用于获得剩余时间的电池管理系统及方法与流程

文档序号:23626519发布日期:2021-01-12 10:39阅读:45来源:国知局
本发明涉及车辆电池
技术领域
:,具体地涉及一种用于获得剩余时间的电池管理方法、一种用于获得剩余时间的电池管理系统、一种用于获得剩余时间的设备和一种计算机可读存储介质。
背景技术
::随着汽车市场电动汽车保有量逐渐增加,电动汽车用户体验越来越得到重视。其中,用户插充电枪对电动汽车充电时,电池管理系统等车内控制系统能够准确估算剩余充电时间并将其显示告知用户,是对电动汽车提出的基本要求;如果估算的时间准确,则用户完全可以提前知道本次充电充满需要多长时间,对行程和工作安排提供极大方便;如果估算的时间误差大,用户无法根据该估算的时间合理安排用车,导致用户体验差。对于估算电动汽车剩余充电时间,当前主要有两种方法:1.基于充电容量和充电电流的估算方法(公式估算)该方法根据电动汽车实时电池剩余电量百分比(stateofcharge,soc)、实时电池健康度(stateofhealth,soh)、额定容量(c)和实时充电电流(i)等状态参数,仅仅进行了理论估算,获得当前剩余充电时间;2.基于大数据规则计算的估算方法(大数据计算)该方法通常以车型为单位,每一辆汽车的实际充电时间通过无线网络传送到大数据平台,大数据平台统计所有车辆充电时间数据,将该统计数据视为每一车辆实际充电数据,并将该数据以远程传输或离线刷写的方式,刷写到车辆控制器,实现以大数据平台对车辆充电数据进行闭合修正。技术实现要素:本发明的目的是提供一种用于获得剩余时间的电池管理系统及方法,其旨在解决现有技术的缺陷;一方面,电动汽车使用一段年限后,老化状态(或soh)的估算精度不能保证,导致直接公式估算剩余充电时间的精度随电动汽车使用年限增加而降低,加之,随着充电过程进行,充电电流(i)并非定值,导致剩余充电时间估算值持续变化;特别地,在低温下充电时,充电电流随电池温度升高而增大,导致实时估算剩余充电时间加速减小,因此,仅仅依靠该方法估算剩余充电时间精度较差;另一方面,大数据计算方案需要大数据平台支持,如果没有大数据平台而新建平台时,会造成系统成本高昂,同时,如果需要离线刷写新数据,会增加工作量及维护成本,此外,若以某一车型所有充电数据做统计分析,将分析结果应用于某一特定车辆,容易导致出现与具体的实际车况不匹配的情况。为了实现上述目的,本发明实施例提供一种用于获得剩余时间的电池管理方法,该电池管理方法包括:s1)获取当前电池状态参数,并根据所述当前电池状态参数和预设剩余时间映射关系,计算获得从当前电池状态至目标电池状态的基准剩余时间;s2)获取所述当前电池状态下的电池温度,并根据所述当前电池状态参数和所述电池温度,确定当前修正剩余时间,再通过所述基准剩余时间和所述当前修正剩余时间,获得从所述当前电池状态至所述目标电池状态的估算剩余时间。具体的,步骤s1)中获取当前电池状态参数,具体为:获取当前充电电流和电池额定数据;根据所述当前充电电流和所述电池额定数据,确定当前电池剩余电量百分比和当前电池健康度,并将所述当前充电电流、所述当前电池剩余电量百分比和所述当前电池健康度作为当前电池状态参数。具体的,步骤s2)中根据所述当前电池状态参数和所述电池温度,确定当前修正剩余时间,具体为:根据所述当前电池状态参数内的当前电池剩余电量百分比和所述电池温度,通过关系表格或拟合曲线,确定当前修正剩余时间,其中,所述关系表格或所述拟合曲线至少具有从所述当前电池状态至所述目标电池状态中的所有电池状态内每个电池状态下电池剩余电量百分比和电池温度所对应的修正剩余时间。具体的,步骤s2)中通过所述基准剩余时间和所述当前修正剩余时间,获得从所述当前电池状态至所述目标电池状态的估算剩余时间,具体为:定义第一线性映射关系和所述第一线性映射关系内的配置系数,其中,所述第一线性映射关系具有与所述当前电池状态对应的基准剩余时间变量和当前修正剩余时间变量的组合方式,所述配置系数被用于调整所述基准剩余时间变量和所述当前修正剩余时间变量的权重;将所述基准剩余时间和所述当前修正剩余时间代入所述第一线性映射关系,结合所述配置系数,获得从所述当前电池状态至所述目标电池状态的估算剩余时间。具体的,该电池管理方法还包括:s3)获取从所述当前电池状态至所述目标电池状态记录的实际时间,并通过所述实际时间和所述基准剩余时间,获得实际修正剩余时间,再计算所述实际修正剩余时间和所述当前修正剩余时间的差的绝对值,并将所述绝对值作为第一误差时间;s4)根据所述第一误差时间和第一预设阈值时间的大小关系,选择地执行与所述当前电池状态对应的修正剩余时间的校正操作,其中,所述校正操作包括:将所述当前修正剩余时间和所述实际修正剩余时间代入第二线性映射关系进行计算,并利用计算结果更新处于所述关系表格或所述拟合曲线中的修正剩余时间。