电池组存储数据同步方法技术

本发明专利技术涉及一种电池组存储数据同步方法，在不同延迟修正时间下，线性插值出新的平均电压和电流，进而得到电池差异电压，以所需内阻差异样本个数对记录时间进行递进平均划分后，利用电池差异电压和电流组成的数组进行奇异值分解计算，得到每个划分区域内的电池内阻差异，再对这些内阻差异值进行平均绝对差分计算（MAD）。在预设的延迟修正时间范围内，找出不同延时修正时间下的最小内阻差异MAD值，其所对应的延迟修正时间作为最优的延迟修正时间。通过延迟修正时间对单体电压的记录时间进行校准，校准后的数据可满足电池模型参数辨识、状态估计、故障诊断等研究计算的精度要求。为精准的计算电池内阻差异垫定了基础；提高了评价精准度。

Battery storage data synchronization method

The invention relates to a synchronization method for battery storage data in different time delay correction, linear interpolation of average voltage and current of the new, and then get the battery voltage difference, with the required number of samples of different internal resistance of progressive average division of the recording time, the singular value decomposition is calculated by using the difference between the voltage and power pool array the current composition of the internal resistance of the battery between each divided area within, then the resistance difference on average absolute difference calculation (MAD). In the preset delay correction time range, the minimum internal resistance difference MAD value under different delay correction time is found, and the corresponding delay correction time is used as the optimal delay correction time. The recording time of the individual voltage is calibrated by delaying the correction time, and the calibrated data can meet the requirements of the calculation accuracy of the model parameters identification, state estimation and fault diagnosis of the battery model. For accurate calculation of battery internal resistance difference, laying the foundation, improve the evaluation accuracy.

