本发明涉及电动汽车动力电池标定领域,更具体地说,涉及一种动力电池的电池健康度标定方法。
背景技术:
近年来,随着能源革命的发展,电动汽车作为传统汽车工业一种二次革命,逐渐得到了蓬勃发展,据统计截止2017年底,全世界电动汽车保有量已突破330万辆。而我国电动汽车保有量已稳居世界第一,截止2017年底电动汽车保有量已突破160万辆。
日益增多的电池企业和汽车企业加入电动汽车的造车大军,加速了电动汽车的蓬勃发展。然而,随着更多类型的电动汽车流入市场,车辆在使用过程中出现各种问题,其中最为核心的即为电动汽车动力电池系统的动力性能。
动力电池作为电动汽车的心脏,随着车辆在使用过程中各种工况环境的考验,其动力性能会随时间发生不同程度的衰减。动力电池性能的衰减包括可恢复部分和不可恢复部分,其中,可恢复部分可通过及时发现、及时维护消除该部分性能衰减。
而如何及时、准确的估算电池的衰减状况,即电池的健康度SOH,对电池管理系统BMS来说是一个很难的问题。而动力电池SOH估算的准确度又直接影响到电池系统SOC的估算准确度。
因此当动力电池性能发生衰减时,BMS对电池健康度的估算则会出现估算有误从而导致BMS的SOC数据估算不准,可能导致车辆运营者在使用车辆过程中,在BMS告知电池系统SOC还有相对较多余量时,车辆不能启动或车辆不能进行加速及爬坡等操作,严重者可能导致车辆在正常运行中停止动力输出,车辆出现半路趴窝情况。
技术实现要素:
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述仅靠电池管理系统对动力电池健康度标定不准确的缺陷,提供一种动力电池的电池健康度标定方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种动力电池的电池健康度标定方法,应用于充放电机,所述方法包括:
S11、在连接充电车辆后进行低压辅源上电;
S12、进行握手操作,并接收充电信息和放电信息;
S13、接收用于电池健康度标定的参数配置信息,所述参数配置信息包括充电配置参数和放电配置参数;
S14、接收标定策略模式并根据所述标定策略模式进行参数配置;
S15、执行所述标定策略模式,完成标定。
优选地,本发明所述的动力电池的电池健康度标定方法,所述步骤S12中进行握手操作包括:
S121、发送充电信息报文和放电信息报文;
S122、判断是否接收到充电确认报文和放电确认报文;
S123、若否则重新发送报文;S124、若是则进入握手辨识阶段。
优选地,本发明所述的动力电池的电池健康度标定方法,所述步骤S14中所述标定策略模式为:放电-静置-充电模式;
所述步骤S15中所述执行所述标定策略模式包括:
S1511、所述充放电机进行放电操作,达到放电截止条件后停止放电;
S1512、所述充放电机进入静置状态,停止功率输出;
S1513、静置预设时间后所述充放电机进行充电操作,达到充电截止条件后停止充电。
优选地,本发明所述的动力电池的电池健康度标定方法,所述步骤S14中所述标定策略模式为:充电-静置-放电模式;
所述步骤S15中所述执行所述标定策略模式包括:
S1521、所述充放电机进行充电操作,达到充电截止条件后停止充电;
S1522、所述充放电机进入静置状态,停止功率输出;
S1523、静置预设时间后所述充放电机进行放电操作,达到放电截止条件后停止放电。
优选地,本发明所述的动力电池的电池健康度标定方法,在所述标定策略模式的放电阶段,从电池管理系统的功率需求、所述放电配置参数、以及所述充放电机的实际输入功率中选择最小值进行放电操作;
在所述标定策略模式的充电阶段,从电池管理系统的功率需求、所述充电配置参数、以及所述充放电机的实际输出功率中选择最小值进行充电操作。
另,本发明还提供一种动力电池的电池健康度标定方法,应用于包括电池管理系统的充电车辆,所述方法包括:
T11、在连接充放电机后进行握手操作;
T12、发送充电信息和放电信息;
