一种电池充电优化方法、装置、介质及BMS系统与流程

本发明涉及动力电池充电领域，特别涉及一种电池充电优化方法、装置、介质及bms系统。

背景技术：

1、近年来，新能源电动汽车的市场占有率不断提高。锂电池作为电动汽车的关键核心部件，其充电性能直接影响用户体验。面向用户快速充电需求，同时优化电池寿命、充电速度和电池温升的最优充电策略对于电动汽车进一步发展和普及至关重要。

2、多阶段恒流充电是目前电动汽车常见的充电策略。在这一策略框架下，每一个阶段都用预置电流充电一定时间，直到电池soc达到下一个台阶切换点。根据锂电池的极化特性，在低soc时预置电流大；随着soc增大，预置电流水平逐级减小。但因为预置电流的选择缺乏理论指导，容易出现充电电流过大而使得电池在某一阶段温升过高的情形，进而引起副反应加剧、降低电池安全性、影响电池寿命。在这种情况下，电池管理系统(batterymanagement system,bms)通常会在极端温度时限制减小充电电流，这可能导致充电时间变长，与快速充电的需求相矛盾。此外，这一充电策略在实际应用时通常在各阶段内采用恒定电流，未针对电池系统特性变化进行调整，存在充电效率低、无法适应复杂场景等问题。

技术实现思路

1、本发明公开了一种电池充电优化方法、装置、介质及bms系统，它可以优化电池充电效率。

2、为达到上述目的，一方面，提供一种电池充电优化方法，具体方法如下：

3、根据soc将电池充电划分为若干连续充电阶段；

4、在每个充电阶段，均可选择预置电流充电或安全电流充电至下一充电阶段；

5、穷举充电阶段不同充电电流的组合，生成若干充电方案；

6、针对每个充电方案，优化选取总体充电时间最短的方案作为最终充电方案。

7、进一步地，划分为若干连续充电阶段，具体方法如下：

8、获取电池当前soc以及充电目标soc；

9、以电池当前soc为起点，以充电目标soc为终点，等间隔划分连续充电阶段。

10、进一步地，针对每个充电方案优化选取总体充电时间最短方案之前，通过构建二叉树获取每个充电方案总体充电时间，具体方法如下：

11、以充电阶段的起始点和结束点对应soc作为二叉树节点，相同soc节点位于二叉树同一层，从上至下soc依次增高；

12、每个soc节点的两个子节点分别为通过预置电流充电至下一soc节点，以及通过安全电流充电至下一soc节点；

13、每个soc节点均记录，上一soc节点充电到当前soc节点所需预测充电时间和预测充电温度；

14、相加充电方案所包括soc节点所记录的预测充电时间，作为充电方案总体充电时间。

15、进一步地，若当前soc节点充至下一个soc子节点时，预测充电温度高于高温边界温度，则通过pid闭环控制算法调节充电电流直到下一充电阶段。

16、进一步地，当soc节点以预置电流充电或安全电流充电至下一soc节点时，soc节点所记录的预测充电时间为以预置电流或安全电流充电至下一soc节点的预测充电时间。

