一种车载启停电池休眠SOC采集计算方法与流程

一种车载启停电池休眠soc采集计算方法
技术领域
1.本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种车载启停电池休眠soc采集计算方法。


背景技术：

2.蓄电池荷电状态(state ofcharge，soc)是描述蓄电池运行状态的重要参数，其常用电池剩余电量与电池实际容量的比值表示。soc是蓄电池能量管理系统的一项主要检测参数，尤其蓄电池放电时准确soc估计可为蓄电池剩余放电工作时间预测、安全预警、能量均衡控制与健康管理等提供科学依据。
3.传统的12v车载启停电池系统主要由铅酸电池组成，具有体积大，容量低，质量重，不环保，不智能等缺点。针对车载储能、启停电池等领域，随着科技发展和电能需求，由于锂离子电池具备能量密度高、体积小、循环寿命高、自放电率低等优异特性，相应的车载锂电池系统规模逐渐增大，对于电池系统低功耗以及soc高精度的需求也越来越迫切。但现有的车载锂电池启停系统在计算soc时存在休眠耗电不准的问题，长期休眠状态下不计算bms本身的功耗，只使用ocv(open circuit voltage，开路电压)来判断soc状态，使唤醒状态下的soc存在高度不准的情况；而且现有的唤醒指令包含通讯、电流、电压等信息，容易造成电池长期唤醒，导致电池电芯亏电，影响电池的使用寿命。


