一种动力电池包电压极值的采集方法、系统及电动汽车与流程

1.本发明属于动力电池技术领域，具体涉及一种动力电池包电压极值的采集方法、系统及电动汽车。


背景技术：

2.动力电池的电芯电压、温度、电流等关键信息与电池包的当前工作状态以及能量管理、电池健康管理等方面紧密相关。及时，快速且同步地获取各个关键信息是电池管理技术提升的要点。比如快速的获取到电池包内最低电压信息，就能及时地防止电池过放；同步地获取电压和电流信息，就能准确评估当前功率使用状况。在动力电池荷电状态估算中，最关键的参数是最高电压和最低电压，在电池电量快耗尽或者快充满的工况下，最高最低电压(极值电压)就决定了电池包soc。
3.现有技术中，一般是在获取当前所有的电芯数据后，再根据统计结果算出最高最低电压，这种方法是十分低效的，具有延时性，而为了快速获取极值电压，只能提高采样板的工作频率，这又会增加系统功耗。


技术实现要素：

4.本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种动力电池包电压极值的采集方法、系统及电动汽车，以解决现有的同步方法低效、延时或功耗大的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种动力电池包电压极值的采集方法，所述电压极值包括电压最大值和电压最小值，包括：
6.步骤s1，接收电压极值采集命令；
7.步骤s2，采集目标电芯的电压最大值和电压最小值，并发送至电池管理系统主板，其中，所述目标电芯为上一次采集时标记的电压最大值所对应的电芯和电压最小值所对应的电芯；
8.步骤s3，采集动力电池包内其他电芯的电压值并发送至电池管理系统主板；
9.步骤s4，比较采集到的所有电芯的电压值大小，并将电压最大值所对应的电芯和电压最小值所对应的电芯进行标记作为下一次电压极值采集的目标电芯。
10.进一步地，所述步骤s4中，若电压最大值所对应的电芯数目有两个以上，则比较电压最大值所对应的所有电芯的历史电压变化率，以变化率最大的电芯作为电压最大值目标电芯。
11.进一步地，所述步骤s4中，若电压最小值所对应的电芯数目有两个以上，则比较电压最小值所对应的所有电芯的历史电压变化率，以变化率最大的电芯作为电压最小值目标电芯。
12.进一步地，所述电压极值采集命令通过电池管理系统主板的硬线信号触发。
13.一种动力电池包电压极值的采集系统，所述电压极值包括电压最大值和电压最小值，包括通过硬线连接的电芯电压采样板和电池管理系统主板；
14.所述电芯电压采样板用于在接收到所述电池管理系统主板发送的电压极值采集命令时，采集目标电芯的电压最大值和电压最小值，并发送至所述电池管理系统主板，其中，所述目标电芯为上一次采集时标记的电压最大值所对应的电芯和电压最小值所对应的电芯；还用于在发送电压最大值和电压最小值至所述电池管理系统主板后，采集动力电池包内其他电芯的电压值并发送至所述电池管理系统主板；
15.所述电池管理系统主板用于比较所述电芯电压采样板采集到的所有电芯的电压值大小，并将电压最大值所对应的电芯和电压最小值所对应的电芯进行标记，作为下一次电压极值采集的目标电芯。
16.进一步地，所述电池管理系统主板还用于在电压最大值所对应的电芯数目有两个以上时，进一步比较电压最大值所对应的所有电芯的历史电压变化率，以变化率最大的电芯作为电压最大值目标电芯。
17.进一步地，所述电池管理系统主板还用于在电压最小值所对应的电芯数目有两个以上时，进一步比较电压最小值所对应的所有电芯的历史电压变化率，以变化率最大的电芯作为电压最小值目标电芯。
18.一种电动汽车，包括动力电池包电压极值的采集系统，所述电压极值包括电压最大值和电压最小值，所述采集系统包括通过硬线连接的电芯电压采样板和电池管理系统主板；
19.所述电芯电压采样板用于在接收到所述电池管理系统主板发送的电压极值采集命令时，采集目标电芯的电压最大值和电压最小值，并发送至所述电池管理系统主板，其中，所述目标电芯为上一次采集时标记的电压最大值所对应的电芯和电压最小值所对应的电芯；还用于在发送电压最大值和电压最小值至所述电池管理系统主板后，采集动力电池包内其他电芯的电压值并发送至所述电池管理系统主板；
20.所述电池管理系统主板用于比较所述电芯电压采样板采集到的所有电芯的电压值大小，并将电压最大值所对应的电芯和电压最小值所对应的电芯进行标记，作为下一次电压极值采集的目标电芯。
21.进一步地，所述电池管理系统主板还用于在电压最大值所对应的电芯数目有两个以上时，进一步比较电压最大值所对应的所有电芯的历史电压变化率，以变化率最大的电芯作为电压最大值目标电芯。
22.进一步地，所述电池管理系统主板还用于在电压最小值所对应的电芯数目有两个以上时，进一步比较电压最小值所对应的所有电芯的历史电压变化率，以变化率最大的电芯作为电压最小值目标电芯。
