一种防止BMS回充过流的控制装置及控制方法与流程

一种防止bms回充过流的控制装置及控制方法
技术领域
1.本发明属于新能源汽车技术领域，具体涉及一种防止bms回充过流的控制装置及控制方法。


背景技术：

2.目前，新能源车辆得到了极大的普及，fcv汽车以氢气作为燃料，被誉为是人类最环保最理想的“终极汽车”。然而，fcv汽车氢燃料电池堆技术的不稳定性，导致与动力电池构成的fcv混合动力汽车，燃料电池堆功率受动力电池性能的影响出现很大的波动。


技术实现要素：

3.本发明的目的是解决现有的fvc混合动力汽车的燃料电池堆功率受动力电池性能影响出现很大的波动的技术问题，提供一种防止bms回充过流的控制装置及控制方法。
4.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
5.一种防止bms回充过流的控制装置，包括第一获取模块、第一计算模块、第二计算模块、第二获取模块、第三获取模块、第三计算模块、逻辑控制模块、温度传感器和计时器；
6.所述温度传感器和计时器设置在动力电池上，所述温度传感器的输出端与第一获取模块的输入端连接，所述计时器与第三获取模块连接，所述第一获取模块的输出端与第一计算模块的输入端连接，所述第一计算模块输出端与第二计算模块的输入端连接，所述第二计算模块的输出端与第二获取模块的输入端连接，所述第二获取模块的输出端与第三获取模块的输入端连接，所述第三获取模块的输出端与第三计算模块的输入端连接，所述逻辑控制模块的输出端分别与第二计算模块、第二获取模块的输入端连接，所述第一获取模块、第二获取模块和第三获取模块均与汽车的can总线连接。
7.进一步的，所述第一计算模块包括第一数值获取单元和第一计算执行单元，所述第一获取模块的输出端与第一数值获取单元的输入端连接，所述第一数值获取单元的输出端与第一计算执行单元的输入端连接。
8.进一步的，所述第二计算模块包括第二数值获取单元和第二计算执行单元，所述第一计算执行单元的输出端均与第二数值获取单元的输入端连接，所述第二数值获取单元和逻辑控制模块的输出端均与第二计算执行单元的输入端连接。
9.进一步的，所述第二获取模块包括第一获取单元、第二获取单元和所述数据暂存单元，所述第二计算执行单元、逻辑控制模块和计时器的输出端分别与第一获取单元、第二获取单元和数据暂存单元的输入端连接。
10.使用防止bms回充过流的控制装置进行防止bms回充过流的控制方法，包括如下步骤：
11.1)第一获取模块通过温度传感器和汽车的can总线获取动力电池的soc 值和电芯温度；
12.2)第一计算模块利用获取的soc值和电芯温度值查表得到动力电池的功率；
13.3)利用第二获取模块通过汽车的can总线获取动力电池的电芯电压、历史输出功率和当前故障；并利用第二计算模块计算得到电流限制系数；
14.4)利用第三获取模块获取电流限制系数持续时间；
15.5)利用第三计算模块将电流限制系数与动力电池的额定放电电流相乘得到混合动力汽车的回充持续电流值。
16.进一步的，所述步骤1)中获取动力电池的soc值的步骤为：第一获取模块通过温度传感器和汽车的can总线获取动力电池的端电压、充电及放电电流、不同环境下的电池内阻和电芯温度，通过卡尔曼滤波法，对动力电池的状态做出最小方差上的最优soc估算。
17.进一步的，所述步骤2)中得到动力电池功率的步骤为：
18.所述第一数值获取单元获取第一获取模块的soc值和电芯温度；
19.在同一soc值为50％的标准下，当电芯温度为25℃时，动力电池的允许回冲功率值可达到127kw，而随着温度的升高或降低，动力电池的允许回冲功率值都会降低，且当电芯温度低于0℃时，动力电池的允许功率为0kw；
20.在电芯温度为25℃的标准下，当soc值为0％时，动力电池的允许回冲功率值可达到127kw，随着soc值的增大该值保持不变，但是当soc值大于 95％～100％时，soc值允许的功率值按照百分比降低但不为0kw；
21.然后利用第一计算执行单元对soc值和电池电芯的温度搭建动力电池的功率模型，由查表法得到动力电池的功率。
22.进一步的，所述步骤3)中获取动力电池的当前故障包括如下内容：