技术实现要素：

4.本发明的目的旨在克服现有技术的缺陷，提供一种车载启停电池休眠soc采集计算方法，不仅可以有效提高车载锂电池系统的稳定性、可靠性、安全性，同时提高了soc的采集精度，对促进锂电池管理系统的成熟和发展起着积极作用。
5.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种车载启停电池休眠soc采集计算方法，所述方法包括：
6.vcu下发唤醒指令，车载启停电池系统被唤醒，获取afe模块和mcu模块正常工作状态下的平均电流；
7.vcu停止下发唤醒指令，车载启停电池系统进入休眠状态，获取afe模块和mcu模块休眠状态下的平均电流；
8.休眠状态下，以第一预设周期时长唤醒afe模块，在唤醒时间段内，通过afe模块采集主回路上的平均电流；
9.休眠状态下，以第二预设周期时长唤醒mcu模块，根据获取到的所述afe模块和mcu模块正常工作状态下的平均电流、所述afe模块和mcu模块休眠状态下的平均电流以及所述主回路上的平均电流，计算车载启停电池系统在系统周期性休眠时间内消耗的总安时；
10.每隔一个系统周期性休眠时间段，通过mcu模块将上一个系统周期性休眠时间段内的总安时进行安时积分并反馈到soc中，修正相应的soc。
11.本发明的进一步设置为，所述系统周期性休眠时间为第二预设周期时长。
12.本发明的进一步设置为，所述休眠状态下，以第二预设周期时长唤醒mcu模块，根
据获取到的所述afe模块和mcu模块正常工作状态下的平均电流、所述afe模块和mcu模块休眠状态下的平均电流以及所述主回路上的平均电流，计算车载启停电池系统在系统周期性休眠时间内消耗的总安时，具体包括：
13.在唤醒时间段内，根据获取到的所述afe模块和mcu模块正常状态下的平均电流，按照第一预设公式获取afe模块和mcu模块正常工作状态下的平均安时i
n
；
14.在休眠时间段内，根据获取到的所述afe模块和mcu模块休眠状态下的平均电流，按照第二预设公式获取afe模块和mcu模块休眠状态下的平均安时i
d
；
15.根据获取到的i
n
和i
d
以及所述主回路上的平均电流，按照第三预设公式计算系统周期性休眠时间内afe模块、mcu模块和主回路上平均消耗的总安时i
ah
。
16.本发明的进一步设置为，所述第一预设公式为：i
n
＝t2*i1*t3/t1 t4*i2，其中t1为第一预设周期时长，t2为第一预设周期时长内afe模块的唤醒时长，t3为第二预设周期时长，t4为第二预设周期时长内mcu模块的唤醒时长，i1为afe模块正常工作状态下的平均电流，i2为mcu模块正常工作状态下的平均电流。
17.本发明的进一步设置为，所述第二预设公式为：i
d
＝(t1‑
t2)*i3*t3/t1 (t3‑
t4)*i4，其中i3为afe模块休眠状态下的平均电流，i4为mcu模块休眠状态下的平均电流。
18.本发明的进一步设置为，所述第三预设公式为：i
ah
＝i
n
i
d
i*t3，其中i为主回路上的平均电流。
19.本发明的进一步设置为，所述车载启停电池系统包括sbc模块、afe模块、mcu模块以及lin/can电路，所述车载启停电池系统设置为从机模式，所述sbc模块的一端与电池连接，另一端与外部输入连接，所述sbc模块分别与所述afe模块、所述mcu模块以及所述lin/can电路连接，用于对所述afe模块、所述mcu模块以及所述lin/can电路供电，所述mcu模块与所述afe模块通讯连接，所述mcu模块与所述lin/can电路通讯连接，所述lin/can电路与所述vcu的通讯电路连接。
20.本发明的有益效果是：
21.1、车载启停电池系统休眠时，主要元器件afe模块和mcu模块进入休眠工作模式，降低系统休眠状态下的功耗，提高系统的稳定性和实用性，vcu下发的lin/can唤醒指令只来源于通讯特定唤醒帧，不会出现电池长期唤醒的情况，可以有效避免电池电芯亏电。
22.2、休眠状态下，令afe模块周期性唤醒采集主回路上的电流，mcu模块周期性唤醒计算afe模块和mcu模块休眠和唤醒期间的平均安时，并计算主回路的平均安时，通过公式计算安时数，进行安时积分反馈到soc计算中，使休眠状态下的soc依然保持较高精度，提高了系统的稳定性和智能性。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1是本发明一种车载启停电池休眠soc采集计算方法实施例一的流程示意图；
25.图2是本发明一种车载启停电池休眠soc采集计算方法实施例二的流程示意图；
26.图3是本发明一种车载启停电池系统的结构示意图；
27.图4是本发明一种车载启停电池系统afe模块和mcu模块唤醒周期示意图。
28.图中，100、sbc模块；200、afe模块；300、mcu模块；400、lin/can电路；500、电池；600、外部输入。
具体实施方式
29.下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.参见图1，在本实施例中，一种车载启停电池休眠soc采集计算方法，具体包括以下步骤：
31.s1：vcu下发唤醒指令，车载启停电池系统被唤醒，获取afe模块和mcu模块正常工作状态下的平均电流；