【技术实现步骤摘要】
电池组存储数据同步方法
本专利技术涉及一种电动汽车电池管理技术，特别涉及一种电池组存储数据同步方法。
技术介绍
为了改善大气环境，保障我国能源安全，提高我国汽车行业竞争力，国家和地方政府都对电动汽车出台了相关扶持政策，电动汽车市场显现出了勃勃生机。电池组作为电动汽车的动力源，一般是由十几个或者几十个电芯组成一个电池模组，十几个电池模组再组成电池组。电池组必须配有电池管理系统(BMS)来保证这些电池的高效和安全的工作，BMS又分为很多种，其中模块式BMS是目前厂家普遍采用的一种形式，如图1所示常见BMS结构图，BMS中的各个组成部分一般用线束连接，之间的信息通讯一般采用CAN总线网络技术。一般有一个主控制器作为控制中心负责整个电池组的管理工作，同时与整车控制器(VCU)进行信息交互。有一个电表负责电池组总电压和电流的采集工作，每个电池模组都有一个子控制器进行管理，进行单体电压的采集等操作，因为电流、总电压的信息比较重要，所以采集的频率要比单体电压要高好几倍(一般情况下是5倍)。还有一个数据记录器不间断的存储各子控制器和电表采集上来的电池状态信息，主要包括各单体电压、总电压、电流以及时间。数据记录器存储的数据将会用来进行电池模型参数辨识、状态估计、故障诊断等研究计算，这些工作对电池组的安全和BMS的高效管理具有重要意义。在CAN总线网络中，当主控制器发出电流，总电压和单体电压的采集命令后，电表和各子控制器可以同时接收到命令消息。电表会立即采集电池组的总电压和电流，各子控制器也会同时立即采集下属各电池单体的电压。总电压和电流信息较少，可以放在一个CAN消息里面传输，而且因为电流信息较为重要，CAN消息的优先级也较高，故装有总电压和电流的CAN消息可以立即被数据记录器接收并将存储。但是由于下面所述的几种原因，单体电压不能与总电压、电流一起同时被接收存储：1.由于电池单体数量较大，子控制器采集完所有单体电压也需要一定时间。2.一个子控制器采集下属所有单体的电压，需要放入多条CAN消息内才能完全传输出去，数据记录器是需要一条条接收的，这会导致单体电压在传递过程中出现延迟。3.因为BMS中有多个子控制器，数据记录器需要挨个对子控制器的消息进行接收，即每个子控制器的消息需要等待系统的调度才能发出，这样会导致单体电压信息的延迟。4.如果采用目前兴起的无线(3G或4G)方式的云端存储，主控制器发送命令后云端存储接收的时间可能会有更大的延时。单体电压信号的延迟导致不能与电流、总电压同时被记录下来，即各单体电压与电流、总电压会产生异步，如图2所示BMS存储数据异步现象示意图，因为电流和总电压可以放在一个CAN消息中，所以是同步的。将总电压除以电池单体个数得到单体电压，观察所有单体电压与平均电压的异步现象可以清晰的体会到单体电压与电流、总电压的异步现象。异步严重时，甚至会出现某单体在放电时电压却在上升的现象，而实际上电压的上升是由于先前的充电导致的。那么在对电池模型参数辨识、状态估计、故障诊断等研究计算时，单体电压和电流异步则会导致运算出错误的结果。例如，如果各单体电压不同步，单体电压在同一时刻的差异也就不可信，那么单体一致性就无从谈起，BMS也就无法有效实现电池的均衡管理。因此需有一种能够对BMS中存储的数据进行离线同步的方法。
技术实现思路
本专利技术是针对在一般的电动汽车电池管理系统中，数据记录器存储的单体电压、电流、总电压会有一定的异步，对后续数据处理产生影响的问题，提出了一种电池组存储数据同步方法，同一电池单体在不同记录时刻的延迟也是有差异的，但是BMS中CAN通信和记录系统稳定后，电流和单体电压的异步就会变得很稳定，即在不同记录时刻的延迟就会变得几乎没有差异。所以找到全局的延时就可以修正异步的数据，提高后续数据评价的精准度。本专利技术的技术方案为：一种电池组存储数据同步方法，选定电池管理系统中数据存储器内的同一时间段电流值、总电压值及单体电池电压值，设定不同延迟修正时间，将电池组电流的记录时间都加上延迟修正时间t获得新的记录时间，在新的记录时间上，线性插值出新的电流和平均电压，将单体电压与平均电压相减得到电池单体差异电压，以所需内阻差异样本个数对记录时间进行递进平均划分后，利用电池差异电压和电流组成的数组进行奇异值分解计算，得到每个划分区域内的电池内阻差异，再对这些内阻差异值进行平均绝对差分MAD计算，在预设的延迟修正时间范围内，找出不同延时修正时间下的最小内阻差异MAD值，其所对应的延迟修正时间作为最优的延迟修正时间，通过延迟修正时间对单体电压的记录时间进行校准。所述电池组存储数据同步方法，计算每个电池单体的内阻差异△Rk具体步骤如下：1)将记录时间进行递进平均划分：设定每个样本中记录时间点的数量n，n的取值根据实际情况设定，一般设为50或100；若记录时间内有x个记录点，将记录时间划分为i＝x-n+1份为，那么划分结果为：1～n，2～n+1，……，x-n～～x-1，x-n+1～x；2)计算每个划分时间段内的内阻差异值：对由电池单体差异电压uk和线性插值出的电流Ak构成的数组[Akuk]进行奇异值分解如下计算，[Akuk]＝U∑V*其中,U是酉矩阵，∑是一个在对角线上都是非负实数的矩阵，V*是酉矩阵的共轭转置，k代表划分后的记录时间段序号，k∈[1,i],kT代表第k次采样时刻，I(kT)是第k次记录的电流，U(kT)是第k次记录的单体电压，ΔU(k)代表第k次记录数据得到的电池单体差异电压，将获得的数组V的最后一列数v1,n+1,…,vn，n+1进行如下求解可得到第k个划分时间段的内阻差异△Rk，开路电压差异△Ek，所述内阻差异MAD值计算公式如下：其中，△R为内阻差异，i为记录时间划分数。本专利技术的有益效果在于：本专利技术电池组存储数据同步方法，该方法能够对电池组存储数据进行同步处理，有效降低单体电压与电流、总电压之间的异步。提高BMS的状态估计、故障诊断等功能的准确实现，保障电池组的安全；可以对电池管理系统中的海量存储数据进行操作，能对实车运行的所有单体电压、电流、总电压等数据进行分析计算；由于对记录时间进行了递进平均划分，使得几乎所有记录点的电池差异电压和电流参与到内阻差异的最小二乘估计中，为精准的计算电池内阻差异(单体内阻与平均内阻的差异)垫定了基础；运用了平均绝对差分(MAD)值来评价电池内阻差异的波动，提高了评价精准度；该方法适用于各种电池组的存储数据。附图说明图1为常见BMS结构图图；图2为BMS存储数据异步现象示意图；图3为本专利技术平均绝对差分值寻优过程示意图；图4为本专利技术一维搜索结果示意图；图5为本专利技术某电池组104个电池单体的最优延迟修正时间示意图；图6为本专利技术电池管理系统存储数据同步处理后效果图。具体实施方式本专利技术电池组存储数据同步方法：在不同延迟修正时间下，线性插值出新的平均电压和电流，进而得到电池差异电压，以所需内阻差异样本个数对记录时间进行递进平均划分后，利用电池差异电压和电流组成的数组进行奇异值分解计算，得到每个划分区域内的电池内阻差异，再对这些内阻差异值进行平均绝对差分计算(MAD)。在预设的延迟修正时间范围内，找出不同延时修正时间下的最小内阻差异MAD值，其所对应的延迟修正时间作为最优的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池组存储数据同步方法，其特征在于，选定电池管理系统中数据存储器内的同一时间段电流值、总电压值及单体电池电压值，设定不同延迟修正时间，将电池组电流的记录时间都加上延迟修正时间t获得新的记录时间，在新的记录时间上，线性插值出新的电流和平均电压，将单体电压与平均电压相减得到电池单体差异电压，以所需内阻差异样本个数对记录时间进行递进平均划分后，利用电池差异电压和电流进行奇异值分解计算，得到每个划分区域内的电池内阻差异，再对这些内阻差异值进行平均绝对差分MAD计算，在预设的延迟修正时间范围内，找出不同延时修正时间下的最小内阻差异MAD值，其所对应的延迟修正时间作为最优的延迟修正时间，通过延迟修正时间对单体电压的记录时间进行校准。

