CN105356535B - 一种基于功能安全的电池管理***总电压处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于功能安全的电池管理***总电压处理方法。包括步骤：S1、实时采集总电压和每个单体电压至控制单元；同时将上次电池管理***下电存储的数据传递至控制单元；S2、判断总电压采集是否失效，若没有失效，则执行S3，若失效则执行S4；S3、输出实时采集的总电压；S4、判断单体电压采集功能是否正常，若不正常，则执行步骤S5，若正常，则执行步骤S6；S5、输出上次电池管理***下电存储的有效数据；S6、判断单体电压采集是否失效，若没有失效或只有部分失效，则执行步骤S7；若全部失效，则执行步骤S8；S7、输出单体电压累加和得到的总电压；S8、输出上次电池管理***下电存储的有效数据。本发明能保证电池荷电状态准确的修正估算。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于功能安全的电池管理***总电压处理方法，属于电池监测与管理领域。
背景技术
随着电子技术渗入汽车领域，汽车电子化程度日益提高，此外混合动力汽车和纯电动汽车在传统汽车的基础上增加了动力电池及高压控制回路***，并通过电池管理***进行控制及估算电池荷电状态。
目前车用动力电池管理***估算电池电量，主要是根据电池当前的基本状态参数，例如电流、电压、温度等，其中电流通过累计安时积分进行电量估算，而由于电流积分导致累计误差变大，通常都需要进行修正，最主要的修正参数为动力电池电压与电池荷电状态的线性关系进行查表修正。由于电压采集在整车运行状态下会出现超量程、数据采集失效等问题，导致无法进行正确的修正。
纯电动车辆在行驶过程中，在震动、高温、大电流冲击、过压冲击情况下出现总电压采样线束松动或硬件采集电路断路等失效故障，导致总电压失效，进而影响电池荷电状态估算，需要等待技术人员到现场进行故障诊断排查，费时费力，增加售后维护成本。电池管理***处理措施有两种情况：第一种，不做处理，在总电压采集偏高或偏低后，电池荷电状态分别向100和0进行修正，向100修正导致错误使用电池，向0修正导致无法使用整车停止；第二种，不采用总电压进行修正，电池荷电状态随着电流累计积分误差越来越大，导致电池不合理使用。
上述情况造成的后果就是：(1)电池不合理使用导致电池老化加剧，整车无法满足质保期；(2)整车异常停止，导致售后人员频繁到现场解决问题。
以上所述问题，归根结底是对总电压这个与整车功能安全相关的信号没有进行更为有效的诊断及处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于功能安全的电池管理***总电压处理方法，主要解决现有对总电压这个与整车功能安全相关的信号没有进行更为有效的诊断及处理的问题。本发明利用动力电池采集的总电压、单体电压等信号，通过相应的诊断及处理措施，估算出合理的动力电池荷电状态修正用总电压，进而保证电池荷电状态准确的修正估算。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基于功能安全的电池管理***总电压处理方法，包括如下步骤：
S1、实时采集总电压和每个单体电池的单体电压至控制单元；同时将上次电池管理***下电存储的数据传递至控制单元；
S2、判断总电压采集是否失效，若没有失效，则执行S3，若失效则执行S4；
S3、输出实时采集的总电压；
S4、判断单体电压采集功能是否正常，若不正常，则执行步骤S5，若正常，则执行步骤S6；
S5、输出上次电池管理***下电存储的有效数据；
S6、判断全部单体电压采集是否失效，若没有失效或只有部分失效，则执行步骤S7；若全部失效，则执行步骤S8；
S7、输出单体电压累加和得到的总电压；
S8、输出上次电池管理***下电存储的有效数据。
具体地，所述步骤S2，总电压采集是否失效的判断原则为：若采集的总电压超过采集量程或总电压采样线开路故障，则失效。
进一步地，所述步骤S4，单体电压采集是否失效的判断原则为：对每个单体电池的单体电压进行依次判断是否失效，判断时，若采集的单体电压超过采集量程或单体电压采样线开路故障，则该单体电压失效，继续判断下一个单体电压，最后得出没有失效或部分失效或全部失效。
更进一步地，在单体电压没有失效或只有部分失效时，步骤S7中，单体电压累加和得到总电压的计算方法为：对所有有效的单体电压进行求和，得到有效单体电压累加和，然后对有效的单体电压求平均值，将失效的单体电压值处理为有效单体电压平均值，最后得到单体电压累加和，即总电压。
再进一步地，步骤S1中，上次电池管理***下电存储的数据包括：总电压、最大有效单体电压、最小有效单体电压、有效单体电压平均值、单体电压累加和、电池荷电状态，并且每次采集输出后，将上次下电存储的数据更新为本次数据。
再进一步地，在步骤S5和步骤S8中，所述输出上次电池管理***下电存储的有效数据为总电压值。
