[發明專利]基于混合動力系統的鈦酸鋰電池BMS的SOP控制系統及方法

有效

• 申請號: 201611269858.3
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106654415B
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 鄧友;張邦玲;張小聰;閔凡奇
• 申請（專利權）人: 深圳市國創動力系統有限公司;深圳市國創新能源研究院
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42;H01M10/48;H01M4/485;H01M10/0525;B60L11/18
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 陳少凌

1.一種基于混合動力系統的鈦酸鋰電池BMS的SOP控制系統，其特征在于，其包括鈦酸鋰電池組、電池組控制模塊、溫度控制模塊、LECU中央控制器CPU塊、整車控制模塊VCU、發電機及電動機模塊、充放電開關及電流控制模塊、CAN通信模塊、BMU中央處理器CPU模塊、母線電壓HVB及HVP模塊、母線電流模塊、高壓互鎖模塊、通信Key模塊、冷卻模塊、存儲模塊、SOP軟件算法模塊、SOC軟件算法模塊、SOH軟件算模塊、電源模塊，LECU中央控制器CPU模塊、整車控制模塊VCU都與CAN通信模塊相連，LECU中央控制器CPU模塊位于整車控制模塊VCU的上方，電池組控制模塊、溫度控制模塊都與LECU中央控制器CPU模塊相連，鈦酸鋰電池組位于電池組控制模塊和溫度控制模塊之間，整車控制模塊VCU與發電機及電動機模塊相連，發電機及電動機模塊與充放電開關及電流控制模塊相連，充放電開關及電流控制模塊與BMU中央處理器CPU模塊相連，CAN通信模塊與BMU中央處理器CPU模塊相連，電源模塊與BMU中央處理器CPU模塊相連，母線電壓HVB及HVP模塊、母線電流模塊、高壓互鎖模塊、通信Key模塊、冷卻模塊、存儲模塊、SOP軟件算法模塊、SOC軟件算法模塊、SOH軟件算模塊都與BMU中央處理器CPU模塊相連，母線電壓HVB及HVP模塊位于母線電流模塊的上方，高壓互鎖模塊位于母線電流模塊的下方，高壓互鎖模塊位于通信Key模塊的上方，冷卻模塊位于通信Key模塊的下方，存儲模塊位于冷卻模塊的下方，SOP軟件算法模塊位于存儲模塊的下方，SOC軟件算法模塊位于SOP軟件算法模塊的下方，SOH軟件算模塊位于SOC軟件算法模塊的下方。

2.一種基于混合動力系統的鈦酸鋰電池BMS的SOP控制方法，其特征在于，其由BMS時鐘控制及中斷服務ISR方法和蓄電池組管理控制單元BMU邏輯控制方法組成，其中：

BMS時鐘控制及中斷服務ISR方法包括以下步驟：

步驟一，ISR模塊中啟動100ms定時中斷，分別記錄兩次單體最大電壓和兩次單體最小電壓出現的時間間隔Tccnt和Tdisccnt；

步驟二，判斷充電SOP水箱模型時間△tcmode是否大于0，△tcmode＝(Vinit-I電流流入△T)/(I電流流出-I電流流入)，Vinit是放電SOP水箱蓄水池模型初始水位量，△T為標定時間；

步驟三，如果△tcmode大于0說明充電水箱蓄水池限流已啟動，在△tcmode時間后充電電流將受到限制，要小于等于充電保護電流Icsave，記錄△tcmode時間到Climit并清零△tcmode以保護當前限流的啟動時間點，如果△tcmode小于等于0則轉步驟六；

步驟四，對Climit時間進行倒計時；

步驟五，如果Climit時間到達，那么打開充電限流標志EnChargeLimit＝1；

步驟六，判斷放電SOP水箱模型時間△tdiscmode是否大于零，△tdiscmode＝(Vinit-I電流流入△T)/(I電流流出-I電流流入)；

步驟七，如果△tdiscmode大于0說明放電SOP水箱蓄水池限流啟動，在△discmode時間后放電電流將被限制為以小于或等于放電保護電流Idiscsave進行放電，記錄△discmode時間到Disclimit并清零△tdiscmode以保護當前放電限流啟動的時間點，如果△tdiscmode小于等于0則轉步驟一；

