CN110196396A - 一种新能源汽车动力电池bms***状态标定算法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新能源汽车动力电池BMS***状态标定算法，包括以下步骤：S1：输入指令；S2：输出指令；S3：输入信号；S4：通过***运算。本发明通过Simulink编写，通过输入***状态标定模块和***状态标定开关模块指令，输出***状态模块和***状态观测量模块指令，通过输入***状态标定模块和***状态标定开关模块指令信号，输出***状态模块和***状态观测量模块指令的两种信号的值，计算准确性高，用时少，考虑因素全面，不容易和其他程序造成干扰。
Description
技术领域
本发明属于新能源汽车技术领域，具体涉及一种新能源汽车动力电池BMS ***状态标定算法。
背景技术
随着新能源电动汽车的广泛应用，电池的容量、安全性、健康状态与续航能力日益成为关注重点。电池管理***是对电池进行监控与控制的***，将采集的电池信息实时反馈给用户，同时根据采集的信息调节参数，充分发挥电池的性能。但是，前技术中，在管理多个电池时，需要人员现场调试与设置，导致其检查、维护与更新相当不方便。
BMS电池***俗称之为电池保姆或电池管家，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。
现缺少一种计算准确性高的针对新能源汽车动力电池BMS***状态标定算法，传统的算法处理中，容易受到其他程序的干扰。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新能源汽车动力电池BMS***状态标定算法，计算准确性高，用时少，考虑因素全面，不容易和其他程序造成干扰，以解决上述背景技术中提出现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种新能源汽车动力电池BMS***状态标定算法，包括以下步骤：
S1：输入指令，输入***状态标定模块和***状态标定开关模块指令；
S2：输出指令，输出***状态模块和***状态观测量模块指令；
S3：输入信号，输入***状态标定模块和***状态标定开关模块指令信号；
S4：通过***运算，输出***状态模块和***状态观测量模块指令的两种信号的值。
优选的，所述***状态标定模块和***状态标定开关模块输入于***运算模块，所述***运输模块输出于***状态模块和***状态观测量模块。
优选的，所述算法通过Simulink编写。
优选的，所述BMS电池管理***单元包括BMS电池管理***、控制模组、显示模组、无线通信模组、电气设备、用于为电气设备供电的电池组以及用于采集电池组的电池信息的采集模组。
优选的，所述BMS电池管理***通过通信接口分别与无线通信模组及显示模组连接，所述采集模组的输出端与BMS电池管理***的输入端连接，所述BMS电池管理***的输出端与控制模组的输入端连接，所述控制模组分别与电池组及电气设备连接，所述BMS电池管理***通过无线通信模块与Server 服务器端连接。
优选的，所述***运算中电池荷电状态SOC公式见下：
剩余容量＝额定容量-净放电量-自放电量-温度补偿容量 (2)。
优选的，所述标定算法中吉布斯自由能变化ΔGf等于产物与反应物的吉布斯自由能之差，公式如下：
ΔGf＝Gf(产物)-Gf(生成物) (3)。
优选的，所述非膨胀功只有电功时，则公式为：
GT.P＝-nFE (4)；
其中，n为电极在氧化或还原反应中电子的计算系数，F为法拉第常数， E是电池可逆点位，电池的电动势由公式计算可得。
本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种新能源汽车动力电池BMS ***状态标定算法，与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明通过Simulink编写，通过输入***状态标定模块和***状态标定开关模块指令，输出***状态模块和***状态观测量模块指令，通过输入***状态标定模块和***状态标定开关模块指令信号，输出***状态模块和***状态观测量模块指令的两种信号的值，计算准确性高，用时少，考虑因素全面，不容易和其他程序造成干扰。
附图说明
图1为本发明的一种新能源汽车动力电池BMS***状态标定算法的***运算框图；
图2为本发明的一种新能源汽车动力电池BMS***状态标定算法的利用 Simulink编写的算法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供了一种新能源汽车动力电池BMS***状态标定算法，包括以下步骤：
S1：输入指令，输入***状态标定模块和***状态标定开关模块指令；