23.实施本发明实施例，具有如下有益效果：通过上述说明可知，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明在接收电压极值采集命令后，直接采集上一次采集时标记的电压最大值和电压最小值所对应的电芯，并将采集到的电压最大值和电压最小值发送至主板，无需做过多计算处理，主板能够快速获取电压极值数据，电压极值数据与其他数据(电流、总电压、温度等)同步性更好。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术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。
25.图1为本发明实施例一一种动力电池包电压极值的采集方法的流程图。
26.图2为本发明实施例二、三较佳的动力电池包电压极值的采集方法的流程图。
具体实施方式
27.以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。
28.请参照图1所示，本发明实施例一提供了一种动力电池包电压极值的采集方法，其中，电压极值包括电压最大值和电压最小值，具体包括：
29.步骤s101，接收电压极值采集命令。
30.具体地，本发明优选通过主板的硬线指令信号触发电压极值采集命令，可以避免软件同步带来的任务调度、通信延时等引发的迟滞，无法在获取到温度、总电压、电流等关键信息后同步获取到电压极值信息。
31.步骤s102，快速采集，采集目标电芯的电压最大值(pmax)和电压最小值(pmin)，并发送至电池管理系统主板，其中，所述目标电芯为上一次采集时标记的电压最大值所对应的电芯和电压最小值所对应的电芯。
32.由于电流、总电压、温度的采样点较少，因此对应的采样板可以第一时间采集、转换完成并能在第一个数据包即可发送完毕，无需特殊处理。对于电压采样，目前主流动力电池，电池包中的电芯多达100串，由于电芯串数多，需要多个电池采样芯片(analog front end，afe,采样通道在12或14串)配合使用才能将电池包内全部电芯电压采集完，对于每个afe，采集转换完成后，必须通过串行的传输方式将其获取的电压值传输至通信总线，而又由于电压精度要求高，假定一个电压数据结果为32bit需要传输时间t，如果全部传输完需要12个32bit，耗时12t，如果有n个afe协同工作，则传输完成所有数据至少需要12*n*32bit的传输时间，最先发送出去的电压数据与最后一个发送出去的电压数据相差了12*n倍。但是如果每个afe只快速获取max和min两个值，则相对于完整的12通道12个电压数据来说数据量压缩至1/6，总体时间也压缩至1/6，亦即同步性上提高了6倍。
33.因此，本发明中，在接收电压极值采集命令后，直接采集目标电芯的电压值，并将其发送至主板，其中，所述目标电芯为上一次采集时标记的电压最大值和电压最小值所对应的电芯，即最理想的情况是，上一次采集时标记的电压最大值和电压最小值所对应的电芯分别只有一个，采集两个电芯的电压数据后直接发送至主板，无需做过多计算处理，主板能够快速获取电压极值数据，电压极值数据与其他数据(电流、总电压、温度等)同步性更好。
34.步骤s103，完整采集，采集动力电池包内其他电芯的电压值并发送至电池管理系统主板。
35.步骤s104，电压值比较：比较采集到的所有电芯的电压值大小，并将电压最大值所对应的电芯和电压最小值所对应的电芯进行标记作为下一次电压极值采集的目标电芯。
36.具体地，快速采集完成后，进行完整的采集，即采集剩余所有电芯的电压值，然后与快速采集得到的电压极值pmax和pmin进行比较，pmax和pmin仍然分别是所有电压值中的
最大电压值和最小电压值，则将本次采集的目标电芯进行标记作为下一次电压极值采集的目标电芯。
37.本实施例中，在接收电压极值采集命令后，直接采集上一次采集时标记的电压最大值和电压最小值所对应的电芯，并将采集到的电压最大值和电压最小值发送至主板，无需做过多计算处理，主板能够快速获取电压极值数据，电压极值数据与其他数据(电流、总电压、温度等)同步性更好。
38.进一步地，通过完整采集后，对于其他电芯中电压最大值p1和电压最小值p2，有可能会出现pmax≤p1，或者pmin≥p2，此时需分情况进行处理。
39.本发明实施例二提供的同步获取动力电池包电压极值的方法参考图2，包括步骤s201-步骤s206。其中，步骤s201-步骤s203同步骤s101-步骤s103，不再赘述。
40.步骤s204，电压值比较：比较采集到的所有电芯的电压值大小，当pmax＜p1时，p1是所有电芯中电压值最大的，则需要更新最大值目标电芯。进入步骤s205，当pmax＝p1，则进入步骤s305。
41.步骤s205，对p1对应的电芯进行标记，以更新电压最大值目标电芯，作为下一次电压极值采集的快速采集步骤优先进行采集的电芯。
42.步骤s305，当pmax＝p1，存在电压最大值对应2个以上的电芯，将电压最大值对应的电芯(包括p1和pmax)全部进行标记，作为下一次采集的电压最大值目标电芯。
