CN103818266B - 一种储能电池管理控制算法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种储能电池管理控制算法，通过建立储能电池管理***和能量管理单元之间的双向数据通道，实现储能电池管理***和能量管理单元的同步工作，改变了传统的储能电池管理***相对独立的工作模式，能够实时跟踪***工况变化，调整自身的检测和管理策略，通过对电池状态的静态检测和动态管理，实现动态参数测量和运算，从而高精度全面评估电池状态和性能。

Description

一种储能电池管理控制算法
技术领域
本发明涉及一种储能电池管理控制算法，属于新能源储能***领域。
背景技术
在增程式电动车，混合动力车、电动叉车、智能电网和微网等储能***应用中，***的工况会发生快速而剧烈的变化，传统储能电池管理***会实时监控电池状态，对电池状态作出评估，将评估结果直接汇报给整车控制器、逆变器等能量管理单元。储能***是相对独立的***，只有储能***向能量管理单元发送信息，能量管理单元只是被动的接收，这是一种单向信息传递模式，带来一下两个局限：1）由于储能***无法感知工况的变化，属于一种盲检测方式，无法判断检测数据实效性，更多的是对电池静态特性进行评估，实时性较差；2）受1）中对电池性能和状态的评估限制，能量管理单元获得的电池状态动态特性信息受到限制，能量管理单元无法精确控制电机控制器的电机出力、充电器的状态、逆变器的参数调整等，影响整个***的效率，无法精确提供***的能量状态和功率状态，如电动车的剩余历程，最大功率限制等，同时电池***的寿命和可靠性也受到影响。
发明内容
本发明提供了一种储能电池管理控制算法，解决了传统储能电池管理***与能量管理单元之间为单向信息传递模式带来的两个局限的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种储能电池管理控制算法，包括以下步骤，
步骤一，连接储能电池管理***和能量管理单元，实现两者之间的同步工作，转至步骤二；
步骤二，能量管理单元预测整车的工况，并接受整车的状态参量变化值，转至步骤三；
步骤三，将设置的阈值与状态参量变化值进行比较，当状态参量变化值小于阈值时，整车处于静态模式，转至步骤四；当状态参量变化值大于阈值时，整车处于动态模式，转至步骤七；
步骤四，能量管理单元向储能电池管理***发出同步检测命令，转至步骤五；
步骤五，储能电池管理***接受同步检测命令，对储能电池状态进行监测和校准工作，转至步骤六；
步骤六，将监测和校准工作的结果反馈给能量管理单元，并更新电池状态表；
步骤七，能量管理单元向储能电池管理***发出同步检测命令，转至步骤八；
步骤八，储能电池管理***接受同步检测命令，对储能电池参数进行测量，转至步骤九；
步骤九，将测量的结果反馈给能量管理单元，并更新电池参数表。
步骤一中实现储能电池管理***和能量管理单元同步工作的方法为，储能电池管理***和能量管理单元之间通过通信协议连接或者通过硬件连接线连接。
步骤二和步骤三中所述的状态参量变化值包括功率的变化值、电流的变化值、电压的变化值和时间间隔。
步骤三中所述的阈值包括功率阈值、电流阈值、电压阈值和时间间隔阈值，所述阈值带有回滞的特性。
步骤五中所述的监测工作包括开路电压检测和电池均衡检测，校准工作包括电池SOC校准和多路通道校准。
步骤八中电池参数包括欧姆电阻和极化电阻。
本发明的有益效果是：本发明通过建立储能电池管理***和能量管理单元之间的双向数据通道，实现储能电池管理***和能量管理单元的同步工作，改变了传统的储能电池管理***相对独立的工作模式，能够实时跟踪***工况变化，调整自身的检测和管理策略，通过对电池状态的静态检测和动态管理，实现动态参数测量和运算，从而高精度全面评估电池状态和性能。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明作进一步说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种储能电池管理控制算法，包括以下步骤。
步骤一，连接储能电池管理***和能量管理单元，实现两者之间的同步工作，转至步骤二。
为了实现同步工作，一般使储能电池管理***和能量管理单元之间通过通信协议连接或者通过硬件连接线连接，通过电平的变化或者上升沿/下降沿触发实现同步。
步骤二，能量管理单元预测整车的工况（工况指的是平稳行驶、加速、减速、停车、闲置等状态），并接受整车的状态参量变化值，转至步骤三。
其中状态参量变化值是由于工况的变化而引起的，一般包括整车功率的变化值、电流的变化值、电压的变化值和时间间隔，当然还有很多其他变化值但是本发明主要运用的变化值为上述四种变化值。
步骤三，将设置的阈值与状态参量变化值进行比较，当状态参量变化值小于阈值时，整车处于静态模式，即整车工况变化缓慢，转至步骤四；当状态参量变化值大于阈值时，整车处于动态模式，即整车工况剧烈变化比如：在加速、在刹车等，转至步骤七。