步驟八，對Disclimit時間倒計時；

步驟九，如果Disclimit時間到，那么使能放電電限流標志EnDischargeLimit＝1，如果Disclimit時間沒到則轉步驟一；

步驟十，ISR模塊中啟動500ms定時中斷，分別為充電和放電記錄60s的時間Tcave和Tdiscave，用于計算單體過壓和單體欠壓出現的頻次；

步驟十一，當60s放電時間Tdiscave到達，計算兩次最小單體電壓出現的周期，并清零Tdiscave，以啟動下次60s時間；

步驟十二，如果兩次最小單體電壓出現的周期小于24且放電SOP水箱模型保護DischargeLimit＝0關閉，那么使能放電SOP水箱模型功率方法SOPdiscmode＝1，并啟動放電回路恢復檢索定時開關Tdis_en＝1和清零檢索標志Dflag＝0，否則SOPdiscmode＝0關閉，轉步驟一；

步驟十三，當60s充電時間Tcave到達，計算兩次最大單體電壓出現的周期，并清零Tcave，以啟動下次60s時間；

步驟十四，如果兩次最大單體電壓出現的周期小于60且充電SOP水箱模型保護ChargeLimit＝0關閉那么使能充電功率方法SOPcmode＝1，并啟動充電回路恢復檢索定時開關Tchg_en＝0和清零檢索標志Cflags＝0，否則SOPcmode＝0關閉，轉步驟一；

步驟十五，ISR模塊中啟動1000ms定時中斷，用于控制溫度采樣頻次；

步驟十六，如果秒鐘計時Tsec到5s，使能標志Tflag＝1以啟動SOP水箱模型狀態監測和溫度監測，每5s進行一次查詢，并清零秒時計數Tsec＝0用于下次定時計數，否則轉步驟一；

步驟十七，ISR模塊中啟動2000ms定時中斷，用于放電及充電的限制以及關閉的恢復檢索；

步驟十八，如果放電限制和關閉恢復檢索標志使能Tdis_en＝1，啟動放電回路恢復檢索計時Tdischarge++，否則轉步驟二十一；

步驟十九，當放電回路檢索計時Tdischarge大于等于150，放電回路恢復檢索使能Dflag＝1，也5分鐘做一次放電回路限制或關閉的恢復檢索；

步驟二十，如果充電限制或關閉恢復檢索標志打開Tchg_en＝1，啟動充電回路恢復檢索計時Tcharge++，否則轉步驟一；

步驟二十一，當充電回路檢索計時Tcharge大于150，充電回路限制或斷開的恢復檢索使能Cflag＝1，也5分鐘做一次充電回路限制或斷開的恢復檢索；

步驟二十二，進入下一次ISR等待；

蓄電池組管理控制單元BMU邏輯控制方法包括以下步驟：

步驟三十，判斷放電水箱蓄水池模型SOPdiscmode是否被啟動，如果沒有被啟動則轉步驟三十二，如果啟動則轉步驟七十九；

步驟三十一，判斷充電水箱蓄水池模型SOPcmode是否被啟動，如果沒有啟動則轉步驟三十二，如果啟動則轉步驟八十三；

步驟三十二，通過溫度控制模塊采集單體電池的溫度并計算出最高電池溫度Tsmp；

步驟三十三，判斷最高電池溫度是否高于45℃，是則轉步驟三十四，否則轉步驟三十五；

步驟三十四，判斷由于溫度過高報警引起的SOP水箱蓄水池模型限流保護開關TempLimit是否使能，如果沒有使能，打開放電和充電SOP水箱蓄水池模型線程控制，轉步驟七十九和步驟八十三，如果使能了則進入步驟三十七；