43.本发明实施例三提供的同步获取动力电池包电压极值的方法进一步参考图2，前面的步骤同实施例二步骤s201-s203，pmin＞p2时，p2是所有电芯中电压值最小的，则需要更新电压最小值目标电芯，进入步骤s405，当pmin＝p2，则进入步骤s505。
44.步骤s405，对p2对应的电芯进行标记，以更新电压最小值目标电芯，作为下一次电压极值采集的快速采集步骤优先进行采集的电芯。
45.步骤s505，当pmin＝p2，存在电压最小值对应2个以上的电芯，此种情况下，将电压最小值对应的电芯(包括p2和pmin)全部进行标记，作为下一次采集的电压最大值目标电芯
46.本实施例中，在接收电压极值采集命令后，直接采集上一次采集时标记的电压最大值和电压最小值所对应的电芯，并将采集到的电压最大值和电压最小值发送至主板，无需做过多计算处理，主板能够快速获取电压极值数据，电压极值数据与其他数据(电流、总电压、温度等)同步性更好。
47.优选的，基于实施例二和三，目标电芯可能存在多个，本发明实施例四提供的同步获取动力电池包电压极值的方法，在快速采集的步骤之前，还可以包括：
48.步骤s6011，获取两种电压极值分别对应的目标电芯数目；判断目标电芯数目是否大于等于2，若是则进入步骤s6012，否则直接进入步骤s202。
49.步骤s6012，比较同一电压极值对应的多个电芯的历史电压变化率，即比较电压最大值(或电压最小值)对应的多个目标电芯的历史电压变化率，以变化率最大的电芯作为电压最大值(或电压最小值)目标电芯，然后进入后面的快速采集步骤。
50.处于不同寿命阶段的电芯，在充放电过程中，健康的电芯电压上升速率慢于健康状态差的电芯；放电过程中，健康的电芯电压下降速率慢于健康状态差的电芯。典型的soc估算中，电压max和min就决定了这个电池包的容量大小，当前容量多少。因此根据历史趋势监控电芯的最大值或者极值中变化率最大的电芯即能快速锁定电压最大值目标电芯和电
压最小值目标电芯。
51.相应于本发明实施例一提供的动力电池包电压极值的采集方法，本发明实施例五还提供了一种动力电池包电压极值的采集系统，所述电压极值包括电压最大值和电压最小值，采集系统包括通过硬线连接的电芯电压采样板和电池管理系统主板。
52.所述电芯电压采样板用于在接收到所述电池管理系统主板发送的电压极值采集命令时，采集目标电芯的电压最大值和电压最小值，并发送至所述电池管理系统主板，其中，所述目标电芯为上一次采集时标记的电压最大值所对应的电芯和电压最小值所对应的电芯；还用于在发送电压最大值和电压最小值至所述电池管理系统主板后，采集动力电池包内其他电芯的电压值并发送至所述电池管理系统主板。
53.所述电池管理系统主板用于比较所述电芯电压采样板采集到的所有电芯的电压值大小，并将电压最大值所对应的电芯和电压最小值所对应的电芯进行标记，作为下一次电压极值采集的目标电芯。
54.进一步地，所述电池管理系统主板还用于在电压最大值所对应的电芯数目有两个以上时，进一步比较电压最大值所对应的所有电芯的历史电压变化率，以变化率最大的电芯作为电压最大值目标电芯。
55.进一步地，所述电池管理系统主板还用于在电压最小值所对应的电芯数目有两个以上时，进一步比较电压最小值所对应的所有电芯的历史电压变化率，以变化率最大的电芯作为电压最小值目标电芯。
56.有关本实施例动力电池包电压极值的采集系统的工作原理和过程，参见前述本发明实施例一的说明，此处不再赘述。
57.相应于本发明实施例五提供的动力电池包电压极值的采集系统，本发明实施例五还提供了一种电动汽车，包括动力电池包电压极值的采集系统，所述电压极值包括电压最大值和电压最小值，所述采集系统包括通过硬线连接的电芯电压采样板和电池管理系统主板。
58.所述电芯电压采样板用于在接收到所述电池管理系统主板发送的电压极值采集命令时，采集目标电芯的电压最大值和电压最小值，并发送至所述电池管理系统主板，其中，所述目标电芯为上一次采集时标记的电压最大值所对应的电芯和电压最小值所对应的电芯；还用于在发送电压最大值和电压最小值至所述电池管理系统主板后，采集动力电池包内其他电芯的电压值并发送至所述电池管理系统主板。
59.所述电池管理系统主板用于比较所述电芯电压采样板采集到的所有电芯的电压值大小，并将电压最大值所对应的电芯和电压最小值所对应的电芯进行标记，作为下一次电压极值采集的目标电芯。
60.进一步地，所述电池管理系统主板还用于在电压最大值所对应的电芯数目有两个以上时，进一步比较电压最大值所对应的所有电芯的历史电压变化率，以变化率最大的电芯作为电压最大值目标电芯。
61.进一步地，所述电池管理系统主板还用于在电压最小值所对应的电芯数目有两个以上时，进一步比较电压最小值所对应的所有电芯的历史电压变化率，以变化率最大的电芯作为电压最小值目标电芯。
62.有关本实施例电动汽车的工作原理和过程，参见前述本发明实施例一的说明，此
处不再赘述。
63.以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。