17、进一步地，当soc节点以pid闭环控制算法调节充电电流充电至下一soc节点时；

18、soc节点所记录的预测充电时间为pid闭环控制算法调节充电电流充电的预测时间。

19、进一步地，预测充电温度根据充电电流、环境温度和电池温度预测获取。

20、进一步地，上一soc节点充电到当前soc节点的预测充电时间，通过安时积分模型预测确定；

21、上一soc节点充电到当前soc节点预测充电温度，通过电池电热模型预测确定。

22、进一步地，优化选取总体充电时间最短的方案作为最终充电方案，具体方法如下：

23、任意选取一套充电方案作为局部最优充电方案，计算局部最优充电方案的总体充电时间；

24、依次计算剩余方案的总体充电时间；

25、若当前充电方案的总体充电时间小于当前局部最优充电方案充电时间，以当前充电方案替换局部最优充电方案；

26、遍历所有充电方案，选取整体最优充电方案作为最终充电方案。

27、进一步地，计算充电方案总体充电时间时，若充电方案的充电时间大于当前局部最优方案总体充电时间，停止该充电方案的后续计算。

28、进一步地，通过pid闭环控制算法调节充电电流，具体方法如下：

29、以预测充电温度和高温边界温度的差值作为pid控制器输入，以电池热平衡电流作为前馈；

30、pid控制器的输出为调节充电电流。

31、进一步地，电池热平衡电流的获取方式如下：离线标定电池热平衡电流与电池soc及电池温度的映射关系，查表获取电池热平衡电流。

32、为达到上述目的，另一方面，提供一种电池充电优化装置，包括：充电方案生成模块、充电时间预测模块和充电方案确定模块；

33、所述充电方案生成模块，根据soc将电池充电划分为若干连续充电阶段，穷举充电阶段不同充电电流的组合，生成若干充电方案；

34、所述充电时间预测模块，针对每个充电方案预测总体充电时间；

35、所述充电方案确定模块，选取总体充电时间最短的方案作为最终充电方案。

36、为达到上述目的，另一方面，提供一种存储介质，存储有若干指令，处理器加载若干指令以执行上述电池充电优化方法。

37、为达到上述目的，另一方面，提供bms系统，包括上述电池充电优化装置，和/或上述存储介质。

38、由于采用了以上技术方案，本发明具有以下有益效果：

39、1、与现有的多阶段恒流充电方案或其他基于遗传算法、粒子群优化的充电策略寻优方案相比，本发明能够兼顾充电的快速性和电池的安全性。

40、2、本发明对电池soc分段以搜索最优充电策略组合，并且结合热平衡前馈电流的pid温度控制，在安全工作边界内充分利用电池的充电性能。

41、3、本发明利用二叉树存储各soc区间的充电策略及信息，所需计算资源少，易于在电动汽车控制器端部署实现。

42、需要说明的是，在本文中采用的“第一”、“第二”等类似的语汇，仅仅是为了描述技术方案中的各组成要素，并不构成对技术方案的限定，也不能理解为对相应要素重要性的指示或暗示；带有“第一”、“第二”等类似语汇的要素，表示在对应技术方案中，该要素至少包含一个。

技术特征：

1.一种电池充电优化方法，其特征在于，具体方法如下：

2.如权利要求1所述的电池充电优化方法，其特征在于，划分为若干连续充电阶段，具体方法如下：

3.如权利要求1所述的电池充电优化方法，其特征在于，针对每个充电方案优化选取总体充电时间最短方案之前，通过构建二叉树获取每个充电方案总体充电时间，具体方法如下：

4.如权利要求3所述的电池充电优化方法，其特征在于，若当前soc节点充至下一个soc子节点时，预测充电温度高于高温边界温度，则通过pid闭环控制算法调节充电电流直到下一充电阶段。

5.如权利要求3所述的电池充电优化方法，其特征在于，当soc节点以预置电流充电或安全电流充电至下一soc节点时，soc节点所记录的预测充电时间为以预置电流或安全电流充电至下一soc节点的预测充电时间。

6.如权利要求4所述的电池充电优化方法，其特征在于，当soc节点以pid闭环控制算法调节充电电流充电至下一soc节点时；

7.如权利要求4所述的电池充电优化方法，其特征在于，预测充电温度根据充电电流、环境温度和电池温度预测获取。

8.如权利要求7所述的电池充电优化方法，其特征在于，上一soc节点充电到当前soc节点的预测充电时间，通过安时积分模型预测确定；

9.如权利要求1所述的电池充电优化方法，其特征在于，优化选取总体充电时间最短的方案作为最终充电方案，具体方法如下：

10.如权利要求9所述的电池充电优化方法，其特征在于，计算充电方案总体充电时间时，若充电方案的充电时间大于当前局部最优方案总体充电时间，停止该充电方案的后续计算。

11.如权利要求4所述的电池充电优化方法，其特征在于，通过pid闭环控制算法调节充电电流，具体方法如下：

12.如权利要求11所述的电池充电优化方法，其特征在于，电池热平衡电流的获取方式如下：离线标定电池热平衡电流与电池soc及电池温度的映射关系，查表获取电池热平衡电流。

13.一种电池充电优化装置，其特征在于，包括：充电方案生成模块、充电时间预测模块和充电方案确定模块；

14.一种存储介质，其特征在于，存储有若干指令，处理器加载若干指令以执行权利要求1至12任意一项所述电池充电优化方法。

15.一种bms系统，其特征在于，包括权利要求13所述电池充电优化装置，和/或权利要求14所述存储介质。

技术总结本发明涉及动力电池充电领域，特别涉及一种电池充电优化方法、装置、介质及BMS系统。包括：根据SOC将电池充电划分为若干连续充电阶段；穷举充电阶段不同充电电流的组合，生成若干充电方案；针对每个充电方案，优化选取总体充电时间最短的方案作为最终充电方案。本发明利用二叉树存储各SOC区间的充电策略及信息，所需计算资源少，易于在电动汽车控制器端部署实现。本发明对电池SOC分段以搜索最优充电策略组合，并且结合热平衡前馈电流的PID温度控制，在安全工作边界内充分利用电池的充电性能。与现有的多阶段恒流充电方案或其他基于遗传算法、粒子群优化的充电策略寻优方案相比，本发明能够兼顾充电的快速性和电池的安全性。技术研发人员：翁晶晶,张柳,程玉佼受保护的技术使用者：联合汽车电子有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/26