步驟三十五，放電水箱蓄水池模型和充電水箱蓄水池模型的SOP水箱蓄水池模型保護是否都關閉，如果關閉轉步驟三十六，如果沒有關閉則轉步驟三十七；

步驟三十六，取消溫度過高報警引起的SOP水箱蓄水池模型保護，此時當溫度過高報警，則會引起的充放電SOP水箱蓄水池模型的建立以控制充放電電流；

步驟三十七，通過溫度控制模塊采集單體電池的溫度并計算出最高電池溫度Tsmp，并判斷最高電池溫度Tsmp是否大于上次記錄到的單體最大溫度，是則轉步驟三十八，否則轉步驟三十九；

步驟三十八，把當前采集到的最大單體電池的溫度賦給最大溫度存儲變量Tmax，Tmax＝Tsmp；

步驟三十九，采集電池組最小單體電壓Vsmp和最大單體電壓Vmsmp；

步驟四十，判斷當前最小單體電壓Vsmp小于1.5V或者電池電荷量SOC小于5％，是則轉步驟四十一，否則轉步驟四十五；

步驟四十一，判斷放電回路是否斷開，是則轉步驟四十二，否則轉步驟六十五；

步驟四十二，通知整車控制模塊VCU電池電量已耗光，電池電量將不能繼續供電將斷開放電回路；

步驟四十三，整車響應30s后切斷放電回路電路以保護電池；

步驟四十四，清零放電回路限制或關閉的檢索計數器Tdischarge＝0，并啟動放電回路限制或關閉的檢測定時開關Tdis_en＝1，清零放電回路限制或斷開的恢復檢索標志Dflag＝0，進入步驟六十五；

步驟四十五，電池單體電壓最小值Vmin，判斷是否滿足Vsm≤Vmin＜1.8V嗎，是則轉步驟五十六，否則轉步驟五十二；

步驟四十六，判斷放電回路是否閉合，是則轉步驟四十七，否則轉六十五；

步驟四十七，判斷電池電荷容量SOC是否小于10％，是則轉步驟四十八，否則轉步驟六十五；

步驟四十八，記錄最小電壓值到存儲變量Vmin＝Vsmp；

步驟四十九，記錄兩次最小電壓出現的時間間隔Tdiscgap＝Tdisccnt，并清零Tdisccnt用于記錄下次出現小于或等于當前最小電壓的時間間隔；

步驟五十，判斷Tdiscgap小于10，兩次單體最小電壓出現的時間間隔小于10s，是則轉步驟五十一，否則轉步驟六十五；

步驟五十一，兩次單體最小電壓在小于規定時間內出現頻次計數器DCounter加1，轉步驟六十五；

步驟五十二，如果最大單體電壓大于2.8v或電池電荷量SOC＝100％，是則轉步驟五十三，否則轉步驟五十八；

步驟五十三，判斷充電回路是否閉合，是則轉步驟五十四，否則轉六十五；

步驟五十四，通知整車控制模塊VCU充電已過壓或電池已滿充，將斷開充電回路以保護鈦酸鋰電池組，轉步驟五十六；

步驟五十六，整車響應后切斷充電回路，已確保電池的安全進而保障人和車輛的安全；

步驟五十七，清零充電回路限流或斷開的恢復的檢索計數器值Tcharge＝0，并啟動充電回路限流或斷開的恢復檢測定時開關Tchg_en＝1，清零充電回路限流或斷開的恢復檢索標志Cflag＝0，轉步驟六十五；