23.利用第二获取模块获取动力电池单体温度过高报警状态及故障等级：
24.当动力电池单体温度大于55℃时，系统进入一级故障，电流限制设置为当前允许值的50％，当动力电池的单体温度降低到小于53℃时，系统恢复正常状态；
25.当动力电池单体温度大于60℃时，系统进入二级故障，电流限制设置为0，当动力电池的单体温度降低到小于58℃时，系统进入一级故障；
26.当动力电池单体温度大于64℃时，系统电流限制设置为0，同时请求停车，当动力电池的单体温度降低到小于62℃时，系统进入二级故障；
27.利用第二获取模块获取动力电池单体电压过高报警状态及故障等级：
28.当动力电池单体电压大于3.8v时，系统进入一级故障，此时允许电流限制设置为当前允许值的90％，当动力电池的单体电压降低到小于3.65v时，系统恢复正常状态；
29.当动力电池单体电压大于3.95v时，系统进入二级故障，此时允许电流限制设置为当前允许值的80％，当动力电池的单体电压降低到小于3.8v时，系统进入一级故障状态；
30.当动力电池单体电压大于4.1v时，系统进入三级故障，此时允许电流限制设置为当前允许值的70％，当动力电池的单体电压降低到小于3.95v时，系统进入二级故障状态；
31.当动力电池单体电压大于4.25v时，系统进入四级故障，此时允许电流限制设置为当前允许值的60％，当动力电池的单体电压降低到小于4.1v时，系统进入三级故障状态；
32.当动力电池单体电压大于4.3v时，此时允许电流限制设置为0，同时请求停车；
33.利用第二获取模块获取动力电池回馈电流过大报警状态及故障等级：
34.当动力电池的回馈电流大于i*105％时，系统进入一级故障，此时允许电流限制设置为当前允许值的50％，当所述动力电池的回馈电流降低到小于i*100％时，系统恢复正常
状态；
35.当动力电池的回馈电流大于i*120％时，系统进入二级故障，此时允许电流限制设置为0，当动力电池的回馈电流降低到小于i*105％时，系统进入二级故障；
36.当动力电池的回馈电流大于i*125％时，系统进入三级故障，此时允许电流限制设置为0，同时请求停车，当动力电池的回馈电流降低到小于i*105％时，系统进入二级故障。
37.进一步的，所述步骤4)中利用第三获取模块获取电流限制系数持续时间的步骤包括：
38.当系统检测到当前电流大于允许电流限制值
×
电流限制系数且当前电流大于持续电流时，系统开始不断累加时间，否则不断累减时间，直到系统累计时间大于设定阈值时，允许电流限制值等于动力电池的功率
×
电流限制系数，若当前电流小于电流限制值
×
恢复系数时，系统开始不断累加时间，否则不断累减时间，直到系统累计时间大于设定阈值时，允许电流限制值等于动力电池的功率
×
电流限制恢复系数；
39.当系统检测到当前电流大于允许电流限制值
×
电流限制系数或者当前电流大于持续系统能力
×
恢复系数时，系统开始不断累加时间，否则不断累减时间，直到系统累计时间大于设定阈值时，允许电流限制值等于动力电池的功率
×
电流限制系数，若当前电流小于电流限制值
×
恢复系数时，系统开始不断累加时间，否则不断累减时间，直到系统累计时间大于设定阈值时，允许电流限制值等于动力电池的功率
×
恢复系数；
40.每经过一个电流限制系数持续时间的动态更新，将当前的电流持续系数作为当前周期的电流限制系数。
41.进一步的，所述恢复系数为无量纲系数，数值为1。
42.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
43.本发明将当前动力电池单芯的端电压和放电电流作为重要因素进行参考，而该当前动力电池的回充能力能够充分反映混合动力汽车的真实动力电池的状态，在能量回收时由第二动力源依据整车动力电池的回充能力输出相应的功率，从而保证了动力电池的特性延长了动力电池的寿命。
附图说明
44.图1为本发明防止bms回充过流的控制装置的结构示意图；
45.图2为本发明防止bms回充过流的控制方法的流程图；
46.图3为本发明中一种获取电流限制系数持续时间的流程图；
47.图4为本发明中另一种获取电流限制系数持续时间的流程图；
