本發(fā)明涉及充放電參數(shù)控制，具體是涉及一種用于bms系統(tǒng)的電池充放電功率控制精度優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

1、隨著新能源產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，電池作為這些系統(tǒng)的核心部件，其性能直接決定了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率、續(xù)航能力以及安全性。特別是在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域，電池充放電功率控制的精度不僅影響到車(chē)輛的行駛里程、加速性能，還直接關(guān)系到電池的使用壽命和安全性。因此，開(kāi)發(fā)高效、精確的電池充放電功率控制方法顯得尤為重要。

2、從電動(dòng)汽車(chē)的角度來(lái)看，隨著消費(fèi)者對(duì)續(xù)航里程和充電速度需求的不斷提升，電池管理系統(tǒng)對(duì)充放電功率的精準(zhǔn)控制成為了關(guān)鍵技術(shù)之一。傳統(tǒng)的充放電控制方法往往基于簡(jiǎn)單的模型或經(jīng)驗(yàn)公式，難以準(zhǔn)確反映電池在復(fù)雜工況下的動(dòng)態(tài)特性，導(dǎo)致充放電效率不高、電池?fù)p耗加快等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種用于bms系統(tǒng)的電池充放電功率控制精度優(yōu)化方法，本技術(shù)方案解決了上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

2、為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、一種用于bms系統(tǒng)的電池充放電功率控制精度優(yōu)化方法，包括：

4、構(gòu)建二階阻容網(wǎng)絡(luò)等效電路模型，并通過(guò)脈沖充放電實(shí)驗(yàn)擬合模型參數(shù)；

5、通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試和數(shù)據(jù)分析，識(shí)別誤差來(lái)源并量化當(dāng)前bms的充放電功率控制誤差，所述誤差來(lái)源包括硬件層面、軟件層面和系統(tǒng)層面；

6、選擇霍爾效應(yīng)傳感器和電壓采樣芯片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集，使用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源定期校準(zhǔn)傳感器，并引入溫度補(bǔ)償電路，降低溫漂誤差；

7、在電池模組的極耳和中心區(qū)域部署至少一個(gè)溫度傳感器，建立溫度對(duì)充放電效率的補(bǔ)償模型，并根據(jù)溫度反饋調(diào)節(jié)功率；

8、引入自適應(yīng)控制算法，根據(jù)誤差動(dòng)態(tài)調(diào)整比例、積分和微分系數(shù)；

9、采用多階段恒定電流-恒定電壓充電算法，并結(jié)合電池特性進(jìn)行充放電功率參數(shù)優(yōu)化；

10、集成容量衰減模型和內(nèi)阻增長(zhǎng)模型，動(dòng)態(tài)調(diào)整功率限制，并設(shè)計(jì)冗余控制回路，對(duì)異常功率波動(dòng)觸發(fā)安全保護(hù)；

11、在系統(tǒng)軟件架構(gòu)層面，采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和時(shí)間觸發(fā)式任務(wù)調(diào)度機(jī)制，控制充放電功率控制指令的周期，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)資源分配與延遲控制。

12、優(yōu)選的，所述構(gòu)建二階阻容網(wǎng)絡(luò)等效電路模型，并通過(guò)脈沖充放電實(shí)驗(yàn)擬合模型參數(shù)具體包括：

13、二階阻容網(wǎng)絡(luò)等效電路模型使用阻容回路模擬電池內(nèi)部的電化學(xué)和濃差極化現(xiàn)象；

14、電壓源兩側(cè)電勢(shì)差為電池的開(kāi)路電壓，并輸出為電池狀態(tài)的非線性函數(shù)；

15、歐姆內(nèi)阻由電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生，獲取電池電極材料、隔膜和電解液產(chǎn)生的電阻，以及各部分零件機(jī)械連接產(chǎn)生的接觸電阻，將其相加得到歐姆內(nèi)阻的阻值；

16、將阻容環(huán)節(jié)分為極化電阻和極化電容，模擬電池因濃差極化現(xiàn)象和擴(kuò)散效應(yīng)導(dǎo)致的電池在放電結(jié)束后電壓緩變的過(guò)程；

17、將電壓源、歐姆內(nèi)阻和兩個(gè)阻容環(huán)節(jié)按照電路原理串聯(lián)起來(lái)，形成二階阻容網(wǎng)絡(luò)等效電路模型；

18、利用充放電測(cè)試儀實(shí)現(xiàn)脈沖充放電過(guò)程，并確定脈沖充放電的電流大小、脈沖寬度和間隔時(shí)間參數(shù)；

19、將電池連接到充放電測(cè)試儀上，進(jìn)行脈沖充放電實(shí)驗(yàn)；

20、使用非線性最小二乘優(yōu)化函數(shù)來(lái)擬合電路參數(shù)，通過(guò)最小化殘差的方式，調(diào)整二階阻容網(wǎng)絡(luò)等效電路模型中的參數(shù)；