T13、发送用于电池健康度标定的参数配置信息,所述参数配置信息包括充电配置参数和放电配置参数;
T14、发送标定策略模式;
T15、执行所述标定策略模式,完成标定。
优选地,本发明所述的动力电池的电池健康度标定方法,所述步骤T11中进行握手操作包括:
T111、判断是否接收到充电信息报文和放电信息报文;
T112、若否,则继续接收报文;
T113、若是,则发送充电确认报文和放电确认报文,进入握手辨识阶段。
优选地,本发明所述的动力电池的电池健康度标定方法,所述步骤T14中所述标定策略模式为:放电-静置-充电模式;
所述步骤T15中所述执行所述标定策略模式包括:
T1511、所述电池管理系统进行放电操作,达到放电截止条件后停止放电;
T1512、所述电池管理系统进入静置状态;
T1513、静置预设时间后所述电池管理系统进行充电操作,达到充电截止条件后停止充电。
优选地,本发明所述的动力电池的电池健康度标定方法,所述步骤T14中所述标定策略模式为:充电-静置-放电模式;
所述步骤T15中所述执行所述标定策略模式包括:
T1521、所述电池管理系统进行充电操作,达到充电截止条件后停止充电;
T1522、所述电池管理系统进入静置状态;
T1523、静置预设时间后所述电池管理系统进行放电操作,达到放电截止条件后停止放电。
优选地,本发明所述的动力电池的电池健康度标定方法,在所述标定策略模式的放电阶段,从电池管理系统的功率需求、所述放电配置参数、以及所述充放电机的实际输入功率中选择最小值进行放电操作;
在所述标定策略模式的充电阶段,从电池管理系统的功率需求、所述充电配置参数、以及所述充放电机的实际输出功率中选择最小值进行充电操作。
实施本发明的一种动力电池的电池健康度标定方法,具有以下有益效果:该方法应用于充放电机,包括:S11、在连接充电车辆后进行低压辅源上电;S12、进行握手操作,并接收充电信息和放电信息;S13、接收用于电池健康度标定的参数配置信息,参数配置信息包括充电配置参数和放电配置参数;S14、接收标定策略模式并根据标定策略模式进行参数配置;S15、执行标定策略模式,完成标定。通过实施本发明,在不对电动汽车进行返厂利用专用检测设备进行检测的情况下,利用动力电池的充放电过程,安全高效的对动力电池进行电池健康度标定。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明一种动力电池的电池健康度标定方法应用于充放电机的流程图;
图2是本发明一种动力电池的电池健康度标定方法握手操作流程图;
图3是本发明一种动力电池的电池健康度标定方法应用于充放电机的第一实施例流程图;
图4是本发明一种动力电池的电池健康度标定方法应用于充放电机的第二实施例流程图;
图5是本发明一种动力电池的电池健康度标定方法应用于充电车辆的流程图;
图6是本发明一种动力电池的电池健康度标定方法应用于充电车辆的第一实施例流程图;
图7是本发明一种动力电池的电池健康度标定方法应用于充电车辆的第二实施例流程图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
参考图1,本发明的动力电池的电池健康度标定方法,应用于充放电机,方法包括:
S11、在连接充电车辆后进行低压辅源上电。需要对动力电池进行标定时,将充放电机连接至充电车辆充电口,使得充放电机与充电车辆建立连接。充放电机连接至充电车辆包括电连接和通信连接,其中,电连接用于充放电机和动力电池系统之间的充放电;通信连接用于充放电机和电池管理系统之间进行信息交互,且该信息交互是双向的,在整个标定过程中要进行多次信息交互。建立连接后,充放电机进行低压辅源上电。
S12、进行握手操作,并接收充电信息和放电信息。充放电机与充电车辆的电池管理系统建立通信连接后,进行握手操作,具体握手过程包括下述步骤:
S121、发送充电信息报文和放电信息报文。具体的,充电信息报文和放电信息报文的发送顺序包括以下三种:
第一发送方式:先发送充电信息报文,后发送放电信息报文。
第二发送方式:先发送放电信息报文,后发送充电信息报文。
第三发送方式:同时发送充电信息报文和放电信息报文。
以上发送方式可根据需要进行选择。
S122、判断是否接收到充电确认报文和放电确认报文。
S123、若否则重新发送报文。具体的,若未收到充电确认报文,则重新发送充电信息报文。若未收到放电确认报文,则重新发送放电信息报文。若充电确认报文和放电确认报文都未收到,则发送充电信息报文和放电信息报文。作为选择,若未收到充电确认报文或未收到放电确认报文,则发送充电信息报文和放电信息报文。
S124、若接收到充电确认报文和放电确认报文,则进入握手辨识阶段。
参考图2,以先发送充电信息报文,后发送放电信息报文为示例进行说明,其他实施过程可参考实施,步骤S2包括:
SF121、发送充电信息报文。
SF122、发送放电信息报文。
SF123、判断是否接收到充电确认报文,若未接收到充电确认报文则执行步骤SF121。作为选择,若超过预设报文接收时间仍未接收到充电确认报文,则直接进入握手辨识阶段。例如5秒内一直未接收到充电确认报文,则直接进入握手辨识阶段。若在预设报文接收时间内接收到充电确认报文则执行步骤SF124。
SF124、判断是否接收到放电确认报文,若未接收到放电确认报文则执行步骤SF121,或执行步骤SF122。作为选择,若超过预设报文接收时间仍未接收到放电确认报文,则直接进入握手辨识阶段。例如5秒内一直未接收到放电确认报文,则直接进入握手辨识阶段。若接收到放电确认报文则进入握手辨识阶段。
本领域技术人员可以理解,充电信息报文和放电信息报文发送的先后顺序是可根据需要进行设定;同理,判断是否接收到充电确认报文和判断是否接收到放电确认报文的先后顺序也是可根据需要进行设定的。
在充放电机与充电车辆的电池管理系统进行握手操作同时,充放电机与充电车辆的电池管理系统可实现充电信息和放电信息的交互,其中,充放电机的充电信息和放电信息包括但不限于最高输出电压、最低输出电压、最高充电电流、最低充电电流等,即将充放电机的属性信息发送至电池管理系统。同步的,动力电池的充电信息和放电信息包括但不限于最高充电电压、最低充电电压、最高放电电压、最低放电电压、最高充电电流、最低充电电流等,即将动力电池的属性信息发送至充放电机。通过充放电机与充电车辆的电池管理系统的属性信息交互,确保后续充放电过程的安全。
进一步,充放电机与充电车辆进行电池健康度标定操作确认。
S13、接收用于电池健康度标定的参数配置信息,参数配置信息包括充电配置参数和放电配置参数。电池管理系统发送参数配置信息至充放电机,在充电阶段,充放电机根据充电配置参数对动力电池进行充电;在放电阶段,充放电机根据放电配置参数对动力电池进行放电。传统的充放电机仅对动力电池进行充电,而本发明为对动力电池进行标定,不仅利用充放电机对动力电池进行充电,还利用充放电机对动力电池进行放电,从而通过充放电对动力电池进行标定。
S14、接收标定策略模式并根据标定策略模式进行参数配置。电池管理系统和充放电机通过交互制定标定策略模式,制定完成后电池管理系统将标定策略模式发送至充放电机。
S15、执行标定策略模式,完成标定。本发明提供两种标定策略模式,通过对这两种标定策略模式的工作过程来说明本发明的技术方案。这两种标定策略模式分别为:放电-静置-充电模式、充电-静置-放电模式。以下分别进行说明。
第一实施方式:标定策略模式为放电-静置-充电模式。
参考图3,步骤S15中执行标定策略模式包括:
S1511、充放电机进行放电操作,达到放电截止条件后停止放电。首先充放电机对动力电池进行放电操作,并实时监测从电池管理系统BMS交互得到的是否达到放电截止条件信息,当达到放电截止条件后停止放电。