48.图中：1-第一获取模块、2-第一计算模块、3-第二计算模块、4-第二获取模块、5-第三获取模块、6-第三计算模块；
49.其中：2.1-第一数值获取单元、2.2-第一计算执行单元；
50.3.1-第二数值获取单元、3.2-第二计算执行单元；
51.4.1-第一获取单元、4.2-第二获取单元、4.3-数据暂存单元；
具体实施方式
52.下面结合实施例及其附图说明本发明的详细结构，但本发明不局限于下述实施
例，在本发明的设计创意的框架内，各种组合实施，或单项实施均在有效保护范围之内。
53.本发明的控制装置应用于fcv氢燃料混合动力的新能源汽车，用于对fcv 氢燃料混合动力新能源汽车相关参数进行检测并计算，最终按照该限定值作为在能量回收时fcv氢燃料氢堆功率输出的参考依据。
54.所述第一获取模块1用于获取动力电池的soc值和电芯温度；
55.所述第一计算模块2根据soc值和电芯温度查表得到动力电池的功率；
56.所述第二计算模块3用于计算电流限制系数；
57.所述第二获取模块4用于获取动力电池的电芯电压，历史输出功率和当前故障；
58.所述第三获取模块5用于获取电流限制系数持续时间；
59.所述第三计算模块6根据电流限制系数与动力电池的额定放电电流相乘得到混合动力汽车的回充持续电流值；
60.所述逻辑控制模块7根据获取的电池单体温度、电压和电流数值确定当前的故障状态；
61.如下表：
[0062][0063]
一种防止bms回充过流的控制装置，包括第一获取模块1、第一计算模块 2、第二计算模块3、第二获取模块4、第三获取模块5、第三计算模块6、逻辑控制模块7、温度传感器8和计时器9；
[0064]
所述温度传感器8和计时器9设置在动力电池上，所述温度传感器8的输出端与第一获取模块1的输入端连接，所述计时器9与第三获取模块5连接，所述第一获取模块1的输出端与第一计算模块2的输入端连接，所述第一计算模块2输出端与第二计算模块3的输入端连接，所述第二计算模块3的输出端与第二获取模块4的输入端连接，所述第二获取模块4的输出端与第三获取模块5的输入端连接，所述第三获取模块5的输出端与第三计算模块6的输入端连接，所述逻辑控制模块7的输出端分别与第二计算模块3、第二获取模块4的输入端连接，所述第一获取模块1、第二获取模块4和第三获取模块5均与汽车的can总线连接。
[0065]
所述第一计算模块2包括第一数值获取单元2.1和第一计算执行单元2.2，所述第一获取模块1的输出端与第一数值获取单元2.1的输入端连接，所述第一数值获取单元2.1的输出端与第一计算执行单元2.2的输入端连接。
[0066]
所述第二计算模块3包括第二数值获取单元3.1和第二计算执行单元3.2，所述第一计算执行单元2.2的输出端均与第二数值获取单元3.1的输入端连接，所述第二数值获取单元3.1和逻辑控制模块7的输出端均与第二计算执行单元 3.2的输入端连接。
[0067]
所述第二获取模块4包括第一获取单元4.1、第二获取单元4.2和所述数据暂存单元4.3，所述第二计算执行单元3.2、逻辑控制模块7和计时器12的输出端分别与第一获取单元4.1、第二获取单元4.2和数据暂存单元4.3的输入端连接。
[0068]
使用防止bms回充过流的控制装置进行防止bms回充过流的控制方法，包括如下步骤：
[0069]
1)第一获取模块1通过温度传感器8和汽车的can总线获取动力电池的 soc值和电芯温度；
[0070]
获取动力电池的soc值的步骤为：第一获取模块1通过温度传感器8和汽车的can总线获取动力电池的端电压、充电及放电电流、不同环境下的电池内阻和电芯温度，通过卡尔曼滤波法，对动力电池的状态做出最小方差上的最优 soc估算。
[0071]
2)第一计算模块2利用获取的soc值和电芯温度值查表得到动力电池的功率，步骤为：
[0072]
所述第一数值获取单元2.1获取第一获取模块1的soc值和电芯温度；
[0073]
在同一soc值为50％的标准下，当电芯温度为25℃时，动力电池的允许回冲功率值可达到127kw，而随着温度的升高或降低，动力电池的允许回冲功率值都会降低，且当电芯温度低于0℃时，动力电池的允许功率为0kw；
[0074]