S2：输出指令，输出***状态模块和***状态观测量模块指令；
S3：输入信号，输入***状态标定模块和***状态标定开关模块指令信号；
S4：通过***运算，输出***状态模块和***状态观测量模块指令的两种信号的值。
具体的，所述***状态标定模块和***状态标定开关模块输入于***运算模块，所述***运输模块输出于***状态模块和***状态观测量模块。
具体的，所述算法通过Simulink编写；
Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态***建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性***、非线性***、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。
Simulink提供一个动态***建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的***。
Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。
Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率***，也就是***中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态***模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到***的仿真结果。
Simulink是用于动态***和嵌入式***的多领域仿真和基于模型的设计工具。对各种时变***，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理***，Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试
构架在Simulink基础之上的其他产品扩展了Simulink多领域建模功能，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。Simulink与MATLAB 紧密集成，可以直接访问MATLAB大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。
具体的，所述BMS电池管理***单元包括BMS电池管理***、控制模组、显示模组、无线通信模组、电气设备、用于为电气设备供电的电池组以及用于采集电池组的电池信息的采集模组；
控制模组中，每个由12个电池组成的模块都含有一个PC板，板上有1 个LTC6802、1个微控制器、1个CAN接口和1个电流隔离变压器；显示模组为LED显示屏模组，LED显示屏模组是组成LED显示屏成品的主要部件之一；
无线通信模组的原理是将电磁波信号发送或者接收且转换成我们能理解的信息。无线通信模块的作用是将物于物之间联系起来，让各类物联网终端设备实现信息传输能力，也让各种智能设备有一个物联网的信息接口；
蓝牙是我们日常接触较多一款无线通信模块，它是一种无线技术的标准，可以实现固定终端设备、移动终端设备和个人域网之间短距离的数据交换，使用2.4-2.485GHZ的ISM波段的UHF无线电波。
蓝牙无线技术的复杂性较高；设备联网速度快，10秒即可；集成度和可靠性非常高；传输速率一般为1Mbps；成本低廉，安装较为简单，是一款适合短距离无线通信技术。
Wi-Fi无线技术大家都非常属性，是我们日常接触最多一项无线通信技术了。它是创建与IEEE 802.11标准的无线局域网技术。这项技术是将所有的有线网络信号传换成无线电波信号，其他终端设备通过无线通信模块连接上 wifi，实现无线网络通信。
Wi-Fi技术覆盖范围一般在100米之内，技术较为复杂，传输速率可达 54Mbps，工作频段为2.4GHZ，发射功率低于100mw，相比较蓝牙无线通信，数据安全性能较差。但是wifi的发明非常符合现代化个人和社会需要，发展前景是非常巨大的
ZigBee无线通信技术是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，在 2001年8月，正式成立，成立之初，由于推出的版本较为仓促，存在一定的错误，再后来的发展不断的完善。
ZigBee无线通信技术和蓝牙无线通信技术相类似，都是短距离无线通信技术，但是蓝牙无线通信技术存在许多的缺陷，如功耗大，复杂度高，通信距离短等，只适合家庭、个人使用。ZigBee技术的开发是为了满足工业自动化的需求，布局简单，抗干扰，传输可靠，使用方便，低成本，通信距离从蓝牙的10米开发从在空旷距离达数百米，室内能50米左右。
