一种锂离子电池均衡算法验证系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种锂离子电池均衡算法验证系统，包括电池组、均衡管理系统模块、物联网平台模块、应用软件模块：均衡管理系统模块用于采集电池组基本参数数据、执行来自物联网平台模块的均衡指令及无线通信；应用软件模块用于估算SOC、设置均衡算法和运行工作、向物联网平台模块发送通过均衡算法计算出的均衡指令及无线通信；物联网平台模块部署在云服务器上，均衡管理系统模块及应用软件模块分别通过无线连接到物联网平台模块，均衡管理系统模块将采集的电池组基本参数数据发送到物联网平台模块，物联网平台模块将数据转发到应用软件模块进行电池均衡验证实验。本发明专利技术提高了均衡实验的安全性，避免电池故障等情况对技术人员造成的安全问题。造成的安全问题。造成的安全问题。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池均衡算法验证系统及方法


[0001]本专利技术涉及电动汽车电池管理系统
，尤其是涉及一种锂离子电池均衡算法验证系统及方法。

技术介绍

[0002]电池作为电动汽车的三电系统之一，直接影响着电动汽车续航里程和安全性，锂离子电池以其能量密度高、自放电效率小、无记忆效应等优点被广泛应用于电动汽车的电池组上。为了满足电动汽车驱动系统高电压和大容量的需求，通常需要将锂离子电池串并联组合成电池组。由于生产制造工艺和后天使用环境的差异，锂离子电池之间存在着不一致性，主要表现在电池容量、自放电效率、内阻等方面，这会导致整个电池组出现短板效应，极大地影响电池组的整体能量使用效率和寿命，所以电池管理系统中的电池均衡管理模块承担着非常重要的角色，可以缓和电池组的不一致性，提高电池组的能量使用效率和寿命，延长电动汽车的续航里程。
[0003]目前学术界和企业都对电池均衡管理模块进行了大量的研究，主要体现在均衡拓扑和均衡算法两个方面，按照能量是否耗散的方式进行划分，电池均衡可以划分为能量耗散型均衡和能量非耗散型均衡，其中能量耗散型均衡采用旁路电阻的拓扑结构，均衡算法比较单一，能量非耗散型均衡采用电容、电感、变换器等中间储能元件进行拓扑设计，均衡能量流通过程比较灵活，均衡算法可研究性很大。均衡拓扑是载体，均衡算法是核心，目前学术界和企业都提出了众多不同的均衡算法，与普通的均衡策略相比在均衡速度和均衡损耗上都具有显著的改进，但是这些优秀的均衡算法之间却很少有做一个统一的比较，因此，锂离子电池均衡算法验证平台可以很方便地对各种优秀的均衡算法进行验证和对比，对于学习和算法创新研究具有重要的意义。
[0004]然而现有技术中的算法设计和验证操作都需要在实验平台旁边进行，对于技术人员办公环境以及实验的安全性都具有极大的挑战，同时在需要控制实验温度湿度的场景，通信线路对于把均衡算法验证平台放置在恒温恒湿箱里面是个棘手的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决当前电池均衡算法实验环境不安全的问题，提供一种锂离子电池均衡算法验证系统。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种锂离子电池均衡算法验证系统，包括电池组、均衡管理系统模块、物联网平台模块、应用软件模块：
[0008]所述均衡管理系统模块用于采集电池组基本参数数据、执行来自物联网平台模块的均衡指令及进行无线通信；
[0009]所述应用软件模块用于估算SOC、设置均衡算法和运行工作、向物联网平台模块发送通过均衡算法计算出的均衡指令及进行无线通信；
[0010]所述物联网平台模块部署在云服务器上，所述均衡管理系统模块及应用软件模块分别通过无线连接到物联网平台模块上，所述均衡管理系统模块将采集的电池组基本参数数据发送到物联网平台模块上，物联网平台模块将所述数据转发到应用软件模块上进行电池均衡验证实验。
[0011]在一些实施例中，所述均衡管理系统模块包括采样模块、均衡模块、主控制器以及无线通信模块，所述采样模块采样端连接到所述电池组中每一节电池上，采集每一节电池的基本参数数据，所述采样模块通信端连接到所述主控制器上，所述均衡模块的均衡接口连接到所述电池组上，所述均衡模块的通信端连接到主控制器上，所述主控制器连接到所述无线通信模块上；
[0012]所述应用软件模块包括SOC估算模块、均衡示例算法模块、自定义均衡算法编辑框模块及无线通信模块，所述SOC估算模块用于计算每节电池的SOC值，通过所述均衡示例算法模块加载示例均衡算法或通过所述自定义均衡算法编辑框模块编写待验证的均衡算法进行电池均衡验证实验。
[0013]在一些实施例中，所述应用软件模块还包括数据可视化模块及数据存储模块，所述数据可视化模块用于实时动态显示电池组基本参数数据，并通过所述数据存储模块进行历史数据存储。
[0014]在一些实施例中，所述均衡模块采用双层的均衡拓扑结构，底层采用基于分布式反激式变压器的均衡拓扑结构，顶层采用基于集中式电感的均衡拓扑结构。
