一種基于dsp控制的鐵鋰電池大電流均衡方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于DSP控制的鐵鋰電池大電流均衡方法。設置一套鐵鋰電池控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少二個串聯(lián)的鐵鋰電池、與所述鐵鋰電池數(shù)量相等的第一接觸器和第二接觸器、大電流放電電阻、鐵鋰電池電壓檢測模塊、DSP控制器和保護裝置。DSP控制器通過鐵鋰電池電壓檢測模塊獲得各個鐵鋰電池電壓，當鐵鋰電池之間的均衡度大于設定閥值時，將電壓最大的鐵鋰電池根據(jù)設定的時間通過大電流放電電阻放電。本發(fā)明采用DSP作為主要均衡控制器，提高控制速度與穩(wěn)定性；并采用接觸器矩陣方式，實現(xiàn)對鐵鋰電池的大電流放電，以提高均衡的可靠性，并實現(xiàn)大電流放電，同時，本發(fā)明方法操作簡單，安全可靠，均衡效果好。
【專利說明】
一種基于DSP控制的鐵鋰電池大電流均衡方法
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于鋰電池組的均衡技術領域，特別涉及一種基于DSP控制的鐵鋰電池大電流均衡方法。
【背景技術】
[0002]燃油汽車的發(fā)展造成了石油資源的巨大消耗，全球能源危機的不斷加深，同時加劇了溫室效應和大氣污染的危害。世界上大多數(shù)國家、政府以及汽車企業(yè)都普遍認識到節(jié)能減排是未來汽車產業(yè)的發(fā)展方向，而發(fā)展電動汽車將是解決這個難點的最佳辦法。電動汽車具有噪聲低，無尾氣排放、環(huán)境友好，熱效率高，排放低，可回收利用，改善能源結構等優(yōu)點。各汽車生產企業(yè)正積極研發(fā)電動汽車，中國政府也在積極推廣電動汽車。電動汽車根據(jù)動力源可以大致分為純電動汽車，混合電動汽車和燃料電池電動汽車。這些電動汽車一般會配置電池作為儲能元件，特別是純電動汽車中廣泛應用多串電池作為動力源。
[0003]鐵鋰電池以LiFeP04作為電池的正級，由鋁箔與其他正極連接，中間是聚合物的隔膜，它把正極和負極隔開，鋰離子可以通過而電子不能通過，右邊是由碳組成的電池負極，由銅箔與電池的負極連接。電池的上下端之間是電池的電解液，電池由金屬外殼封閉封裝。鐵鋰電池由于其放電性能優(yōu)越，可以廣泛在動力系統(tǒng)中應用。
[0004]由于鐵鋰電池組的各個單體都是不同的個體，在生產工藝，生產時間等因素導致電池性能指標存在差別。雖然隨著技術的不斷進步，出廠前，鐵鋰電池內部之間的差別不斷縮小，但是使用過程中微弱的不一致性會隨著使用條件被不斷放大。這樣的不一致性將導致整組鐵鋰電池的容量與設計值偏差越來越大。在充電過程中，容量小的單體將首先被充滿，導致其他容量的電池不能獲得足夠的容量;在放電過程中，容量小的單體首先被放電到截止電壓，整組電池將停止放電。這樣的不一致性問題的存在，造成鐵鋰電池組的可用容量和使用壽命等方面遠不及單體電池，并且加大了對電池進行管理和控制的難度。實踐表明，當電池組的一致性問題發(fā)展到個別電池發(fā)生容量大幅減小，內阻顯著提高等情況時，整組電池的性能會在短時間快速惡化，從而使整個電池組報廢。
[0005]為了解決鐵鋰電池組不一致性問題，人們提出了鐵鋰電池的均衡技術。均衡管理的主要內容是檢測鐵鋰電池組的電壓，電流等參數(shù)，對這些參數(shù)進行識別，分析電池的一致性，通過控制裝置對能量體高的單體進行放電，使各個單體的狀態(tài)趨于一致。通過有效的均衡控制策略和均衡電路可以改善電池組的一致性問題，能夠延長電池組的壽命，降低電池組的維護成本，使安全高效智能使用的電動汽車獲得推廣。
[0006]目前通用的均衡方法是對每個鐵鋰電池配置一個放電電阻，通過檢查每個單體的電壓，對單體比較高的單體通過自己對應的放電電阻進行放電。當鐵鋰電池容量比較大時，該放電電阻放電電流將很難滿足快速均衡的要求。如果將每個鐵鋰電池對應的放電電阻功率變大，其體積和散熱將面對新的挑戰(zhàn)，現(xiàn)有采用電阻均衡的方法很少有大電流均衡的方法。
【發(fā)明內容】
[0007]本發(fā)明的目的是提供一種基于DSP控制的鐵鋰電池大電流均衡方法。
[0008]具體步驟為:
