一种基于并联电芯的电池SOP值生成方法及装置与流程

本发明涉及电池管理系统，特别是涉及一种基于并联电芯的电池sop值生成方法及装置。

背景技术：

1、为了增大电池包的容量，增大电流能力，现有锂电池大多由多节电芯串并联组成进行使用。然而即便采用相同化学成分、相同外观和尺寸的电芯进行并联，在实际使用过程中，各个电芯的容量、内阻、自放电速率等并不完全相同，这种不一致性会随着电池使用时间的延长和循环寿命的增加而愈发严重，各电芯的老化速率也可能不同。这使得并联电芯在充放电过程中会出现并联电芯电流分配不均衡，过流等现象。尤其是电池极化内阻在电池状态末端的急剧变化，使得并联支路在充电末端的较大的不平衡电流。在锂电池应用的木桶效应下，会使得电池包出现严重的安全隐患。

2、电池功率状态(state of power，sop)是描述锂电池峰值功率的指标，可以用来衡量电动汽车的动力性能。作为电池管理系统(battery management system，bms)的关键参数，精确可靠的sop估计值既可以避免电池过充过放对电池造成的不可逆损伤，同时可以提高锂电池的使用效率。但是现有技术中在描述锂电池峰值功率时多将并联的电芯作为一个整体进行电压、电流测量，无法检测到电池中各个电芯的电流分配情况与电芯的不一致性，无法对单电芯是否发生过流、过放做出反应，也无法有效抑制因木桶效应导致的电芯性能快速衰减，如何提高sop的估算准确性是个亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种基于并联电芯的电池sop值生成方法及装置，以解决上述技术问题，将电池sop的估算颗粒度细化至单电芯级别，对单体电芯进行电流约束和电压约束以提高sop值的估算精准性。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于并联电芯的电池sop值生成方法，适用于包含若干串联的电芯模块的电池包；其中，每一所述电芯模块内包含若干并联的单体电芯，包括：

3、获取电池包内各个单体电芯的工作参数，根据所述工作参数计算所述电池包的实际输出功率；其中，所述工作参数包括工作温度、工作电压和工作电流；

4、基于预设速率降低规则对工作电流超过最大可许可电流的单体电芯进行输出电流约束，结合经过电流约束后的每个所述单体电芯的工作电流计算所述电池包的第一优化输出功率；

5、预先建立在不同工作温度区间范围下的单体欠压计数器策略，对触发所述单体欠压计数器策略的单体电芯进行预设比例的输出功率约束，结合经过输出功率约束后的每个所述单体电芯的输出功率计算所述电池包的第二优化输出功率；

6、选取所述第一优化输出功率和所述第二优化输出功率中的较小值作为所述电池包的sop值

7、上述方案中，以单体电芯作为监控的最小单元，对各个单体电芯进行电流约束和电压约束。通过电流约束避免电池包内的并联支路末端的存在的不平衡电流情况，改善电池包的充放电策略；进一步的，建立不同工作温度区间范围下的单体欠压计数器策略，对不同欠压等级的单体电芯进行功率限制，避免过早触发电压故障，对放电末端和满电状态进行保护。根据经过电流约束和电压约束的单体电芯输出功率进行择优选择，优化单体电芯的输出功率，提高sop值的估算准确性。

8、在一种实现方式中，所述获取电池包内各个单体电芯的工作参数，具体包括：

9、对应每个所述单体电芯分别连接一个数据采集模块；其中，所述数据采集模块包括一个智能电芯传感器和一个电流传感器；

10、基于连接的所述数据采集模块采集每个所述单体电芯的工作参数。

11、在一种实现方式中，所述根据所述工作参数计算所述电池包的实际输出功率，具体包括：

12、根据电芯特征构建每个所述单体电芯的功率map图；其中，所述功率map图用于表征单体电芯在不同电流和电压组合下的功率输出能力；

13、根据每个所述单体电芯的工作参数在所述功率map图中进行查询，生成每个所述单体电芯的实际输出功率；

14、累计计算所述电芯模块内每个并联的单体电芯的实际输出功率，生成每个所述电芯模块的实际输出功率；

15、基于每个所述电芯模块的实际输出功率生成所述电池包的实际输出功率。

16、在一种实现方式中，所述基于预设速率降低规则对工作电流超过最大可许可电流的单体电芯进行输出电流约束，具体包括：

17、基于每个所述单体电芯的功率map图获取每个所述单体电芯的最大可许可电流；

18、当检测到存在单体电芯的工作电流大于对应的最大可许可电流时，根据预设功率降低规则降低所述电池包的整体许可功率，直至流过每个所述单体电芯的工作电流小于或等于对应的最大可许可电流；

19、当检测到每个所述单体电芯的工作电流均小于或等于对应的最大可许可电流时，根据每个所述单体电芯在工作电流下的实际输出功率计算所述电池包的第一优化输出功率。

20、在一种实现方式中，所述预先建立在不同工作温度区间范围下的单体欠压计数器策略，对触发所述单体欠压计数器策略的单体电芯进行预设比例的输出功率约束，具体包括：

21、获取每个所述单体电芯的工作温度和在所述工作温度的区间范围下的单体欠压计数器策略；其中，所述单体欠压计数器策略为根据预设比例对工作电压达到预设电压阈值的单体电芯的实际输出功率进行限制；