[0015]在一些实施例中，所述均衡管理系统模块包括可编程充电机和可编程电子负载，所述应用软件模块包括电池组充放电工况模块，通过设置电池组充放电工况模块能够让所述可编程充电机、可编程电子负载对电池组执行不同的工况，为均衡算法验证提供不同测试工况。
[0016]在一些实施例中，所述物联网平台模块包括虚拟产品、虚拟设备和虚拟主题，所述均衡管理系统模块及应用软件模块分别连接到所述虚拟设备上，通过订阅和发布虚拟主题，从而实现数据的通信，所述设备主题包括电池采样数据主题、均衡指令主题、充放电工况主题。
[0017]在一些实施例中，所述SOC估算模块采用安时积分法计算每节电池的SOC值。
[0018]在一些实施例中，所述自定义均衡算法编辑框模块用于编辑和运行自定义的均衡算法，并能够通过所述均衡示例算法模块加载预置的均衡算法进行对比实验，以比较不同均衡算法的特点和效果。
[0019]本专利技术还公开了一种锂离子电池均衡算法验证方法，包括以下步骤：
[0020]S1:均衡管理系统模块订阅物联网平台模块上的虚拟主题；
[0021]S2:均衡管理系统模块根据虚拟主题周期采集电池组基本参数数据；
[0022]S3:均衡管理系统模块将采集的数据发布主题到物联网平台模块上；
[0023]S4:物联网平台模块将所述电池组基本参数数据转发到应用软件模块上；
[0024]S5:应用软件模块创建和启动多线程，子线程用于监听物联网平台模块的主题推送数据，主线程用于运行均衡算法及向物联网平台模块发布虚拟主题。
[0025]在一些实施例中，均衡管理系统模块运行过程包括串口中断和定时器中断，串口中断用于接收无线通信模块推送过来的主题信息，根据推送过来的主题信息，提取出主题
与数据，根据主题执行对应的动作；定时器中断用于周期性发布心跳保持数据包和电压采样芯片的看门狗喂狗工作。
[0026]本专利技术具有如下有益效果：
[0027]本专利技术所述物联网平台模块可以实现均衡管理系统硬件和均衡算法设计的空间隔离，均衡算法设计在应用软件模块上进行，提高了均衡实验的安全性，避免硬件损坏或者电池故障对技术人员造成的安全问题，基于应用软件模块，均衡算法研究者可以随时随地远程连接到均衡算法验证系统上，方便了均衡算法的研究和验证过程，填补了市场上基于物联网的电池组均衡算法验证系统的空白；
[0028]在一些实施例还具有以下有益效果，
[0029]本专利技术所述均衡模块采用双层的均衡拓扑结构，既可以单独在底层和顶层拓扑电路上进行均衡算法设计与验证，也可以综合底层和顶层的拓扑电路进行综合的均衡算法设计与验证，该均衡模块的双层结构和灵活性可以满足多种多样的均衡算法验证和对比实验；
[0030]本专利技术所述的应用软件模块还提供了数据可视化和存储功能，可以很直观地查看电池组在均衡过程中一些重要参数的实时变化过程，数据存储本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池均衡算法验证系统，其特征在于，包括电池组、均衡管理系统模块、物联网平台模块、应用软件模块：所述均衡管理系统模块用于采集电池组基本参数数据、执行来自物联网平台模块的均衡指令及进行无线通信；所述应用软件模块用于估算SOC、设置均衡算法和运行工作、向物联网平台模块发送通过均衡算法计算出的均衡指令及进行无线通信；所述物联网平台模块部署在云服务器上，所述均衡管理系统模块及应用软件模块分别通过无线连接到物联网平台模块上，所述均衡管理系统模块将采集的电池组基本参数数据发送到物联网平台模块上，物联网平台模块将所述数据转发到应用软件模块上进行电池均衡验证实验。2.根据权利要求1所述的锂离子电池均衡算法验证系统，其特征在于，所述均衡管理系统模块包括采样模块、均衡模块、主控制器以及无线通信模块，所述采样模块采样端连接到所述电池组中每一节电池上，采集每一节电池的基本参数数据，所述采样模块通信端连接到所述主控制器上，所述均衡模块的均衡接口连接到所述电池组上，所述均衡模块的通信端连接到主控制器上，所述主控制器连接到所述无线通信模块上；所述应用软件模块包括SOC估算模块、均衡示例算法模块、自定义均衡算法编辑框模块及无线通信模块，所述SOC估算模块用于计算每节电池的SOC值，通过所述均衡示例算法模块加载示例均衡算法或通过所述自定义均衡算法编辑框模块编写待验证的均衡算法进行电池均衡验证实验。3.根据权利要求2所述的锂离子电池均衡算法验证系统，其特征在于，所述应用软件模块还包括数据可视化模块及数据存储模块，所述数据可视化模块用于实时动态显示电池组基本参数数据，并通过所述数据存储模块进行历史数据存储。4.根据权利要求2所述的锂离子电池均衡算法验证系统，其特征在于，所述均衡模块采用双层的均衡拓扑结构，底层采用基于分布式反激式变压器的均衡拓扑结构，顶层采用基于集中式电感的均衡拓扑结构。5.根据权利要求1所述的锂离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏必忠，黎宇恒，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：