另外，在执行步骤S5和步骤S8之前，均要判断存储数据是否失效，若失效则输出额定的总电压值，并将当前存储数据更新为当前时刻采集值。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明在现有的电池管理***基础之上，通过充分利用软硬件资源并通过功能安全分析对电池管理***关键信号进行处理，两路不同的总电压采集数据进行相互校验并处理，任何一路采集数据出现故障后，电池管理***可进行动态修正处理，通过存储上次下电的总电压相关数据在下一次上电后进行校验处理，电池荷电状态可用总电压处理模块对当前***可用总电压进行仲裁处理以保证其他算法模块使用合理的总电压，充分保证其合理性，电池管理***的安全性及可靠性更高；电池管理***在出现问题后保障了整车的正常行驶，使售后人员不再频繁排查问题；保障了电池的准确使用，可充分延长起使用寿命。
附图说明
图1为本发明-实施例的硬件采集框图。
图2为本发明-实施例的软件***框图。
图3为本发明-实施例总电压采集处理模块流程图。
图4为本发明-实施例总电压失效处理模块流程图。
图5为本发明-实施例单体电压采集处理模块流程图。
图6为本发明-实施例单体电压失效处理模块流程图。
图7为本发明-实施例存储数据失效处理模块流程图。
图8为本发明-实施例电池荷电状态可用总电压处理模块流程图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
如图1所示，一种基于功能安全的电池管理***总电压处理***，硬件部分包括总电压采集模块、单体电压采集模块、控制单元、数据存储模块，总电压采集模块和单体电压采集模块的输出端与控制单元连接，数据存储模块与控制单元连接。
如图2所示，软件部分包括：
1)总电压采集处理模块：采集总电压为原始总电压，经过滤波得到滤波后总电压。
2)总电压失效处理模块：判断采集的总电压超过采集量程或总电压采样线开路故障，则输出上次电池管理***下电存储的电压值。
3)单体电压采集处理模块：采集单体电压原始值，求最大有效单体电压、最小有效单体电压、平均有效单体电压、单体电压累加和。
4)单体电压失效处理模块：若控制单元上电无法采集单体电压或单体电压全部失效，则采用控制单元上次下电存储的最大有效单体电压、最小有效单体电压及有效单体电压平均值；采集的单体电压超过量程或单体电压采样线开路即判断失效，则对相应无效单体电压值处理为有效单体电压平均值。
5)存储数据处理模块：将上次下电存储的总电压、最大有效单体电压、最小有效单体电压、有效单体电压平均值、单体电压累加和、电池荷电状态；每次下电存储更新为当前处理的总电压、最大有效单体电压、最小有效单体电压、有效单体电压平均值、单体电压累加和、电池荷电状态。
6)存储数据失效处理模块：存储数据失效，则对当前存储值更新为当前时刻采集值，此时，电池荷电状态可用总电压则为额定总电压。
电池荷电状态可用总电压处理过程：判断原始采集总电压是否失效，若总电压采集未失效则采用总电压；否则判断单体电压采集功能是否有效，若无效，则使用上次电池管理***下电存储的电压值，否则判断单体电压是否失效，未失效则采用单体电压累加和，若全部失效，则使用上次电池管理***下电存储的总电压值；在使用上次电池管理***下电存储的总电压值时，还要判断存储数据是否失效，若失效则输出额定的总电压值，并将当前存储数据更新为当前时刻采集值。
一种基于功能安全的电池管理***总电压处理方法，包括如下步骤：
1)如图3所示，原始采集的总电压为BatU0，对原始采集的总电压进行滤波后为BatU1。
2)如图4所示，判断原始采集的总电压BatU0是否超过采集上限BatUMax或下限BatUMin、总电压采样线开路故障标志位BatULineOpen为1，上述3个条件任意一个成立(即总电压采集失效)则将总电压BatU2赋值为上次本电池管理***低压下电存储的总电压CellBatU0，上述3个条件都不成立(即总电压采集有效)则赋值为滤波后的总电压BatU1，对BatU2进行滤波得到BatU3。
3)如图5所示，原始采集的单体电压CellU0[n]，其中n为当前电池管理***采集的单体个数，对CellU0[n]进行n次循环判断每个单体电压CellU[i]是否超过采集上限CellUMax或下限CellUMin、单体电压采样线开路故障标志位CellULineOpen[i]为1，上述3个条件任意一个成立则对m进行加1，上述三个条件都不成立则对CellU[i]进行求和，得到有效单体电压累加和CellBatU；求有效单体电压平均值，即AverCellU0为CellBatU/(n-m)，单体电压累加和的总电压CellBatU0为AverCellU0*n；对未失效的n-m个单体采用冒泡法求得最大有效单体电压MaxCellU0、最小有效单体电压MinCellU0。
4)如图6所示，首先判断图5中单体电压采集处理模块计算的失效单体个数是否为n，即全部单体电压失效或无法采集则对单体电压CellU1[i]处理为电池管理***上次下电存储的有效单体电压均值AverCellUNVM1、最大有效单体电压MaxCellU1为控制单元上次下电存储的最大有效单体电压MaxCellUNVM1、最小有效单体电压MinCellU1为上次下电存储的最小有效单体电压MinCellUNVM1、有效单体电压平均值AverCellU1为上次下电存储的有效单体电压平均值AverCellUNVM1；否则最大有效单体电压、最小有效单体电压、有效单体电压平均值采用图5单体电压采集处理模块计算的值，把失效的单体电压赋值为有效单体电压平均值AverCellU0。