可选的,该电池管理方法还包括:s3)获取从所述当前电池状态至所述目标电池状态记录的实际时间,并通过所述实际时间和所述估算剩余时间,获得第二误差时间;s4)根据所述第二误差时间和第二预设阈值时间的大小关系,选择地执行与所述当前电池状态对应的估算剩余时间的校正操作,其中,所述校正操作包括:通过所述第二误差时间确定所述配置系数的修正量,再结合所述修正量,重新定义所述第一线性映射关系内的配置系数。具体的,步骤s4)中执行与所述当前电池状态对应的修正剩余时间的校正操作的条件,包括:再次获取当前电池状态,确定再次获取的当前电池状态与所述目标电池状态相同,且确定所述第一误差时间大于等于所述第一预设阈值时间。具体的,该电池管理方法还包括:确定预设触发条件为激活状态,再次获取当前电池状态,若再次获取的当前电池状态与所述目标电池状态不同,跳转至步骤s1)。本发明实施例还提供一种用于获得剩余时间的电池管理系统,该电池管理系统包括:控制模块,用于获取当前电池状态参数,根据所述当前电池状态参数和预设剩余时间映射关系,计算获得从当前电池状态至目标电池状态的基准剩余时间;所述控制模块还用于获取所述当前电池状态下的电池温度,并根据所述当前电池状态参数和所述电池温度,确定当前修正剩余时间,再通过所述基准剩余时间和所述当前修正剩余时间,获得从所述当前电池状态至所述目标电池状态的估算剩余时间。再一方面,本发明实施例提供一种用于获得剩余时间的设备,包括:至少一个处理器;存储器,与所述至少一个处理器连接;其中,所述存储器存储有能被所述至少一个处理器执行的指令,所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令,所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令实现前述的方法。又一方面,本发明实施例提供一种计算机可读存储介质,存储有计算机指令,当所述计算机指令在计算机上运行时,使得计算机执行前述的方法。对应上述内容,本发明通过关联具体车辆和车辆车况的修正剩余时间对估算剩余时间的精度进行保持,修正剩余时间又根据实时电池温度和实时充电电流进行确定,通过电池温度能将本地系统的实际工况充分体现,又使用充电电流将本地系统估算的理论值(基准剩余时间)结合,从而能够获得关联具体车辆车况的高精度估算剩余时间,并且能够减小电池管理系统的复杂程度,增加了该系统的鲁棒性;本发明通过关系表格或拟合曲线进行查询对应的当前修正剩余时间,这一过程不涉及复杂的规则计算,降低了系统开销且增加了更新剩余充电时间的系统响应速度;本发明通过可配置的线性方式组合了修正剩余时间和基准剩余时间,随着使用时间车况变化,能够调整两者权重,从而能够持续提供较高的估算精度;本发明根据实际修正剩余时间和查询确定的当前修正剩余时间的误差大小,能够在每次充电结束后,选择地反馈调整关系表格或拟合曲线中对应车况下的修正剩余时间;本发明根据实际时间和估算剩余时间的误差大小,选择地反馈调整修正剩余时间和基准剩余时间在线性映射关系中的权重或比例;本发明排除了不具有代表性的时间数据,保证对关系表格或拟合曲线的校正操作是基于完整的充放电过程所计算或收集的数据;本发明能在充满电等目标电池状态达到前多次更新估算剩余时间,从而进一步将当前车况进行目前关联,为用户提供高精度的估算剩余时间。本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例,但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中:图1为本发明实施例的剩余充电时间在线自适应校正流程示意图。具体实施方式以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例,并不用于限制本发明实施例。