電池管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)頻率的確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電池儲(chǔ)能領(lǐng)域，特別涉及一種確定電池管理系統(tǒng)電壓電流存儲(chǔ)頻率的 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電池管理系統(tǒng)（batterymanagementsystem,BMS)對(duì)電池組的運(yùn)行至關(guān)重要，良 好的BMS具有如下功能：電池參數(shù)檢測(cè)；電池狀態(tài)估計(jì)；在線故障診斷；電池安全控制與報(bào) 警；充電控制；電池均衡；熱管理；以及信息存儲(chǔ)。
[0003] 在上述功能中，電池參數(shù)檢測(cè)是其他功能的基礎(chǔ)，其他所有功能的良好運(yùn)行都必 須依靠電池參數(shù)檢測(cè)功能。而參數(shù)檢測(cè)功能中總電壓、總電流和單體電壓檢測(cè)是BMS運(yùn)行 的基礎(chǔ)。電池參數(shù)檢測(cè)所得到的電壓和電流等信號(hào)可以通過信息存儲(chǔ)功能進(jìn)行存儲(chǔ)，以進(jìn) 行離線分析。離線數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)有利于了解實(shí)際工況下的電池組性能與衰減、電池組工況和 充電策略等一系列問題。特別地，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的分析可以為電動(dòng)汽車或其他儲(chǔ)能設(shè)備的開發(fā) 提供較準(zhǔn)確的運(yùn)行情況，并以期改進(jìn)，同時(shí)對(duì)故障的處理提供數(shù)據(jù)支持。
[0004] 然而，電池?cái)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)通常需要占用海量的存儲(chǔ)空間，原因主要有以下幾方面： (1)從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量看，對(duì)于成千上萬個(gè)串聯(lián)單體組成的電池組，除了總電壓總電流外，每節(jié) 單體的電壓都需要分別測(cè)量和存儲(chǔ)，甚至每節(jié)單體的溫度也需要存儲(chǔ)；（2)從存儲(chǔ)時(shí)間看， 即使是調(diào)試開發(fā)階段也至少以月計(jì)算，而對(duì)于實(shí)車，存儲(chǔ)時(shí)間長度可能需要以年來計(jì)算； (3)從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)頻率上看，由于電池組經(jīng)常處于動(dòng)態(tài)工作階段，因此需要有較快的存儲(chǔ)頻 率。由于目前的BMS常采用分布式控制系統(tǒng)，因此數(shù)據(jù)存儲(chǔ)必須通過網(wǎng)絡(luò)通訊進(jìn)行，如汽車 上常用的CAN網(wǎng)絡(luò)或工業(yè)上常用的RS485等，因受限于網(wǎng)絡(luò)通訊速率，即使采用專有的通訊 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，成百上千個(gè)信號(hào)平均采用4Hz的存儲(chǔ)頻率已接近網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)承載能力的 極限。
[0005] 由于存儲(chǔ)信號(hào)的數(shù)量和存儲(chǔ)的時(shí)間是電池組的系統(tǒng)需求，所以無法改變，因此只 能通過調(diào)整數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的頻率來減少數(shù)據(jù)存儲(chǔ)占用空間。通常采用IHz的存儲(chǔ)頻率，而一些 更大的電池組或存儲(chǔ)時(shí)間更長的電池組，除了增加存儲(chǔ)空間外，通常采用降低存儲(chǔ)頻率的 方式。然而，降低存儲(chǔ)頻率的做法可能帶來存儲(chǔ)信號(hào)的失真問題。如何選擇最佳的存儲(chǔ)頻 率，在保證BMS存儲(chǔ)彳目號(hào)不失真的條件下最大程度地減少存儲(chǔ)空間是亟需解決的工程問 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明是針對(duì)上述問題進(jìn)行的，目的在于提供一種既可保證存儲(chǔ)信號(hào)不失真，又 可最大程度地減少存儲(chǔ)空間的BMS存儲(chǔ)頻率的確定方法。
[0007] 本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用了以下的技術(shù)方案：
