一种锂电池BMS分布式数据分析管理系统的制作方法

一种锂电池bms分布式数据分析管理系统
技术领域
1.本发明涉及电池bms系统技术领域，更具体地说，本发明涉及一种锂电池bms分布式数据分析管理系统。


背景技术：

2.众所周知，纯电动汽车的动力输出依靠电池，而电池管理系统bms(battery management system)则是其中的核心，负责控制电池的充电和放电以及实现电池状态估算等功能。如果说，把一台电动车比作人体的话，那么电池系统就是他的心脏，而bms电池管理系统就是支配其身体运作的大脑。bms电池系统主要就是为了智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。


技术实现要素：

3.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种锂电池bms分布式数据分析管理系统，包括通过can通信总线依次连接的数据采集模块、bms系统和车辆mcu；
4.数据采集模块用于采集电池系统的电压、温度、电流、绝缘电阻，为bms提供电池系统的实时数据；
5.bms系统包括soc计算模块、soh计算模块、充电管理模块、放电管理模块和安全保护模块；
6.soc计算模块用于计算动力电池系统的荷电状态，为动力电池系统的剩余电量与电池容量的百分比；
7.soh计算模块用于计算动力电池系统的健康状态，为动力电池系统的已满充电次数与电池寿命周期的可用充电次数的百分比；
8.安全保护模块用于对动力电池系统提供防护，分级采取限制电池工作方式的措施，保持动力电池系统在安全前提下保有最大的工作效率；
9.充电管理模块基于动力电池系统当前的电芯温度和soc对电池系统的充电功率map进行线性查表，从而确定系统的当前最大允许充电电流；
10.放电管理模块基于实时采集的温度和估算的soc对动力电池系统的10s/30s峰值放电功率map和持续放电功率map进行线性查表，获得电池系统的当前10s/30s的峰值放电功率值和持续放电功率值，上报给车辆mcu，实现充电管理；
11.其中，放电状态下的soc计算为：
[0012][0013]
充电状态下的soc计算为：
[0014][0015]
式中：l
soc
为动力电池系统的电池健康状态；α1为动力电池系统对应电流下的额定
容量；i
t
为动力电池系统放电过程中任意时刻的电流。
[0016]
在一个优选地实施方式中，所述数据采集模块的采集包括电压、温度、电流、绝缘电阻，电压采集为动力电池系统内每串电芯的电压、电池系统内部总电压vbat和电池系统外部总电压vlink，温度采集为电芯表面和极耳的温度、液冷进出水口的温度、快充桩接口温度和bms系统工作内部温度，电流采集为电池系统主回路部分的电流值，绝缘电阻采集为采集电池系统总正与箱体之间的绝缘电阻，以及电池系统总负与箱体之间的绝缘电阻。
[0017]
一种锂电池bms分布式数据分析管理方法，包括以下步骤：
[0018]
步骤一，数据采集模块采集电压、温度、电流和绝缘电阻数据，bms系统计算获取动力电池系统的soc值和soc值；
[0019]
步骤二，bms系统把动力电池系统的电压、温度、电流、soc和soh数据通过can通信总线上报至车辆mcu，车辆mcu对数据进行处理，在动力电池系统出现异常故障时，bms系统需及时对电池系统进行保护，按照故障的严重程度，分级采取限制功率、立即下电保护措施，从而保证电池系统在安全前提下最大限度地利用其储存的能量；
[0020]
步骤三，在动力电池系统进行充放电过程中，bms系统会先上报动力电池系统内电芯表面和极耳温度以及液冷进出接口温度至车辆mcu，车辆mcu通过分析bms系统上报的温度数据，开启液冷系统对动力电池系统进行加热或者散热，使电池系统在适宜的环境温度下充放电；
[0021]
步骤四，bms系统根据电池系统当前的电芯温度和soc对电池系统的充电功率map进行线性查表，从而确定系统的当前最大允许充电电流，并根据充电机最大输出能力和电池系统充电状态估算充电剩余时间。
[0022]
在一个优选地实施方式中，所述bms系统还可对历史信息进行存储，通过历史信息对比分析降低主系统的运行负荷。
[0023]
在一个优选地实施方式中，所述bms系统根据数据采集模块采集的历史数据的变化趋势和soc与soh值变化曲线，制定故障预判表，包括故障名称、故障阈值、故障回差、故障检测时间和响应时间，并生成相应的故障等级数据。
[0024]
本发明的技术效果和优点：
[0025]
本发明能够对动力电池系统的温度、电压和充放电等相关参数进行实时动态的监测，必要时能主动采取紧急措施保护动力电池系统，防止内部电芯出现过充、过放、温度过高以及短路等危险，从而对电池组进行有效的监控、保护、能量均衡和故障警报，进而提高整个动力电池组的工作效率和使用寿命。
附图说明