实施例1本发明实施例提供了用于获得剩余时间的电池管理方法,该电池管理方法包括:s1)获取当前电池状态参数,并根据所述当前电池状态参数和预设剩余时间映射关系,计算获得从当前电池状态至目标电池状态的基准剩余时间;s2)获取所述当前电池状态下的电池温度,并根据所述当前电池状态参数和所述电池温度,确定当前修正剩余时间,再通过所述基准剩余时间t和所述当前修正剩余时间,获得从所述当前电池状态至所述目标电池状态的估算剩余时间;当前电池状态可以是充电状态或放电状态等,当前电池状态可以通过当前电池剩余电量百分比或电荷量进行表示和定量;与当前电池状态对应的目标电池状态为充满电状态或电量不足状态等;本实施例中,当前电池状态可以取为充电状态,目标电池状态可以取为充满电状态或特定电量状态;当前电池状态参数,可以包括当前充电电流i、当前电池剩余电量百分比soc和当前电池健康度soh;电池额定数据可以包括额定容量c、额定电流和额定电压等,预设剩余时间映射关系,可以为如下:soc0取100%当前电池剩余电量百分比soc可以通过库仑计数法或电压法等方式通过电池管理系统(bms)计算获得,当前电池健康度soh可通过电池管理系统的历史记录数据计算获得;电池管理系统实时采集当前充电电流i和电池温度,可首先利用预设剩余时间映射关系对基准剩余时间进行计算,然后根据当前电池状态参数内的当前电池剩余电量百分比和电池温度,通过关系表格或拟合曲线,确定当前修正剩余时间;其中,关系表格或拟合曲线可以通过实车测试实验进行标定和记录,即标定和记录电池剩余电量百分比和电池温度所对应的修正剩余时间;该关系表格或拟合曲线可以在实车测试过程中,通过误差时间反馈调整,不断的循环迭代,使得该关系表格或拟合曲线内所记录的修正剩余时间精度提升,从而能够让估算剩余时间完全符合具体车况;拟合曲线还可以通过取分段函数方式表达。估算剩余时间的计算模型可以优选为第一线性映射关系,其中,配置系数均可以优选为1,即不调整修正剩余时间和基准剩余时间的权重;进一步地,获取从所述当前电池状态至所述目标电池状态记录的实际时间,并通过所述实际时间和所述基准剩余时间,获得实际修正剩余时间,再计算所述实际修正剩余时间和所述当前修正剩余时间的差的绝对值,并将所述绝对值作为第一误差时间;根据所述第一误差时间和第一预设阈值时间的大小关系,选择地执行与所述当前电池状态对应的修正剩余时间的校正操作,其中,所述校正操作包括:将所述当前修正剩余时间和所述实际修正剩余时间代入第二线性映射关系进行计算,并利用计算结果更新处于所述关系表格或所述拟合曲线中的修正剩余时间;在车辆进行多次充电后,实际上是完成了多个修正剩余时间的迭代计算过程,能够逐渐使得估算剩余时间逼近当前工况下从当前电池状态至目标电池状态的实际时间,即使是电池或车辆工况随时间发生变化,也能提供精确的估算剩余时间。进一步地,获取从所述当前电池状态至所述目标电池状态记录的实际时间,并通过所述实际时间和所述估算剩余时间,获得第二误差时间;根据所述第二误差时间和第二预设阈值时间的大小关系,选择地执行与所述当前电池状态对应的估算剩余时间的校正操作,其中,所述校正操作包括:通过所述第二误差时间确定所述配置系数的修正量,再结合所述修正量,重新定义所述第一线性映射关系内的配置系数;修正量可以直接对估算剩余时间的计算过程进行调整,例如根据第二误差时间超出第二预设阈值时间的超出部分时间,定义当前的修正量;修正量可以是相对配置系数进行上调或下调的固定值,例如上调1%修正剩余时间的配置系数且基准剩余时间的配置系数不变,第一线性映射关系内修正剩余时间的配置系数更新为1.01。进一步地,再次获取当前电池状态,确定再次获取的当前电池状态与所述目标电池状态相同,且确定所述第一误差时间大于等于所述第一预设阈值时间;此处,提供了选择执行校正操作的条件,实时获取当前电池状态,在目标电池状态达到后,再执行关系表格或拟合曲线内修正剩余时间的校正,如此,可以剔除不具有代表性的时间数据,如存在充电中断等情况,造成目标电池状态未达到。可选地,确定预设触发条件为激活状态,再次获取当前电池状态,若再次获取的当前电池状态与所述目标电池状态不同,跳转至步骤s1);预设触发条件可以是定时条件、周期间隔时间条件或电池剩余电量百分比达到特定百分比等,例如定时达到时,即视为预设触发条件为激活状态,则执行判断操作,该判断操作为确定所述当前电池状态是否与所述目标电池状态不同,若不同则跳转至步骤s1),若相同则结束充电或放电;由于充电放电过程并不是完全的线性过程,例如充电过程中电池剩余电量百分比90%至100%的过程,此时电池剩余电量百分比与时间的关系更接近抛物线关系,则通过循环估算剩余时间的步骤,能够提高向用户汇报的估算剩余时间的精度。实施例2基于实施例1,该电池管理系统包括:控制模块,用于获取当前电池状态参数,根据所述当前电池状态参数和预设剩余时间映射关系,计算获得从当前电池状态至目标电池状态的基准剩余时间;所述控制模块还用于获取所述当前电池状态下的电池温度,并根据所述当前电池状态参数和所述电池温度,确定当前修正剩余时间,再通过所述基准剩余时间和所述当前修正剩余时间,获得从所述当前电池状态至所述目标电池状态的估算剩余时间。如图1,本实施例中电池管理系统bms用于执行电池充电,具体实现分为三个阶段:插充电枪充电、充电结束和自适应校正。1.