5)读取控制单元上次下电存储的有效单体电压平均值AverCellUNVM0、最大有效单体电压MaxCellUNVM0、最小有效单体电压MinCellUNVM0、总电压BatUNVM0、电池荷电状态SOCNVM0。
6)如图7所示，存储数据未失效状态NVMSt不等于1，则输出存储值，否则判断单体电压是否全部失效，即判断失效单体个数m是否等于单体总数n，若成立则对有效单体电压平均值AverCellUNVM1赋值为图6采集值AverCellU1、最大有效单体电压MaxCellUNVM1赋值为图6采集值MaxCellU1、最小有效单体电压MinCellNVM1赋值为图6采集值MinCellU1、总电压BatUNVM1赋值为采集值CellBatU0、电池荷电状态SOCNVM1赋值为图6采集值SOCNVM0；若判断所有存储的数据失效，MaxCellUNVM1、MinCellNVM1、AverCellU1设置为额定单体电压值，BatUNVM1设置为额定总电压值、电池荷电状态SOCNVM1赋值出场设定值。
7)如图8所示，判断原始采集的总电压BatU0是否超过采集上限BatUMax或下限BatUMin、总电压采样线开路故障标志位BatULineOpen为1，上述3条件都未成立则电池荷电状态可用总电压BatUHld赋值为BatU3；否则判断单体电压采集功能是否正常，若不正常，则判断存储状态是否失效，若未失效则电池荷电状态可用总电压BatUHld赋值为BatUNVM，若失效则电池荷电状态可用总电压BatUHld赋值为额定总电压值。
若正常，则判断全部单体电压采集是否失效，即失效单体个数m是否等于总单体个数n，若未失效电池荷电状态可用总电压BatUHld赋值为CellBatU0；否则判断存储状态是否失效，若未失效则电池荷电状态可用总电压BatUHld赋值为BatUNVM，若失效电池荷电状态可用总电压BatUHld赋值为额定总电压值。
若单体电压平均值、最大值、最小值即总电压存储值分别存储在硬件不同存储区域，在总电压和单体电压都失效的情况下，电池荷电状态可用总电压分别有4个备用总电压，即：单体电压均值存储值乘以单体个数、单体电压最大值存储值乘以单体个数、单体电压最小值存储值乘以单体个数、总电压存储值。
按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种基于功能安全的电池管理***总电压处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、实时采集总电压和每个单体电池的单体电压至控制单元；同时将上次电池管理***下电存储的数据传递至控制单元；
S2、判断总电压采集是否失效，若没有失效，则执行S3，若失效则执行S4；
S3、输出实时采集的总电压；
S4、判断单体电压采集功能是否正常，若不正常，则执行步骤S5，若正常，则执行步骤S6；
S5、输出上次电池管理***下电存储的有效数据；
S6、判断全部单体电压采集是否失效，若没有失效或只有部分失效，则执行步骤S7；若全部失效，则执行步骤S8；
S7、输出单体电压累加和得到的总电压；
S8、输出上次电池管理***下电存储的有效数据；
所述步骤S2，总电压采集是否失效的判断原则为：若采集的总电压超过采集量程或总电压采样线开路故障，则失效；
所述步骤S6，单体电压采集是否失效的判断原则为：对每个单体电池的单体电压进行依次判断是否失效，判断时，若采集的单体电压超过采集量程或单体电压采样线开路故障，则该单体电压失效，继续判断下一个单体电压，最后得出没有失效或部分失效或全部失效。
2.根据权利要求1所述的一种基于功能安全的电池管理***总电压处理方法，其特征在于，在单体电压没有失效或只有部分失效时，步骤S7中，单体电压累加和得到总电压的计算方法为：对所有有效的单体电压进行求和，得到有效单体电压累加和，然后对有效的单体电压求平均值，将失效的单体电压值处理为有效单体电压平均值，最后得到单体电压累加和，即总电压。
3.根据权利要求1所述的一种基于功能安全的电池管理***总电压处理方法，其特征在于，步骤S1中，上次电池管理***下电存储的数据包括：总电压、最大有效单体电压、最小有效单体电压、有效单体电压平均值、单体电压累加和、电池荷电状态，并且每次采集输出后，将上次下电存储的数据更新为本次数据。
4.根据权利要求3所述的一种基于功能安全的电池管理***总电压处理方法，其特征在于，在步骤S5和步骤S8中，所述输出上次电池管理***下电存储的有效数据为总电压值。
5.根据权利要求4所述的一种基于功能安全的电池管理***总电压处理方法，其特征在于，在执行步骤S5和步骤S8之前，还要判断存储数据是否失效，若失效则输出额定的总电压值，并将当前存储数据更新为当前时刻采集值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
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| TR01 | Transfer of patent right |