步驟五十八，判斷充電回路是否閉合，是則轉步驟五十九，否則轉步驟六十五；

步驟五十九，判斷電池電荷容量SOC是否大于90％，是則轉步驟六十，否則轉步驟六十五；

步驟六十，判斷當前采集到的最大電池電壓Vmsmp和上次記錄的最大單體電壓Vmax是否滿足2.5V＜Vmax≤Vmsmp，是則轉步驟六十一，否則轉步驟六十五；

步驟六十一，記錄最大單體電壓到最大單體電壓存儲變量Vmax＝Vmsmp；

步驟六十二，記錄兩次最大單體電壓出現的時間間隔Tcgap＝Tccnt，并清零Tccnt；

步驟六十三，判斷兩次最大單體電壓出現時間間隔Tcgap是否小于5s，是則轉步驟六十四，否則轉步驟六十五；

步驟六十四，兩次最大單體電壓出現次數計數CCounter加1；

步驟六十五，判斷放電回路檢索標志Dflag是否使能，是則轉步驟六十六，否則轉步驟六十九；

步驟六十六，清零放電回路限流或斷開的恢復的檢查標志Dflag＝0，以等待下一個時間點對放電回路的檢查；

步驟六十七，判斷當前電池電荷容量SOC是否大于15％，是則轉步驟六十八，否這轉步驟六十九；

步驟六十八，關閉放電回路限流或斷開的恢復的檢索使能Tdis_en＝0，取消放電SOP水箱蓄水池模型的保護DischargeLimit＝0，清零以保護放電電流Idiscsave執行限流放電標志EndischargeLimit＝0，放電電流不再受限制；

步驟六十九，判斷充電回路限流或斷開的恢復的檢索標志Cflag是否使能，是則轉步驟七十，否則轉步驟七十三；

步驟七十，清零Cflag＝0，以等待下一個時間點對充電回路恢復正常供電的檢查；

步驟七十一，判斷電池電荷容量是否小于90％，是則轉步驟七十二，否則轉七十三；

步驟七十二，關閉充電限流或斷開的恢復的檢索Tchg_en＝0，取消充電SOP水箱蓄水池模型的保護ChargeLimit＝0，清零以保護充電電流Icsave執行充電的標志EnchargeLimit＝0，充電電流不再受限制；

步驟七十三，判斷溫度采集使能Tflag是否等于1，是則轉步驟七十四，否則轉七十五；

步驟七十四，清零Tflag以供下次溫度采集時間點計時，轉步驟三十；

步驟七十五，判斷充電限流執行標志EnchargeLimit是否使能，是則轉步驟七十六，否則轉步驟七十七；

步驟七十六，限制充電電流要小于或等于充電保護電流Icsave，轉步驟七十七；

步驟七十七，判斷放電限流執行標志EndischargeLimit是否使能，是則轉步驟七十八，否則轉步驟三十九

步驟七十八，電池系統只能以小于或等于保護放電電流Idiscsave的電流放電，轉步驟三十九；

步驟七十九，關閉放電水箱蓄水池模型SOPdiscmode，不使能放電SOP水箱蓄水池模型，以防止主進程的下次干擾；

步驟八十，BMS系統計算此狀態下放電SOP水箱蓄水池模型的SOPdiscmode參數Vmax、計算放電保護電流Idiscsave、計算放電SOP水箱蓄水池模型初始水位量Vinit、計算關鍵時間△tdiscmode；

步驟八十一，打開放電SOP水箱蓄水池模型保護DischargeLimit＝1和由于溫度引起的SOP放電水箱蓄水池的保護TempLimit＝1；

步驟八十二，返回步驟三十二繼續主進行執行；

步驟八十三，關閉充電水箱蓄水池模型SOPcmode，不使能充電SOP水箱蓄水池模型，以防止主進程的下次干擾；

步驟八十四，BMS系統計算此狀態下充電SOP水箱蓄水池模型SOPcmode參數Vmax、計算充電保護電流Icsave、計算充電SOP水箱蓄水池模型初始水位量Vinit、計算關鍵時間△tcmode；

步驟八十五，使能充電SOP水箱蓄水池控制模型保護ChargeLimit＝1和使能由于溫度過高報警引起的SOP充電水箱蓄水池的保護TempLimit＝1；

步驟八十六，返回步驟三十二繼續主進行執行。