在电芯温度为25℃的标准下，当soc值为0％时，动力电池的允许回冲功率值可达到127kw，随着soc值的增大该值保持不变，但是当soc值大于 95％～100％时，soc值允许的功率值按照百分比降低但不为0kw；
[0075]
然后利用第一计算执行单元2.2对soc值和电池电芯的温度搭建动力电池的功率模型，由查表法得到动力电池的功率。
[0076]
3)利用第二获取模块4通过汽车的can总线获取动力电池的电芯电压、历史输出功率和当前故障，并利用第二计算模块3计算得到电流限制系数；
[0077]
具体为利用第二获取模块4获取动力电池单体温度过高报警状态及故障等级：
[0078]
当动力电池单体温度大于55℃时，系统进入一级故障，电流限制设置为当前允许值的50％，当动力电池的单体温度降低到小于53℃时，系统恢复正常状态；
[0079]
当动力电池单体温度大于60℃时，系统进入二级故障，电流限制设置为0，当动力电池的单体温度降低到小于58℃时，系统进入一级故障；
[0080]
当动力电池单体温度大于64℃时，系统电流限制设置为0，同时请求停车，当动力电池的单体温度降低到小于62℃时，系统进入二级故障；
[0081]
利用第二获取模块4获取动力电池单体电压过高报警状态及故障等级：
[0082]
当动力电池单体电压大于3.8v时，系统进入一级故障，此时允许电流限制设置为当前允许值的90％，当动力电池的单体电压降低到小于3.65v时，系统恢复正常状态；
[0083]
当动力电池单体电压大于3.95v时，系统进入二级故障，此时允许电流限制设置为当前允许值的80％，当动力电池的单体电压降低到小于3.8v时，系统进入一级故障状态；
[0084]
当动力电池单体电压大于4.1v时，系统进入三级故障，此时允许电流限制设置为当前允许值的70％，当动力电池的单体电压降低到小于3.95v时，系统进入二级故障状态；
[0085]
当动力电池单体电压大于4.25v时，系统进入四级故障，此时允许电流限制设置为当前允许值的60％，当动力电池的单体电压降低到小于4.1v时，系统进入三级故障状态；
[0086]
当动力电池单体电压大于4.3v时，此时允许电流限制设置为0，同时请求停车；
[0087]
利用第二获取模块4获取动力电池回馈电流过大报警状态及故障等级：
[0088]
当动力电池的回馈电流大于i*105％时，系统进入一级故障，此时允许电流限制设置为当前允许值的50％，当所述动力电池的回馈电流降低到小于i*100％时，系统恢复正常状态；
[0089]
当动力电池的回馈电流大于i*120％时，系统进入二级故障，此时允许电流限制设置为0，当动力电池的回馈电流降低到小于i*105％时，系统进入二级故障；
[0090]
当动力电池的回馈电流大于i*125％时，系统进入三级故障，此时允许电流限制设置为0，同时请求停车，当动力电池的回馈电流降低到小于i*105％时，系统进入二级故障。
[0091]
4)利用第三获取模块5获取电流限制系数持续时间；
[0092]
具体步骤为：当系统检测到当前电流大于允许电流限制值
×
电流限制系数且当前电流大于持续电流时，系统开始不断累加时间，否则不断累减时间，直到系统累计时间大于设定阈值时，允许电流限制值等于动力电池的功率
×
电流限制系数，若当前电流小于电流限制值
×
恢复系数时，系统开始不断累加时间，否则不断累减时间，直到系统累计时间大于设定阈值时，允许电流限制值等于动力电池的功率
×
电流限制恢复系数；
[0093]
当系统检测到当前电流大于允许电流限制值
×
电流限制系数或者当前电流大于持续系统能力
×
恢复系数时，系统开始不断累加时间，否则不断累减时间，直到系统累计时间大于设定阈值时，允许电流限制值等于动力电池的功率
×
电流限制系数，若当前电流小于电流限制值
×
恢复系数时，系统开始不断累加时间，否则不断累减时间，直到系统累计时间大于设定阈值时，允许电流限制值等于动力电池的功率
×
恢复系数；所述恢复系数为无量纲系数，数值为1。
[0094]
每经过一个电流限制系数持续时间的动态更新，将当前的电流持续系数作为当前周期的电流限制系数。
[0095]
5)利用第三计算模块6将电流限制系数与动力电池的额定放电电流相乘得到混合动力汽车的回充持续电流值。