22、当存在第一单体电芯的工作电压小于对应单体欠压计数器策略的第一预设电压阈值时，控制第一欠压计数器每隔预设时间间隔进行计数器值累加；

23、当所述第一单体电芯的工作电压超过所述第一预设电压阈值的时间达到累计时间长度时，根据预设比例对所述第一单体电芯的实际输出功率进行输出功率约束。

24、在一种实现方式中，在根据预设比例对所述第一单体电芯的实际输出功率进行输出限制后，还包括：

25、实时检测所述第一单体电芯的工作电压，当所述工作电压超过所述第一预设电压阈值时，控制所述第一欠压计数器每隔预设时间间隔进行计数器值累减；

26、当所述第一欠压计数器的步进值达到预设值时，控制所述第一单体电芯的输出功率以预设速率上升，直至所述第一单体电芯的输出功率达到最大可输出功率。

27、第二方面，本技术还提供一种基于并联电芯的电池sop值生成装置，适用于包含若干串联的电芯模块的电池包；其中，每一所述电芯模块内包含若干并联的单体电芯，包括参数获取模块、第一约束模块、第二约束模块和sop值生成模块；

28、所述参数获取模块用于获取电池包内各个单体电芯的工作参数，根据所述工作参数计算所述电池包的实际输出功率；其中，所述工作参数包括工作温度、工作电压和工作电流；

29、所述第一约束模块用于基于预设速率降低规则对工作电流超过最大可许可电流的单体电芯进行输出电流约束，结合经过电流约束后的每个所述单体电芯的工作电流计算所述电池包的第一优化输出功率；

30、所述第二约束模块用于预先建立在不同工作温度区间范围下的单体欠压计数器策略，对触发所述单体欠压计数器策略的单体电芯进行预设比例的输出功率约束，结合经过输出功率约束后的每个所述单体电芯的输出功率计算所述电池包的第二优化输出功率；

31、所述sop值生成模块用于选取所述第一优化输出功率和所述第二优化输出功率中的较小值作为所述电池包的sop值。

32、上述方案中，以单体电芯作为监控的最小单元，对各个单体电芯进行电流约束和电压约束。通过电流约束避免电池包内的并联支路末端的存在的不平衡电流情况，改善电池包的充放电策略；进一步的，建立不同工作温度区间范围下的单体欠压计数器策略，对不同欠压等级的单体电芯进行功率限制，避免过早触发电压故障，对放电末端和满电状态进行保护。根据经过电流约束和电压约束的单体电芯输出功率进行择优选择，优化单体电芯的输出功率，提高sop值的估算准确性。

33、在一种实现方式中，所述参数获取模块用于获取电池包内各个单体电芯的工作参数，具体包括：

34、对应每个所述单体电芯分别连接一个数据采集模块；其中，所述数据采集模块包括一个智能电芯传感器和一个电流传感器；

35、基于连接的所述数据采集模块采集每个所述单体电芯的工作参数。

36、在一种实现方式中，所述根据所述工作参数计算所述电池包的实际输出功率，具体包括：

37、根据电芯特征构建每个所述单体电芯的功率map图；其中，所述功率map图用于表征单体电芯在不同电流和电压组合下的功率输出能力；

38、根据每个所述单体电芯的工作参数在所述功率map图中进行查询，生成每个所述单体电芯的实际输出功率；

39、累计计算所述电芯模块内每个并联的单体电芯的实际输出功率，生成每个所述电芯模块的实际输出功率；

40、基于每个所述电芯模块的实际输出功率生成所述电池包的实际输出功率。

41、在一种实现方式中，所述基于预设速率降低规则对工作电流超过最大可许可电流的单体电芯进行输出电流约束，具体包括：

42、基于每个所述单体电芯的功率map图获取每个所述单体电芯的最大可许可电流；

43、当检测到存在单体电芯的工作电流大于对应的最大可许可电流时，根据预设功率降低规则降低所述电池包的整体许可功率，直至流过每个所述单体电芯的工作电流小于或等于对应的最大可许可电流；

44、当检测到每个所述单体电芯的工作电流均小于或等于对应的最大可许可电流时，根据每个所述单体电芯在工作电流下的实际输出功率计算所述电池包的第一优化输出功率。

45、在一种实现方式中，所述预先建立在不同工作温度区间范围下的单体欠压计数器策略，对触发所述单体欠压计数器策略的单体电芯进行预设比例的输出功率约束，具体包括：

46、获取每个所述单体电芯的工作温度和在所述工作温度的区间范围下的单体欠压计数器策略；其中，所述单体欠压计数器策略为根据预设比例对工作电压达到预设电压阈值的单体电芯的实际输出功率进行限制；

47、当存在第一单体电芯的工作电压小于对应单体欠压计数器策略的第一预设电压阈值时，控制第一欠压计数器每隔预设时间间隔进行计数器值累加；

48、当所述第一单体电芯的工作电压超过所述第一预设电压阈值的时间达到累计时间长度时，根据预设比例对所述第一单体电芯的实际输出功率进行输出功率约束。

49、在一种实现方式中，在根据预设比例对所述第一单体电芯的实际输出功率进行输出限制后，还包括：

50、实时检测所述第一单体电芯的工作电压，当所述工作电压超过所述第一预设电压阈值时，控制所述第一欠压计数器每隔预设时间间隔进行计数器值累减；

51、当所述第一欠压计数器的步进值达到预设值时，控制所述第一单体电芯的输出功率以预设速率上升，直至所述第一单体电芯的输出功率达到最大可输出功率。

52、第三方面，本技术还提供一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在存储器中且被配置为由处理器执行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上所述的基于并联电芯的电池sop值生成方法。

53、第四方面，本技术还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在计算机程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行如上所述的基于并联电芯的电池sop值生成方法。