具体的，所述BMS电池管理***通过通信接口分别与无线通信模组及显示模组连接，所述采集模组的输出端与BMS电池管理***的输入端连接，所述BMS电池管理***的输出端与控制模组的输入端连接，所述控制模组分别与电池组及电气设备连接，所述BMS电池管理***通过无线通信模块与Server 服务器端连接。
BMS电池管理***实现以下几个功能：(1)电池端电压的测量；(2)单体电池间的能量均衡：即为单体电池均衡充电，使电池组中各个电池都达到均衡一致的状态。均衡技术是世界正在致力研究与开发的一项电池能量管理***的关键技术。(3)电池组总电压测量；(4)电池组总电流测量；(5)SOC计算，准确估测动力电池组的荷电状态(State of Charge，即SOC)，即电池剩余电量，保证SOC维持在合理的范围内，防止由于过充电或过放电对电池的损伤；(6)动态监测动力电池组的工作状态：在电池充放电过程中，实时采集电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压，防止电池发生过充电或过放电现象；(7)实时数据显示；(8)数据记录及分析，同时挑选出有问题的电池，保持整组电池运行的可靠性和高效性；(9)通讯组网功能。
具体的，所述***运算中电池荷电状态SOC公式见下：
剩余容量＝额定容量-净放电量-自放电量-温度补偿容量 (2)。
具体的，所述标定算法中吉布斯自由能变化ΔGf等于产物与反应物的吉布斯自由能之差，公式如下：
ΔGf＝Gf(产物)-Gf(生成物) (3)。
具体的，所述非膨胀功只有电功时，则公式为：
GT.P＝-nFE (4)；
其中，n为电极在氧化或还原反应中电子的计算系数，F为法拉第常数， E是电池可逆点位，电池的电动势由公式计算可得。
综上所述：本发明通过Simulink编写，通过输入***状态标定模块和***状态标定开关模块指令，输出***状态模块和***状态观测量模块指令，通过输入***状态标定模块和***状态标定开关模块指令信号，输出***状态模块和***状态观测量模块指令的两种信号的值，计算准确性高，用时少，考虑因素全面，不容易和其他程序造成干扰。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种新能源汽车动力电池BMS***状态标定算法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：输入指令，输入***状态标定模块和***状态标定开关模块指令；
S2：输出指令，输出***状态模块和***状态观测量模块指令；
S3：输入信号，输入***状态标定模块和***状态标定开关模块指令信号；
S4：通过***运算，输出***状态模块和***状态观测量模块指令的两种信号的值。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车动力电池BMS***状态标定算法，其特征在于：所述***状态标定模块和***状态标定开关模块输入于***运算模块，所述***运输模块输出于***状态模块和***状态观测量模块。
3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车动力电池BMS***状态标定算法，其特征在于：所述算法通过Simulink编写。
4.根据权利要求1所述的一种新能源汽车动力电池BMS***状态标定算法，其特征在于：所述BMS电池管理***单元包括BMS电池管理***、控制模组、显示模组、无线通信模组、电气设备、用于为电气设备供电的电池组以及用于采集电池组的电池信息的采集模组。
5.根据权利要求4所述的一种新能源汽车动力电池BMS***状态标定算法，其特征在于：所述BMS电池管理***通过通信接口分别与无线通信模组及显示模组连接，所述采集模组的输出端与BMS电池管理***的输入端连接，所述BMS电池管理***的输出端与控制模组的输入端连接，所述控制模组分别与电池组及电气设备连接，所述BMS电池管理***通过无线通信模块与Server服务器端连接。
6.根据权利要求1所述的一种新能源汽车动力电池BMS***状态标定算法，其特征在于：所述***运算中电池荷电状态SOC公式见下：
剩余容量＝额定容量-净放电量-自放电量-温度补偿容量 (2)。
7.根据权利要求1所述的一种新能源汽车动力电池BMS***状态标定算法，其特征在于：所述标定算法中吉布斯自由能变化ΔGf等于产物与反应物的吉布斯自由能之差，公式如下：
ΔGf＝Gf(产物)-Gf(生成物) (3)。
8.根据权利要求7所述的一种新能源汽车动力电池BMS***状态标定算法，其特征在于：所述非膨胀功只有电功时，则公式为：
GT.P＝-nFE (4)；
其中，n为电极在氧化或还原反应中电子的计算系数，F为法拉第常数，E是电池可逆点位，电池的电动势由公式计算可得。
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