[0026]
图1为本发明的系统框架结构示意图。
具体实施方式
[0027]
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适
于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
[0028]
如图1所示的一种锂电池bms分布式数据分析管理系统，包括通过can通信总线依次连接的数据采集模块、bms系统和车辆mcu；
[0029]
数据采集模块用于采集电池系统的电压、温度、电流、绝缘电阻，为bms提供电池系统的实时数据；
[0030]
bms系统包括soc计算模块、soh计算模块、充电管理模块、放电管理模块和安全保护模块；
[0031]
soc计算模块用于计算动力电池系统的荷电状态，为动力电池系统的剩余电量与电池容量的百分比；
[0032]
soh计算模块用于计算动力电池系统的健康状态，为动力电池系统的已满充电次数与电池寿命周期的可用充电次数的百分比；
[0033]
安全保护模块用于对动力电池系统提供防护，分级采取限制电池工作方式的措施，保持动力电池系统在安全前提下保有最大的工作效率；
[0034]
充电管理模块基于动力电池系统当前的电芯温度和soc对电池系统的充电功率map进行线性查表，从而确定系统的当前最大允许充电电流；
[0035]
放电管理模块基于实时采集的温度和估算的soc对动力电池系统的10s/30s峰值放电功率map和持续放电功率map进行线性查表，获得电池系统的当前10s/30s的峰值放电功率值和持续放电功率值，上报给车辆mcu，实现充电管理；
[0036]
其中，放电状态下的soc计算为：
[0037][0038]
充电状态下的soc计算为：
[0039][0040]
式中：l
soc
为动力电池系统的电池健康状态；α1为动力电池系统对应电流下的额定容量；i
t
为动力电池系统放电过程中任意时刻的电流。
[0041]
所述数据采集模块的采集包括电压、温度、电流、绝缘电阻，电压采集为动力电池系统内每串电芯的电压、电池系统内部总电压vbat和电池系统外部总电压vlink，温度采集为电芯表面和极耳的温度、液冷进出水口的温度、快充桩接口温度和bms系统工作内部温度，电流采集为电池系统主回路部分的电流值，绝缘电阻采集为采集电池系统总正与箱体之间的绝缘电阻，以及电池系统总负与箱体之间的绝缘电阻。
[0042]
一种锂电池bms分布式数据分析管理方法，包括以下步骤：
[0043]
步骤一，数据采集模块采集电压、温度、电流和绝缘电阻数据，bms系统计算获取动力电池系统的soc值和soc值；
[0044]
步骤二，bms系统把动力电池系统的电压、温度、电流、soc和soh数据通过can通信总线上报至车辆mcu，车辆mcu对数据进行处理，在动力电池系统出现异常故障时，bms系统需及时对电池系统进行保护，按照故障的严重程度，分级采取限制功率、立即下电保护措施，从而保证电池系统在安全前提下最大限度地利用其储存的能量；
[0045]
步骤三，在动力电池系统进行充放电过程中，bms系统会先上报动力电池系统内电芯表面和极耳温度以及液冷进出接口温度至车辆mcu，车辆mcu通过分析bms系统上报的温度数据，开启液冷系统对动力电池系统进行加热或者散热，使电池系统在适宜的环境温度下充放电；
[0046]
步骤四，bms系统根据电池系统当前的电芯温度和soc对电池系统的充电功率map进行线性查表，从而确定系统的当前最大允许充电电流，并根据充电机最大输出能力和电池系统充电状态估算充电剩余时间；
[0047]
所述bms系统还可对历史信息进行存储，通过历史信息对比分析降低主系统的运行负荷。
[0048]
所述bms系统根据数据采集模块采集的历史数据的变化趋势和soc与soh值变化曲线，制定故障预判表，包括故障名称、故障阈值、故障回差、故障检测时间和响应时间，并生成相应的故障等级数据。
[0049]
进一步的，bms系统还采集快充接口温度，为了判断快充接口是否连接好或者过流导致接口过温，防止安全事故；
[0050]
bms根据实时采集的温度和估算的soc对动力电池系统的10s/30s峰值放电功率map和持续放电功率map进行线性查表，获得电池系统的当前10s/30s的峰值放电功率值和持续放电功率值，上报给整车mcu。
[0051]
mcu对电机请求功率p1(电机请求功率是根据车辆行驶的电机转速转换成的电机功率)与bms上报的峰值放电功率pmax和持续放电功率pc进行比较。
[0052]
当p1＞pmax时，取电池系统峰值放电功率pmax放电并计时，超时后就降到持续放电功率pc放电；当p1＜pc时，bms出现下一次的峰值放电功率pmax放电。
[0053]
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。