[0008] 本發(fā)明提供一種電池管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)頻率的確定方法，其特征在于，包括以 下步驟：步驟一，使電池組全工況試運(yùn)行，使電池管理系統(tǒng)以設(shè)計(jì)最高存儲(chǔ)頻率存儲(chǔ)電池組 的總電流和總電壓，以設(shè)計(jì)的一般存儲(chǔ)頻率存儲(chǔ)單體電壓；步驟二，對(duì)電池組的總電流信號(hào) 中動(dòng)態(tài)最大的一段電流信號(hào)進(jìn)行截??；步驟三，對(duì)步驟二截取的電流信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉 變換；步驟四，采用試錯(cuò)法舍棄步驟三的計(jì)算結(jié)果中低幅值的高頻電流成分，對(duì)結(jié)算結(jié)果進(jìn) 行傅里葉逆變換，將傅里葉逆變換計(jì)算結(jié)果與步驟二截取的電流信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，避免傅里 葉逆變換后信號(hào)嚴(yán)重失真，得到需要保留的最高電流頻率信號(hào)；步驟五，利用采樣定理，根 據(jù)步驟四獲得的最高電流頻率信號(hào)確定電池管理系統(tǒng)的最佳存儲(chǔ)頻率；步驟六，將電池管 理系統(tǒng)的存儲(chǔ)頻率調(diào)整為最佳存儲(chǔ)頻率，用于電池組實(shí)際運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，其中，進(jìn)行快 速傅里葉變換時(shí)，不考慮步驟二截取的電流信號(hào)的平均值，且分析頻率最大值為設(shè)計(jì)最高 存儲(chǔ)頻率的一半。
[0009] 進(jìn)一步，本發(fā)明所提供的電池管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)頻率的確定方法，還可以具有 這樣的特征：其中，步驟二中截取總電流信號(hào)中動(dòng)態(tài)最大的一段電流信號(hào)的方法如下：記 總電流為I，設(shè)計(jì)最高存儲(chǔ)頻率為f_，則得到電流信號(hào)序列為
[0010] I (t) = [I (l/f_) I (2/f_) I (3/f_) ? ? ? I (n/f_) ] (I)，
[0011] 將電流信號(hào)序列作如下運(yùn)算：
[0013] 式中*為求絕對(duì)值運(yùn)算，式（2)的運(yùn)算得到信號(hào)序列dl(t)，記截取的時(shí)間長度為 Ts，則
[0015] 當(dāng)式⑶取最大值時(shí)，從i/f_S i/f 時(shí)間窗口的電流信號(hào)即為動(dòng)態(tài)最大 的一段電流信號(hào)。
[0016] 另外，本發(fā)明所提供的電池管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)頻率的確定方法，還可以具有這 樣的特征：其中，步驟五中采用香農(nóng)采樣定理確定電池管理系統(tǒng)的最佳存儲(chǔ)頻率。
[0017] 發(fā)明的作用與效果
[0018] 根據(jù)本發(fā)明所提供的電池管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)頻率的確定方法，因?yàn)閷?duì)電池組全 工況試運(yùn)行的電流信號(hào)截取動(dòng)態(tài)最大的一段電流信號(hào)，進(jìn)行快速傅里葉變換后，采用試錯(cuò) 法舍棄低幅值的高頻電流成分，然后進(jìn)行傅里葉逆變換，確定需要保留的最高電流頻率信 號(hào)，最后利用采樣定理確定電池管理系統(tǒng)的最佳存儲(chǔ)頻率，因此該方法可以在保證存儲(chǔ)信 號(hào)不失真的情況下確定電池管理系統(tǒng)的最佳存儲(chǔ)頻率，而且最大程度地減少存儲(chǔ)空間。
【附圖說明】
[0019] 圖1是實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)頻率的確定方法的流程圖；
[0020] 圖2是實(shí)施例的電流信號(hào)動(dòng)態(tài)計(jì)算結(jié)果；
[0021] 圖3是實(shí)施例所截取的動(dòng)態(tài)最大的電流區(qū)間；
[0022] 圖4是實(shí)施例所截取的電流區(qū)間的動(dòng)態(tài)電流除平均值后的傅里葉變換結(jié)果；
[0023] 圖5是實(shí)施例中選擇舍棄的高頻電流成分為大于0. 6Hz時(shí)，傅里葉逆變換后的信 號(hào)與原始信號(hào)的對(duì)比圖；以及
[0024] 圖6是實(shí)施例中選擇舍棄的高頻電流成分為大于0. 7Hz時(shí)，傅里葉逆變換后的信 號(hào)與原始信號(hào)的對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明所提供的電池管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)頻率的確定方法作詳 細(xì)闡述。
[0026]〈實(shí)施例〉
[0027]圖1是實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)頻率的確定方法的流程圖。
[0028] 如圖1所示，本實(shí)施例的電池管理系統(tǒng)（BMS)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)頻率的確定方法包括以 下步驟：
[0029] 步驟S-I，使電池組全工況試運(yùn)行，使BMS以設(shè)計(jì)最高存儲(chǔ)頻率存儲(chǔ)電池組的總電 流和總電壓，以設(shè)計(jì)的一般存儲(chǔ)頻率存儲(chǔ)單體電壓。
[0030] 在本實(shí)施例中，BMS的設(shè)計(jì)最高存儲(chǔ)頻率為f_= 4Hz，且需要保證電池組試運(yùn)行 工況可以覆蓋電池組的全工況。
[0031] 步驟S-2,對(duì)電池組的總電流信號(hào)中動(dòng)態(tài)最大的一段電流信號(hào)進(jìn)行截取。截取方法 如下：
[0032] 記B