一种通过锂电池BMS均衡算法修复的技术和方法与流程

本发明涉及锂电池修复，尤其是一种通过锂电池bms均衡算法修复的技术和方法。

背景技术：

1、退役磷酸铁锂电池模组由多节电芯串联构成，车辆长期使用后电芯自放电速率、老化程度产生差异，各电芯荷电状态逐步偏移、单体压差持续扩大，难以直接应用于储能、低速电动车等梯次利用场景；锂电池bms均衡修复依托电池管理系统采集模组电芯电压、电流、温度运行参数，通过内置算法驱动均衡回路对高soc电芯释能、低soc电芯补能，消除电芯间电量差值，仅依靠软件运算完成一致性修复，无需拆解改动电芯硬件，是退役动力电池梯次修复产线的标准处理工序。

2、现有技术中常规bms均衡设备以单体静态电压差值作为均衡判定标准，磷酸铁锂电池中荷电区间电压平台平缓，端电压对soc变化敏感度低，叠加退役电芯老化带来的单体ocv-soc曲线差异化偏移，仅依靠电压开展均衡仅能实现电芯端电压表面统一，无法消除电芯真实soc离散误差；模组投入储能动态工况运行后，潜藏的soc偏差会不断累积扩大，造成模组一致性快速劣化、可用容量衰减、循环稳定性变差，难以适配梯次电池长期稳定运行的使用需求。

3、因此，亟需一种通过锂电池bms均衡算法修复的技术和方法，来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种锂电池bms均衡算法修复的方法，包括以下步骤：

2、获取待修复退役磷酸铁锂电池模组的实时温度场数据、电芯历史工况数据和模组空间排布参数以得到各单体活性锂损失量和模组内电芯间热传导距离参数，并根据所述各单体活性锂损失量和模组内电芯间热传导距离参数构建各单体的初始老化适配ocv-soc映射模型，并标定热约束均衡功率边界；

3、获取待修复退役磷酸铁锂电池模组中各单体的静置端电压数据与回路总电流数据以得到各单体差分电压特征峰序列，并根据所述各单体差分电压特征峰序列和初始老化适配ocv-soc映射模型获取各单体的模组soc离散度；

4、根据所述模组soc离散度中的单体偏差幅值匹配对应均衡功率与运行时长，结合偏差电芯的空间排布位置确定相邻电芯分时启停顺序，在热约束均衡功率边界的限值内生成相邻电芯分时均衡控制指令，驱动bms均衡回路对各单体执行差异化soc一致性调节并实时采集均衡运行时长数据；

5、根据所述均衡运行时长数据和预设均衡迭代间隔参数生成均衡暂停触发信号以控制停止均衡作业，直至电芯电压达到热稳态后重新采集差分电压特征来迭代校正各单体的初始老化适配ocv-soc映射模型以获取各单体校正后实时soc值；

6、根据各单体的实时soc值与实时温度场数据获取模组单体soc极差和全模组热稳定系数，并根据所述模组单体soc极差与预设修复阈值的比对结果以及全模组热稳定系数与预设安全阈值的比对结果，终止均衡修复并输出修复结果。

7、进一步的，所述获取待修复退役磷酸铁锂电池模组中各单体的静置端电压数据与回路总电流数据以得到各单体差分电压特征峰序列，并根据所述各单体差分电压特征峰序列和初始老化适配ocv-soc映射模型获取各单体的模组soc离散度的步骤，包括：

8、采集待修复退役磷酸铁锂电池模组各单体静置端电压数据与模组回路总电流数据以执行时序对齐和滤波除噪处理，得到模组原始电信号基础数据；

9、根据所述模组原始电信号基础数据进行差分运算处理，得到各单体电压差分数据序列，并根据所述各单体电压差分数据序列提取峰值特征参数，构建得到各单体差分电压特征峰序列；

10、将各单体差分电压特征峰序列与初始老化适配ocv-soc映射模型中的基准特征峰按soc升序一一对应完成峰位对齐，锁定各特征峰对应的soc基准锚点；

11、在相邻两个soc基准锚点之间，基于当前实测静置端电压进行线性插值得到插值soc初值，并引入静置前回路总电流的安时积分修正量对插值soc初值进行校正，得到各单体实时soc数值；

12、根据所述各单体实时soc数值进行离散运算，得到电池模组单体soc离散度参数。

13、进一步的，所述根据所述模组soc离散度中的单体偏差幅值匹配对应均衡功率与运行时长，结合偏差电芯的空间排布位置确定相邻电芯分时启停顺序，在热约束均衡功率边界的限值内生成相邻电芯分时均衡控制指令，驱动bms均衡回路对各单体执行差异化soc一致性调节并实时采集均衡运行时长数据；的步骤，包括：

14、对所述模组soc离散度参数与电池热拓扑结构参数进行归一化预处理得到均衡边界判定基础数据，并根据所述均衡边界判定基础数据标定单体均衡功率约束区间，经温度-功率映射后，得到热拓扑受限均衡功率边界参数；

15、根据所述模组soc离散度参数与热拓扑受限均衡功率边界参数获取得到单体相邻电芯分时均衡配置参数；

16、根据多个所述单体相邻电芯分时均衡配置参数生成对应的相邻电芯分时均衡控制指令，根据相邻电芯分时均衡控制指令驱动bms均衡回路，完成差异化soc一致性调节驱动输出，并在调节过程中同步采集各单体对应的实时均衡运行时长数据。