【技术特征摘要】
1.一种电池组存储数据同步方法，其特征在于，选定电池管理系统中数据存储器内的同一时间段电流值、总电压值及单体电池电压值，设定不同延迟修正时间，将电池组电流的记录时间都加上延迟修正时间t获得新的记录时间，在新的记录时间上，线性插值出新的电流和平均电压，将单体电压与平均电压相减得到电池单体差异电压，以所需内阻差异样本个数对记录时间进行递进平均划分后，利用电池差异电压和电流进行奇异值分解计算，得到每个划分区域内的电池内阻差异，再对这些内阻差异值进行平均绝对差分MAD计算，在预设的延迟修正时间范围内，找出不同延时修正时间下的最小内阻差异MAD值，其所对应的延迟修正时间作为最优的延迟修正时间，通过延迟修正时间对单体电压的记录时间进行校准。2.根据权利要求1所述电池组存储数据同步方法，其特征在于，计算每个电池单体的内阻差异△Rk具体步骤如下：1)将记录时间进行递进平均划分：设定每个样本中记录时间点的数量n，n的取值根据实际情况设定，设为50或100；若记录时间内有x个记录点，将记录时间划分为i＝x-n+1份为，那么划分结果为：1～n，2～n+1，……，x-n～～x-1，x-n+1～x；2)计算每个划分时间段内的内阻差异值：对由电池单体差异电压uk和线性插值出...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑岳久，孔祥栋，周龙，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31