21、使用擬合好的模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并比較預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)的差異；

22、判斷預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差是否低于預(yù)設(shè)誤差閾值，若是，則輸出二階阻容網(wǎng)絡(luò)等效電路模型具有較高可靠性，若否，則重新調(diào)整模型結(jié)構(gòu)，并重新進(jìn)行模型參數(shù)的擬合。

23、優(yōu)選的，所述通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試和數(shù)據(jù)分析，識(shí)別誤差來(lái)源并量化當(dāng)前bms的充放電功率控制誤差具體包括：

24、對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算實(shí)際充放電功率與bms控制目標(biāo)功率之間的差異，并輸出為誤差；

25、分析誤差數(shù)據(jù)，初步判斷誤差來(lái)源于硬件層面、軟件層面或系統(tǒng)層面；

26、將傳感器精度不足、電路元件老化和性能不穩(wěn)定產(chǎn)生的誤差輸出為硬件層面誤差；

27、將控制算法不準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)采集與處理代碼的錯(cuò)誤產(chǎn)生的誤差輸出為軟件層面誤差；

28、將系統(tǒng)負(fù)載的突然變化和環(huán)境溫度波動(dòng)干擾因素產(chǎn)生的誤差輸出為系統(tǒng)層面誤差；

29、針對(duì)識(shí)別出的誤差來(lái)源，進(jìn)一步量化其對(duì)充放電功率控制誤差的具體影響；

30、對(duì)于硬件層面誤差，通過(guò)校準(zhǔn)傳感器和更換元件的方式來(lái)量化誤差；

31、對(duì)于軟件層面誤差，通過(guò)模擬仿真和代碼審查的方法來(lái)量化誤差；

32、對(duì)于系統(tǒng)層面誤差，基于系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性和環(huán)境因素，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析來(lái)量化系統(tǒng)動(dòng)態(tài)誤差和環(huán)境干擾誤差；

33、將來(lái)自不同層面的誤差進(jìn)行匯總，綜合評(píng)估bms的充放電功率控制總誤差。

34、優(yōu)選的，所述選擇霍爾效應(yīng)傳感器和電壓采樣芯片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集，使用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源定期校準(zhǔn)傳感器，并引入溫度補(bǔ)償電路，降低溫漂誤差具體包括：

35、使用霍爾效應(yīng)傳感器測(cè)量磁場(chǎng)變化并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并使用電壓采樣芯片采集霍爾傳感器輸出的電壓信號(hào)；

36、將霍爾效應(yīng)傳感器與電壓采樣芯片進(jìn)行連接，構(gòu)建數(shù)據(jù)采集電路，將溫度補(bǔ)償電路集成到數(shù)據(jù)采集電路中，實(shí)時(shí)校正溫度帶來(lái)的偏差；

37、將標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源與霍爾效應(yīng)傳感器進(jìn)行連接，并在配套設(shè)備中設(shè)置霍爾效應(yīng)傳感器的參數(shù)，所述霍爾效應(yīng)傳感器的參數(shù)包括量程和單位；

38、記錄傳感器在標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源作用下的輸出值，并與理論值進(jìn)行作差，輸出結(jié)果為傳感器誤差；

39、基于誤差情況，調(diào)整傳感器的零點(diǎn)和放大倍數(shù)參數(shù)，直至傳感器誤差在預(yù)設(shè)允許范圍內(nèi)；

40、啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，使霍爾效應(yīng)傳感器開(kāi)始工作，通過(guò)電壓采樣芯片實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)霍爾傳感器輸出的電壓信號(hào)，并記錄數(shù)據(jù)；

41、將采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)中；

42、在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電路的工作溫度；

43、溫度補(bǔ)償電路根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的工作溫度，自動(dòng)調(diào)整電路參數(shù)，校正溫度帶來(lái)的偏差；

44、檢查溫度補(bǔ)償電路的工作效果，確保溫漂誤差在預(yù)設(shè)可接受范圍內(nèi)。

45、優(yōu)選的，所述在電池模組的極耳和中心區(qū)域部署至少一個(gè)溫度傳感器，建立溫度對(duì)充放電效率的補(bǔ)償模型，并根據(jù)溫度反饋調(diào)節(jié)功率具體包括：

46、極耳是電池模組中電流輸入輸出的關(guān)鍵部位，其溫度變化反映電池模組在充放電過(guò)程中的熱效應(yīng)，在此處部署溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池模組在充放電時(shí)的溫度變化；

47、中心區(qū)域是電池模組內(nèi)部溫度最高的部位，在此處部署溫度傳感器實(shí)時(shí)掌握電池模組內(nèi)部的溫度情況，為溫度補(bǔ)償模型的建立提供數(shù)據(jù)支持；

48、通過(guò)部署在極耳和中心區(qū)域的溫度傳感器，收集電池模組在充放電過(guò)程中的溫度數(shù)據(jù)，以及對(duì)應(yīng)的充放電效率數(shù)據(jù)；