17、进一步的，根据所述均衡运行时长数据和预设均衡迭代间隔参数生成均衡暂停触发信号以控制停止均衡作业，直至电芯电压达到热稳态后重新采集差分电压特征来迭代校正各单体的初始老化适配ocv-soc映射模型以获取各单体校正后实时soc值的步骤，包括：

18、采集实时均衡运行时长数据与预设均衡迭代间隔参数，经差值与阈值比对后得到均衡迭代判定基础数据，并根据所述均衡迭代判定基础数据进行时长比对判定，生成均衡暂停触发信号；

19、根据所述均衡暂停触发信号关停bms均衡作业，维持电池模组静置状态，持续监测静置过程中的电芯电压波动数据；

20、根据所述电芯电压波动数据判定并锁定电压热稳态状态，采集静置工况下的单体差分电压特征数据，并根据所述单体差分电压特征数据迭代校正初始老化适配ocv-soc映射模型，获取各单体校正后实时soc值。

21、进一步的，所述根据各单体校正后实时soc值与实时温度场数据获取模组单体soc极差和全模组热稳定系数，并根据所述模组单体soc极差与预设修复阈值的比对结果以及全模组热稳定系数与预设安全阈值的比对结果，终止均衡修复并输出修复结果的步骤，包括：

22、采集各单体校正后实时soc值与模组全域实时温度场数据，统一时序并融合多维度信息，得到模组soc与热状态基础数据；

23、根据所述模组soc与热状态基础数据分别进行处理，得到模组单体soc极差参数与全模组热稳定系数；

24、根据所述模组单体soc极差参数与全模组热稳定系数，并通过模组单体soc极差参数与全模组热稳定系数分别对应比对预设修复阈值和预设安全阈值，得到双维度安全达标比对结果；

25、根据所述双维度安全达标比对结果，综合判定模组均衡修复达标且整体热状态安全，得到最终修复判定状态，并根据所述最终修复判定状态终止bms均衡修复作业，并同步输出模组均衡修复结果指令。

26、进一步的，所述根据所述模组soc与热状态基础数据分别进行处理，得到模组单体soc极差参数与全模组热稳定系数的步骤，包括：

27、提取模组soc与热状态基础数据中的各单体实时温度数据与温度点位排布信息，完成坐标绑定与异常滤除，得到模组温度采样基础数据集；

28、根据所述模组温度采样基础数据集进行分析，得到单体最大、最小温差幅值及全域温度标准差，并基于所述全域温度标准差构成模组温度分布特征参数；

29、根据所述模组温度分布特征参数结合所述模组soc与热状态基础数据进行加权融合，得到模组加权热状态指标，并根据所述模组加权热状态指标进行归一化得到表征整体安全状态的全模组热稳定系数。

30、进一步的，本发明还公开了通过锂电池bms均衡算法修复系统，包括：

31、初始标定模块，用于获取待修复退役磷酸铁锂电池模组的实时温度场数据、电芯历史工况数据和模组空间排布参数，计算得到单体活性锂损失量和电芯间热传导距离参数，基于上述参数构建初始老化适配ocv-soc映射模型，并标定热约束均衡功率边界；

32、特征测算模块，用于采集电池模组各单体静置端电压数据与回路总电流数据，处理生成各单体差分电压特征峰序列，结合初始老化适配ocv-soc映射模型运算得到模组单体soc离散度；

33、均衡控制模块，用于根据模组soc离散度与热约束均衡功率边界，生成相邻电芯分时均衡控制指令，驱动bms均衡回路完成单体差异化soc一致性调节，并实时采集均衡运行时长数据；

34、迭代校正模块，用于根据均衡运行时长数据与预设均衡迭代间隔参数生成均衡暂停触发信号，关停均衡作业并静置至电芯热稳态，重新采集差分电压特征迭代校正ocv-soc映射模型，获取各单体校正后实时soc值；

35、结果判定模块，用于根据各单体实时soc值与模组实时温度场数据，计算得到模组soc极差与全模组热稳定系数，通过修复阈值与安全阈值双维度比对，判定并终止均衡修复作业，输出模组修复结果指令。

36、进一步的，所述均衡控制模块包括：

37、均衡运算单元，用于获取模组soc离散度参数与热约束均衡功率边界参数，得到模组均衡工况基础参数；

38、均衡配置单元，用于根据所述模组均衡工况基础参数进行耦合运算，匹配得到各单体相邻电芯分时均衡配置参数；

39、指令生成单元，用于根据所述各单体相邻电芯分时均衡配置参数生成对应的相邻电芯分时均衡控制指令；

40、均衡执行单元，用于根据所述相邻电芯分时均衡控制指令驱动bms均衡回路，完成各单体差异化soc一致性调节作业；

41、时长采集单元，用于实时追踪均衡调节执行进程，采集并记录各单体实时均衡运行时长数据。

42、本技术还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种锂电池bms均衡算法修复的方法的步骤。

43、本技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种锂电池bms均衡算法修复的方法的步骤。

44、本技术的有益效果为：

45、本发明结合电芯历史工况、模组空间排布构建适配单体老化的ocv-soc映射模型，依托差分电压特征峰测算模组soc离散度，耦合soc离散度与热拓扑功率边界实现相邻电芯分时差异化均衡，搭配周期性静置热稳态复测迭代校正映射模型，最后依据soc极差与归一化全模组热稳定系数完成双维度修复达标判定，形成一套完整闭环的退役磷酸铁锂电池bms均衡修复流程，有效解决传统方案soc估算偏差大、同步均衡易产生热堆积、修复后一致性易反弹、判定标准单一的问题，在提升老化电芯soc测算精度、均衡作业安全性与修复效率的同时，提高退役电池模组修复质量与梯次利用安全水平。