32.s2：vcu停止下发唤醒指令，车载启停电池系统进入休眠状态，获取afe模块和mcu模块休眠状态下的平均电流；
33.s3：休眠状态下，以第一预设周期时长唤醒afe模块，在唤醒时间段内，通过afe模块采集主回路上的平均电流；
34.s4：休眠状态下，以第二预设周期时长唤醒mcu模块，根据获取到的afe模块和mcu模块正常工作状态下的平均电流、afe模块和mcu模块休眠状态下的平均电流以及主回路上的平均电流，计算车载启停电池系统在系统周期性休眠时间内消耗的总安时；
35.s5：每隔一个系统周期性休眠时间段，通过mcu模块将上一个系统周期性休眠时间段内的总安时进行安时积分并反馈到soc中，修正相应的soc。
36.当vcu下发lin/can唤醒指令时，车载启停电池系统被唤醒，afe模块和mcu模块进入正常工作状态，获取afe模块和mcu模块正常工作状态下的平均电流i1、i2，在本实施例中，唤醒指令来源于通讯特定唤醒帧，与传统的包含电流和电压等信息的唤醒指令相比，不易造成电池长期唤醒，可以有效避免电池电芯亏电。在车载启停锂电池长期储存或停车状态下时，vcu停止下发lin/can唤醒指令，车载启停电池系统处于休眠状态，休眠状态下主要耗能元器件afe模块和mcu模块进入低功耗模式，降低系统休眠状态下的功耗，提高系统的稳定性和实用性，与此同时获取afe模块和mcu模块休眠状态下的平均电流i3、i4。休眠状态下，令afe模块周期性唤醒采集主回路上的平均电流i，令mcu模块周期性唤醒计算系统周期性休眠时间内消耗的总安时，再通过安时积分反馈到soc中，使休眠状态下的soc依然保持较高精度，提高系统的稳定性和智能性。安时积分是常用的soc估计方法，与传统的soc估算方法开路电压法、内阻法、神经网络和卡尔曼滤波法相比，安时积分简单有效，使用休眠期间不断采集的平均功耗进行安时积分来判断soc值，从而提高soc的精确度。具体的，所述系统周期性休眠时间为第二预设周期时长。
37.参见图2，基于上述第一实施例，本实施例提出的车载启停电池休眠soc采集计算方法中，步骤s4具体包括：
38.s41：在唤醒时间段内，根据获取到的afe模块和mcu模块正常状态下的平均电流
i1、i2，按照第一预设公式获取afe模块和mcu模块正常工作状态下的平均安时i
n
；
39.s42：在休眠时间段内，根据获取到的afe模块和mcu模块休眠状态下的平均电流i3、i4，按照第二预设公式获取afe模块和mcu模块休眠状态下的平均安时i
d
；
40.s43：根据获取到的i
n
和i
d
以及所述主回路上的平均电流i，按照第三预设公式计算系统周期性休眠时间内afe模块、mcu模块和主回路上平均消耗的总安时i
ah
。
41.需要说明的是，图4为本发明车载启停电池系统afe模块和mcu模块唤醒周期示意图，设定第一预设周期时长为t1，休眠状态下，afe模块以周期时长t1唤醒，其中唤醒时长为t2，在t2时间段内，通过afe模块采集主回路上的平均电流i(i根据电流方法取 或者
‑
，放电为 ，充电为
‑
)；设定第二预设周期时长为t3，休眠状态下，mcu模块以周期时长t3唤醒，其中唤醒时长为t4，在t4时间段内，根据获取到的afe模块和mcu模块正常状态下的平均电流i1、i2，按照第一预设公式i
n
＝t2*i1*t3/t1 t4*i2计算afe模块和mcu模块正常工作状态下的平均安时i
n
；根据获取到的afe模块和mcu模块休眠状态下的平均电流i3、i4，按照第二预设公式i
d
＝(t1‑
t2)*i3*t3/t1 (t3‑
t4)*i4计算t3时间段内休眠状态下afe模块和mcu模块的平均安时i
d
；根据计算得到的i
n
和i
d
以及主回路上的平均电流i，按照第三预设公式i
ah
＝i
n
i
d
i*t3计算t3时间段内afe模块、mcu模块和主回路上平均消耗的总安时i
ah
；每隔一个唤醒周期时长t3，mcu模块将上一个t3时间段的总安时i
ah
进行安时积分，并反馈到soc计算中，修正相应的soc值，保持soc高精度的特性。
42.参见图3，本发明的车载启停电池系统包括sbc模块100、afe模块200、mcu模块300以及lin/can电路400，车载启停电池系统设置为从机模式，sbc模块100的一端与电池500连接，另一端与外部输入600连接，sbc模块100分别与afe模块200、mcu模块300以及lin/can电路400连接，用于对afe模块200、mcu模块300以及lin/can电路400供电，mcu模块300与afe模块200通讯连接，mcu模块300与lin/can电路400通讯连接，lin/can电路400与vcu的通讯电路连接。车载启停电池系统设为从机模式，其lin/can电路400连接vcu的通讯电路，实现与vcu之间的数据传输，接收vcu下发的lin/can唤醒指令。sbc(system basis chip，系统基础芯片)模块，内部高度集成了电源和通信功能，afe模块200、mcu模块300以及lin/can电路400均由sbc模块100供电。afe模块200是一个高度集成的模拟前端，可以实现对电池的监视、控制与保护，监视是指其利用自身的adc模块采集电池运行中的电流、电压和温度；控制是指其与电池平衡驱动模块连接，通过控制该模块实现对电池包内各个电池电压的均衡；保护是指其具有过流放电、短路放电、过压与低压保护功能。