插充电枪充电step1,用户将电动汽车与充电枪连接,电池管理系统bms进入充电准备状态;step2,进入充电流程后,电池管理系统bms实时采集充电电流i、电池温度t,同时电池管理系统bms实时计算当前电池剩余电量百分比soc、当前电池健康度soh,额定容量c为预设配置数据,记录于电池管理系统bms内;step3,电池管理系统bms计算电池在第k次处于某个电池状态(即当前电池状态)时基础剩余充电时间tbase(k)(基准剩余时间在充电状态下),如下:并将基础剩余充电时间tbase(k)值存储;step4,电池管理系统bms根据当前电池剩余电量百分比soc、电池温度t,查询二维表格(关系表格的一种)获得在当前电池状态时的修正剩余充电时间tmodi(k)(当前修正剩余时间在充电状态下),并将修正剩余充电时间tmodi(k)值存储;step5,电池管理系统bms对当前电池状态下的估算剩余充电时间(估算剩余时间在充电状态下)进行计算,按照如下方式映射(第一线性映射关系的配置系数取1时):ttar(k)=tbase(k)+tmodi(k)并电池管理系统bms将该估算剩余充电时间通过can网络传送给整车控制器;step6,重复步骤step2–step5,同时电池管理系统bms持续检测充电过程是否结束;step7,对于检测到充电过程结束,在充满电时,将标识符fullchargeflg置为1;对于检测到充电过程未结束,在未充满电时,将标识符fullchargeflg置为0;2.充电结束step8,当标识符fullchargeflg为1时,电池管理系统bms统计第k次从当前电池状态至充满电电池状态的充电实际充电时间treal(k),并将充电实际充电时间treal(k)存储;当标识符fullchargeflg为0时,流程结束;step9,电池管理系统bms计算修正剩余充电时间tmodi(k)_real(实际修正剩余时间在充电状态下)真值为:tmodi(k)_real=treal(k)-tbase(k)step10,修正剩余充电时间误差δtmodi(k)(第一误差时间在充电状态下)为:δtmodi(k)=|tmodi(k)_real-tmodi(k)|step11,当δtmodi(k)<5分钟(取第一预设阈值时间为5min)时,流程结束,当δtmodi(k)≥5min时,流程继续;3.自适应校正step12,根据修正剩余充电时间tmodi(k)_real,电池管理系统bms计算第k+1次充电时预期的修正剩余充电时间tmodi(k+1),按照如下映射方式(第二线性映射关系,80%和20%为第二线性映射关系内的配置系数,属于优选值,可以根据实际情况进行定义具体的配置系数):tmodi(k+1)=80%×tmodi(k)+20%×tmodi(k)realstep13,根据预期的修正剩余充电时间tmodi(k+1),修正二维表格table所对应电池剩余电量百分比soc、电池温度t处的表格值。电池管理系统bms重复步骤step1至step13,即可以实现以实际充电时间为结果,对二维表格table的循环迭代计算,直至估算误差小于5min时,停止迭代;每次充电执行相同的步骤和逻辑,实现以实际结果对二维表格table的循环迭代修正;最终,获得在不同情况下准确的估算剩余充电时间,电动汽车在不同电池剩余电量百分比soc和电池温度t下进行相同计算,实现全工况范围内的剩余充电时间在线或离线自适应,提高用户使用体验。以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式,但是,本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明实施例的技术构思范围内,可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,该程序存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:u盘、移动硬盘、只读存储器(rom,read-onlymemory)、随机存取存储器(ram,randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。此外,本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明实施例的思想,其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。当前第1页12当前第1页12
当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1