49、對(duì)收集到的溫度數(shù)據(jù)和充放電效率數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，建立溫度與充放電效率之間關(guān)系的線性模型；

50、給予數(shù)據(jù)分析結(jié)果，建立溫度對(duì)充放電效率的補(bǔ)償模型，并根據(jù)實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)并補(bǔ)償因溫度變化而引起的充放電效率變化；

51、將監(jiān)測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)反饋給bms系統(tǒng)；

52、基于溫度補(bǔ)償模型，計(jì)算當(dāng)前溫度下的最優(yōu)充放電功率，通過(guò)bms系統(tǒng)對(duì)充放電功率進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，確保電池模組在最佳狀態(tài)下工作；

53、在調(diào)節(jié)功率的過(guò)程中，bms系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池模組的電壓和電流狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)采取保護(hù)措施，所述異常情況包括過(guò)充、過(guò)放和過(guò)熱。

54、優(yōu)選的，所述采用多階段恒定電流-恒定電壓充電算法，并結(jié)合電池特性進(jìn)行充放電功率參數(shù)優(yōu)化具體包括：

55、恒流充電階段根據(jù)電池的最大充電電流和容量，設(shè)定初始恒流充電階段的電流值；

56、監(jiān)測(cè)電池電壓，當(dāng)電壓達(dá)到電池額定電壓的預(yù)設(shè)比例時(shí)，進(jìn)入恒壓充電階段；

57、將充電電壓設(shè)定為電池的充電終止電壓；

58、恒壓充電階段充電電流逐漸減小，直至達(dá)到預(yù)設(shè)的截止電流值，充電過(guò)程結(jié)束；

59、在每個(gè)階段，基于電池的實(shí)時(shí)荷電狀態(tài)調(diào)整充電電流，優(yōu)化充電效率；

60、根據(jù)電池的實(shí)時(shí)電壓、電流和溫度信息，動(dòng)態(tài)調(diào)整充電終止條件，當(dāng)電池電壓達(dá)到充電終止電壓且充電電流降至截止電流值以下時(shí)，充電過(guò)程結(jié)束；

61、基于電池的個(gè)體差異和老化情況，對(duì)充電終止條件進(jìn)行調(diào)整。

62、優(yōu)選的，所述在系統(tǒng)軟件架構(gòu)層面，采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和時(shí)間觸發(fā)式任務(wù)調(diào)度機(jī)制，控制充放電功率控制指令的周期，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)資源分配與延遲控制具體包括：

63、將電池管理系統(tǒng)的功能劃分為充放電控制、狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷三個(gè)任務(wù)，各任務(wù)賦予其優(yōu)先級(jí)；

64、根據(jù)電池管理系統(tǒng)的需求，為各任務(wù)設(shè)定一個(gè)固定的執(zhí)行周期；

65、在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，將處理器的時(shí)間劃分為至少一個(gè)時(shí)間片，并將各時(shí)間片分配給各任務(wù)；

66、任務(wù)在自己的時(shí)間片內(nèi)運(yùn)行，當(dāng)時(shí)間片結(jié)束時(shí)，任務(wù)被掛起，等待下一個(gè)時(shí)間片到來(lái)；

67、采用優(yōu)先級(jí)搶占式調(diào)度策略，當(dāng)新任務(wù)的優(yōu)先級(jí)高于當(dāng)前任務(wù)的優(yōu)先級(jí)時(shí)，新任務(wù)搶占當(dāng)前任務(wù)的處理器時(shí)間；

68、基于電池的狀態(tài)信息和預(yù)設(shè)的充放電策略，生成充放電功率控制指令；

69、根據(jù)電池的狀態(tài)變化和外部溫度或負(fù)載需求環(huán)境因素，動(dòng)態(tài)調(diào)整充放電功率控制指令的周期；

70、通過(guò)調(diào)整設(shè)置時(shí)間片大小和任務(wù)周期，減少任務(wù)切換和任務(wù)等待的時(shí)間。

71、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

72、該方法能夠更精確地模擬電池在充放電過(guò)程中的動(dòng)態(tài)行為，不僅提高了bms系統(tǒng)對(duì)電池狀態(tài)的預(yù)測(cè)能力，還增強(qiáng)了控制策略的準(zhǔn)確性和適應(yīng)性，使得充放電過(guò)程更加高效、穩(wěn)定，能夠確保電池在充放電過(guò)程中保持最佳狀態(tài)，有助于減少電池內(nèi)部應(yīng)力，延長(zhǎng)電池使用壽命，同時(shí)提高充電效率和安全性，采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和時(shí)間觸發(fā)式任務(wù)調(diào)度機(jī)制，能夠精確控制充放電功率控制指令的周期，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)資源分配與延遲控制，這有助于確保bms系統(tǒng)在復(fù)雜工況下的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性，提高整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)速度和運(yùn)行效率。