S1512、充放电机进入静置状态,停止功率输出。停止放电后,充放电机和电池管理系统进入静置状态。在静置阶段,充放电机不进行功率输出,充放电机辅源不下电,设备不停止工作,并且充放电机和电池管理系统进行状态信息交互,该状态信息包括但不限于动力电池总电压、动力电池单体电池电压、动力电池单体电池最高电压、动力电池单体电池最低电压、动力电池温度、电池剩余电量百分比(State Of Charge,SOC)等,通过交互状态信息,使充放电机和电池管理系统了解对方的状态,并可判断对方的状态信息是否符合要求。
S1513、静置预设时间后充放电机进行充电操作,达到充电截止条件后停止充电。由静置阶段转为充电阶段后,充放电机的主功率回路启动,在充电过程中,充放电机和电池管理系统依然进行状态信息实时交互,此时的状态信息还包括当前充电电压、当前充电电流、输出功率等。
第二实施方式:标定策略模式为充电-静置-放电模式。
参考图4,步骤S15中执行标定策略模式包括:
S1521、充放电机进行充电操作,达到充电截止条件后停止充电。首先充放电机对动力电池进行充电操作,并实时监测从电池管理系统BMS交互得到的是否达到充电截止条件信息,当达到充电截止条件后停止充电。
S1522、充放电机进入静置状态,停止功率输出。停止充电后,充放电机和电池管理系统进入静置状态。在静置阶段,充放电机不进行功率输出,充放电机辅源不下电,设备不停止工作,并且充放电机和电池管理系统进行状态信息交互,该状态信息包括但不限于动力电池总电压、动力电池单体电池电压、动力电池单体电池最高电压、动力电池单体电池最低电压、动力电池温度、电池剩余电量百分比(State Of Charge,SOC)等,通过交互状态信息,使充放电机和电池管理系统了解对方的状态,并可判断对方的状态信息是否符合要求。
S1523、静置预设时间后充放电机进行放电操作,达到放电截止条件后停止放电。由静置阶段转为放电阶段后,充放电机的主功率回路启动,在放电过程中,充放电机和电池管理系统依然进行状态信息实时交互,此时的状态信息还包括当前放电电压、当前放电电流、输出功率等。
优选地,在上述两个实施例中,在标定策略模式的放电阶段,从电池管理系统的功率需求、放电配置参数、以及充放电机的实际输入功率中选择最小值进行放电操作。在标定策略模式的充电阶段,从电池管理系统的功率需求、充电配置参数、以及充放电机的实际输出功率中选择最小值进行充电操作。
完成标定后,充放电机可通过软件停止运行或使用物理开关停止运行;电池管理系统可通过软件停止运行或使用物理开关停止运行。优选地,在标定过程中,通过故障检测单元检测故障,一旦检测到出现故障,则停止充放电机和电池管理系统的运行,保证设备安全。
作为选择,完成标定后,可通过显示屏显示标定结果,或通过音频播放器播放标定结果,以告知用户。
参考图5,本发明还提供一种动力电池的电池健康度标定方法,应用于包括电池管理系统的充电车辆,方法包括:
T11、在连接充放电机后进行握手操作。
具体的,需要对动力电池进行标定时,将充放电机连接至充电车辆,使得充放电机与充电车辆建立连接。充放电机连接至充电车辆的连接包括电连接和通信连接,其中,电连接用于充放电机和动力电池系统之间的充放电;通信连接用于充放电机和电池管理系统之间进行信息交互,且该信息交互是双向的。建立连接后,充放电机进行低压辅源上电。
充放电机的充放电机与充电车辆的电池管理系统建立通信连接后,进行握手操作,具体握手过程包括下述步骤:
T111、判断是否接收到充电信息报文和放电信息报文。具体的,可先接收充电信息报文,后接收放电信息报文;或先接收放电信息报文,后接收充电信息报文。或同时接收充电信息报文和放电信息报文。以上接收方式可根据需要进行选择。
T112、若否,则继续接收报文。若未收到充电信息报文,则继续接收充电信息报文;若未收到放电信息报文,则继续接收放电信息报文。若未收到充电信息报文和放电信息报文,则继续接收充电信息报文和放电信息报文。
T113、若接收到充电信息报文和放电信息报文,则发送充电确认报文和放电确认报文,进入握手辨识阶段。
参考图2,以先接收充电信息报文,后接收放电信息报文为示例进行说明,其他实施过程可参考实施。步骤T11包括:
TF111、判断是否接收到充电信息报文,若未接收到充电信息报文,则继续接收报文。作为选择,若超过预设报文接收时间仍未接收到充电信息报文,则直接进入握手辨识阶段。例如5秒内一直未接收到充电信息报文,则直接进入握手辨识阶段。
TF112、若接收到充电信息报文,则发送充电确认报文。
TF113、判断是否接收到放电信息报文,若未接收到放电信息报文,则继续接收报文。作为选择,若超过预设报文接收时间仍未接收到放电信息报文,则直接进入握手辨识阶段。例如5秒内一直未接收到放电信息报文,则直接进入握手辨识阶段。
TF114、若接收到放电信息报文,则发送放电确认报文,进入握手辨识阶段。
本领域技术人员可以理解,充电信息报文和放电信息报文接收的先后顺序是可根据需要进行设定;同理,判断是否接收到充电信息报文和判断是否接收到放电信息报文的先后顺序也是可根据需要进行设定的。
T12、发送充电信息和放电信息。在充放电机的充放电机与充电车辆的电池管理系统进行握手操作同时,充放电机与充电车辆的电池管理系统可实现充电信息和放电信息的交互,其中,充放电机的充电信息和放电信息包括但不限于最高输出电压、最低输出电压、最高充电电流、最低充电电流等,即将充放电机的属性信息发送至电池管理系统。同步的,动力电池的充电信息和放电信息包括但不限于最高充电电压、最低充电电压、最高放电电压、最低放电电压、最高充电电流、最低充电电流等,即将动力电池的属性信息发送至充放电机。通过充放电机与充电车辆的电池管理系统的属性信息交互,确保后续充放电过程的安全。
进一步,充放电机与充电车辆进行电池健康度标定操作确认。
T13、发送用于电池健康度标定的参数配置信息,参数配置信息包括充电配置参数和放电配置参数。电池管理系统发送参数配置信息至充放电机,在充电阶段,充放电机根据充电配置参数对动力电池进行充电;在放电阶段,充放电机根据放电配置参数对动力电池进行放电。传统的充放电机仅对动力电池进行充电,而本发明为对动力电池进行标定,不仅利用充放电机对动力电池进行充电,还利用充放电机对动力电池进行放电,从而通过充放电对动力电池进行标定。
T14、发送标定策略模式。电池管理系统和充放电机通过交互制定标定策略模式,制定完成后电池管理系统将标定策略模式发送至充放电机。
T15、执行标定策略模式,完成标定。本发明提供两种标定策略模式,通过对这两种标定策略模式的工作过程来说明本发明的技术方案。这两种标定策略模式分别为:放电-静置-充电模式、充电-静置-放电模式。以下分别进行说明。
第一实施方式:标定策略模式为放电-静置-充电模式。
参考图6,步骤T15中执行标定策略模式包括:
T1511、电池管理系统进行放电操作,达到放电截止条件后停止放电。首先电池管理系统对动力电池进行放电操作,并实时监测当前状态是否达到放电截止条件,当达到放电截止条件后与充放电机交互,充放电机根据交互信息停止放电。
T1512、电池管理系统进入静置状态。停止放电后,充放电机和电池管理系统进入静置状态。在静置阶段,充放电机不进行功率输出,充放电机辅源不下电,设备不停止工作,并且充放电机和电池管理系统进行状态信息交互,该状态信息包括但不限于动力电池总电压、动力电池单体电池电压、动力电池单体电池最高电压、动力电池单体电池最低电压、动力电池温度、电池剩余电量百分比(State Of Charge,SOC)等,通过交互状态信息,使充放电机和电池管理系统了解对方的状态,并可判断对方的状态信息是否符合要求。
T1513、静置预设时间后电池管理系统进行充电操作,达到充电截止条件后停止充电。由静置阶段转为充电阶段后,充放电机的主功率回路启动,在充电过程中,充放电机和电池管理系统依然进行状态信息实时交互,此时的状态信息还包括当前充电电压、当前充电电流、输出功率等。
第二实施方式:标定策略模式为充电-静置-放电模式。
参考图7,步骤T15中执行标定策略模式包括:
T1521、电池管理系统进行充电操作,达到充电截止条件后停止充电。首先电池管理系统对动力电池进行充电操作,并实时监测当前状态是否达到充电截止条件,当达到充电截止条件后与充放电机交互,充放电机根据交互信息停止充电。
T1522、电池管理系统进入静置状态。停止充电后,充放电机和电池管理系统进入静置状态。在静置阶段,充放电机不进行功率输出,充放电机辅源不下电,设备不停止工作,并且充放电机和电池管理系统进行状态信息交互,该状态信息包括但不限于动力电池总电压、动力电池单体电池电压、动力电池单体电池最高电压、动力电池单体电池最低电压、动力电池温度、电池剩余电量百分比(State Of Charge,SOC)等,通过交互状态信息,使充放电机和电池管理系统了解对方的状态,并可判断对方的状态信息是否符合要求。
T1523、静置预设时间后电池管理系统进行放电操作,达到放电截止条件后停止放电。由静置阶段转为放电阶段后,充放电机的主功率回路启动,在放电过程中,充放电机和电池管理系统依然进行状态信息实时交互,此时的状态信息还包括当前放电电压、当前放电电流、输出功率等。
优选地,在上述两个实施例中,在标定策略模式的放电阶段,从电池管理系统的功率需求、放电配置参数、以及充放电机的实际输入功率中选择最小值进行放电操作;在标定策略模式的充电阶段,从电池管理系统的功率需求、充电配置参数、以及充放电机的实际输出功率中选择最小值进行充电操作。
完成标定后,充放电机可通过软件停止运行或使用物理开关停止运行;电池管理系统可通过软件停止运行或使用物理开关停止运行。优选地,在标定过程中,通过故障检测单元检测故障,一旦检测到出现故障,则停止充放电机和电池管理系统的运行,保证设备安全。
作为选择,完成标定后,可通过显示屏显示标定结果,或通过音频播放器播放标定结果,以告知用户。
以下通过一个具体测试过程对本发明进行进一步说明。
对某一运行一年的电动汽车的动力电池进行健康度电池健康度标定,该车辆额定带电量为41.4kWh,额定容量为120Ah。具体标定过程如下:
充放电机的枪头与车辆枪座连接,完成二者物理连接。
充放电机辅源上电。
充放电机向电池管理系统发送电池健康度标定握手报文,电池管理系统根据收到的握手报文回复充放电机是否确认进行电池健康度标定,回复确认后,电池健康度标定流程开始启动。
充放电机和电池管理系统对电池系统及充放电机功率输出和输入能力进行参数匹配。该阶段需要对电池的充电参数、放电参数均进行参数匹配,并将配置参数进行存储,以待后期调用。
根据充放电机与电池管理系统确认好的充放电模式识别方式(即标定策略模式)进行充放电模式选择。
标定顺序:放电-静置-充电。
放电阶段:以0.1-1C将待标定电池进行放电,放电至规定截止条件后,如动力电池单体最低电压达到2.5±0.5V;
静置阶段:充放电机和电池管理系统转入静置状态,静置时长为10-60min,此时充放电机不进行主功率输出,充放电机辅源不下电,即设备不停止工作,充放电机和电池管理系统实时进行信息交互;
充电阶段:由静置阶段转为充电阶段,充放电机主功率回路启动,充放电机与电池管理系统进行实时信息交互。
在标定策略模式的放电阶段,从电池管理系统的功率需求、放电配置参数、以及充放电机的实际输入功率中选择最小值进行放电操作;在标定策略模式的充电阶段,从电池管理系统的功率需求、充电配置参数、以及充放电机的实际输出功率中选择最小值进行充电操作。
标定结束时,放电机对动力电池充电至规定截止条件后,充放电机停止功率输出,设备显示电池健康度标定结果。
通过实施本发明,在不对电动汽车进行返厂利用专用检测设备进行检测的情况下,利用动力电池的充放电过程,安全高效的对动力电池进行电池健康度标定。
以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施,并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰,均应属于本发明权利要求的涵盖范围。