将其标定为该新能源锂电池汽车的电池包的待判定均衡值，标记为p1；
86.s22：按照s21，获取当前时刻该新能源锂电池汽车所有电池包的待判定均衡值，标记为p1、p2、...、pp，p≥1；
87.s23：依次将p1、p2、...、pp和p进行大小比较，获取p1、p2、...、pp中所有小于p的电池包待判定均衡值，将其重新标定为电池包的待均衡值，标记为q1、q2、...、qq，q≥1，所述p为预设阈值；
88.s24：获取该新能源锂电池汽车电池包待均衡值q1、q2、...、qq的最小值，标记为q；
89.利用公式r＝q/n计算获取当前该新能源锂电池汽车均衡的最大时间r；
90.s25：将r与r1进行大小比较，若r≥r1，则判定当前该能源锂电池汽车需要提前均衡，所述均衡判定单元生成主动均衡指令并将其传输到主动均衡单元；
91.所述主动均衡单元接收到均衡判定单元传输的当前该新能源锂电池汽车的主动均衡指令后对其进行主动均衡；
92.利用公式r3＝r-r2计算获取该新能源锂电池汽车提前均衡的时长，所述r2为当前该新能源锂电池汽车的平均工作时长；
93.若r《r1，则判定当前该新能源锂电池汽车不需要进行提前均衡；
94.在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适
的方式结合。
95.以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
96.以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。