其中阈值是人为预先存在能量管理单元中的，包括功率阈值、电流阈值、电压阈值和时间间隔阈值（速度需求），阈值是和上述的状态参量变化一一对应的，为了提高抗干扰性阈值都带有回滞的特性。
步骤四，能量管理单元向储能电池管理***发出同步检测命令，转至步骤五。
步骤五，储能电池管理***接受同步检测命令，对储能电池状态进行监测和校准工作，转至步骤六。
上述的监测工作包括开路电压检测和电池均衡检测，校准工作包括电池SOC校准和多路通道校准。在稳态的过程中，电流，电压变化幅度和速度都不大，电池信息的采集可以比较慢，因此在巡检的过程中，可以分出一部分时间间隔，对电压、电流通道进行校准，就是直接将检测通道输入短接，测量0输入漂移（offset），去校准检测时数据。在没有电流的情况下，发送开路电压检测信号，测量储能电池的电压即为开路电压，可以校准电池即时荷电态。在电流变化缓慢的情况下，还可以进行电池均衡动作。
步骤六，将监测和校准工作的结果反馈给能量管理单元，并更新电池状态表。
步骤七，能量管理单元向储能电池管理***发出同步检测命令，转至步骤八。
步骤八，储能电池管理***接受同步检测命令，对储能电池参数进行测量，转至步骤九。
上述参数包括欧姆电阻和极化电阻，除了以上参数储能电池管理***也可以测量储能电池的其他参数，当然在本方法中主要以欧姆电阻和极化电阻这两个参数为主。
以下举例描述参数测量过程。
双通道电压和电流同步检测（以电池内阻为例）：电压通道测量某一个时间间隔的电压变化量，电流通道测量同一个时间间隔的电压变化量，电压变化量除于电流变化量就是电池的内阻，设定不同的时间间隔，得到欧姆内阻和极化内阻。
双通道同步电压检测：可以减少每个通道检测电池数量，提高速度，这样电池电压的相关性就大，就可以把电池电压相加得到更准总电压。
双通道电流检测：双通道采用不同的动态范围，在电流变化剧烈时，可以针对不同的动态范围，动态选择其中一个通道数据作为检测数据。
步骤九，将测量的结果反馈给能量管理单元，并更新电池参数表。
上述的储能电池管理控制算法通过建立储能电池管理***和能量管理单元之间的双向数据通道，实现储能电池管理***和能量管理单元的同步工作，改变了传统的储能电池管理***相对独立的工作模式，能够实时跟踪***工况变化，调整自身的检测和管理策略，通过对电池状态的静态检测和动态管理，实现动态参数测量和运算，从而高精度全面评估电池状态和性能。
结合本发明储能电池管理***可以进一步简化为智能电池传感器模块，实现电池管理的模块化和标准化，利于量产化，同时提高电池信息采集的灵活性和精确性；同时在不单独存在能量管理单元的应用情况下，由充电机和电机控制器来实现能量管理，可根据此原理设计与电池传感器或BMS同步的智能充电机和电机控制器。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种储能电池管理控制算法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一，连接储能电池管理***和能量管理单元，实现两者之间的同步工作，转至步骤二；
步骤二，能量管理单元预测整车的工况，并接受整车的状态参量变化值，转至步骤三；
步骤三，将设置的阈值与状态参量变化值进行比较，当状态参量变化值小于阈值时，整车处于静态模式，转至步骤四；当状态参量变化值大于阈值时，整车处于动态模式，转至步骤七；
步骤四，能量管理单元向储能电池管理***发出同步检测命令，转至步骤五；
步骤五，储能电池管理***接受同步检测命令，对储能电池状态进行监测和校准工作，转至步骤六；
步骤六，将监测和校准工作的结果反馈给能量管理单元，并更新电池状态表；
步骤七，能量管理单元向储能电池管理***发出同步检测命令，转至步骤八；
步骤八，储能电池管理***接受同步检测命令，对储能电池参数进行测量，转至步骤九；
步骤九，将测量的结果反馈给能量管理单元，并更新电池参数表。
2.根据权利要求1所述的一种储能电池管理控制算法，其特征在于：步骤一中实现储能电池管理***和能量管理单元同步工作的方法为，储能电池管理***和能量管理单元之间通过通信协议连接或者通过硬件连接线连接。
3.根据权利要求1所述的一种储能电池管理控制算法，其特征在于：步骤二和步骤三中所述的状态参量变化值包括功率的变化值、电流的变化值、电压的变化值和时间间隔。
4.根据权利要求1所述的一种储能电池管理控制算法，其特征在于：步骤三中所述的阈值包括功率阈值、电流阈值、电压阈值和时间间隔阈值，所述阈值带有回滞的特性。
5.根据权利要求1所述的一种储能电池管理控制算法，其特征在于：步骤五中所述的监测工作包括开路电压检测和电池均衡检测，校准工作包括电池SOC校准和多路通道校准。
6.根据权利要求1所述的一种储能电池管理控制算法，其特征在于：步骤八中电池参数包括欧姆电阻和极化电阻。
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