(I)設置一套鐵鋰電池控制系統(tǒng)，包括鐵鋰電池組、大電流放電電阻、鐵鋰電池電壓檢測模塊、DSP控制器和保護裝置，其中鐵鋰電池組包括至少二個串聯(lián)的鐵鋰電池，每個鐵鋰電池均對應一個第一接觸器和一個第二接觸器;鐵鋰電池的正極通過其對應的第一接觸器連接于大電流放電電阻的第一端，鐵鋰電池的負極通過其對應的第二接觸器連接于大電流放電電阻的第二端;鐵鋰電池正極和負極與鐵鋰電池電壓檢測模塊能夠通電地相連接;DSP控制器包括CAN端子和控制端子，CAN端子與鐵鋰電池電壓檢測模塊連接，控制端子與第一接觸器和第二接觸器的控制端子連接;DSP控制器控制鐵鋰電池對應的第一接觸器和第二接觸器導通時，鐵鋰電池與大電流放電電阻并聯(lián)，同一時刻只有一個鐵鋰電池與大電流放電電阻并聯(lián);保護裝置包括直流接觸器和自恢復保險絲，直流接觸器和自恢復保險絲串聯(lián)在一起后接于鐵鋰電池組的負極。
[0009]所述鐵鋰電池為基本鐵鋰電池單元即單體鐵鋰電池或者由多個基本鐵鋰電池單元并聯(lián)組成的鐵鋰電池磚。
[0010](2)步驟(I)設置的鐵鋰電池控制系統(tǒng)按照以下步驟運行:
a.DSP控制器與鐵鋰電池電壓檢測模塊通信，獲得每個鐵鋰電池的電壓。
[0011]b.DSP控制器根據(jù)獲得的N個鐵鋰電池電壓，找出電壓值最大的鐵鋰電池，其中N大于等于2。
[0012]c.DSP控制器求出所有鐵鋰電池電壓的平均值。
[0013]d.當電壓值最大的鐵鋰電池電壓與所有鐵鋰電池平均電壓偏差大于一設定閥值時跳入步驟e，否則回到步驟a。
[0014]e.DSP通過控制電壓最大的鐵鋰電池對應的第一接觸器和第二接觸器，使電壓值最大的鐵鋰電池與大電流放電電阻并聯(lián)，對電壓值最大的鐵鋰電池進行放電。
[0015]f.等待設定的時間T，DSP控制器通過控制端子斷開所有接觸器開關，程序返回步驟a ο
[0016](3)完成步驟(2)即實現(xiàn)基于DSP控制的鐵鋰電池大電流均衡。
[0017]本發(fā)明方法使用一套鐵鋰電池控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括鐵鋰電池的充放電均衡裝置，以使鐵鋰電池系統(tǒng)在充放電過程中得到有效的管理和均衡，以提高鐵鋰電池系統(tǒng)的能效和使用壽命，并降低鐵鋰電系統(tǒng)的維護成本;本發(fā)明采用DSP作為主要均衡控制器，提高控制速度與穩(wěn)定性;本發(fā)明采用接觸器矩陣方式，實現(xiàn)對鐵鋰電池的大電流放電，以提高均衡的可靠性，并實現(xiàn)大電流放電;本發(fā)明方法操作簡單，安全可靠，均衡效果好。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明實施例中使用的鐵鋰電池控制系統(tǒng)的結構示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明實施例充放電過程中的均衡控制方法流程圖。
【具體實施方式】
[0020]實施例:
下面結合附圖對本發(fā)明進一步說明。
[0021]以下描述用于揭露本發(fā)明以使本領域技術人員能夠實現(xiàn)本發(fā)明。以下描述中的優(yōu)選實施例只作為舉例，本領域技術人員可以想到其他顯而易見的變型。在以下描述中界定的本發(fā)明的基本原理可以應用于其他實施方案、變形方案、改進方案、等同方案以及沒有背離本發(fā)明的精神和范圍的其他技術方案。
[0022]如圖1所示，一種基于DSP控制的鐵鋰電池大電流均衡方法，具體步驟為:
(I)設置一套鐵鋰電池控制系統(tǒng)，包括鐵鋰電池組、大電流放電電阻R(自帶散熱器的大功率電阻)、鐵鋰電池電壓檢測模塊、DSP控制器和保護裝置，其中鐵鋰電池組包括至少二個串聯(lián)的鐵鋰電池，每個鐵鋰電池均對應一個第一接觸器和一個第二接觸器;鐵鋰電池的正極通過其對應的第一接觸器連接于大電流放電電阻R的第一端，鐵鋰電池的負極通過其對應的第二接觸器連接于大電流放電電阻R的第二端;鐵鋰電池正極和負極與鐵鋰電池電壓檢測模塊能夠通電地相連接;DSP控制器包括CAN端子和控制端子，CAN端子與鐵鋰電池電壓檢測模塊連接，控制端子與第一接觸器和第二接觸器的控制端子連接;DSP控制器控制鐵鋰電池對應的第一接觸器和第二接觸器導通時，鐵鋰電池與大電流放電電阻R并聯(lián)，同一時刻只有一個鐵鋰電池與大電流放電電阻R并聯(lián);保護裝置包括直流接觸器和自恢復保險絲，直流接觸器和自恢復保險絲串聯(lián)在一起后接于鐵鋰電池組的負極。
[0023]所述鐵鋰電池為基本鐵鋰電池單元即單體鐵鋰電池。
[0024]均衡對象鐵鋰電池I的負極與均衡對象鐵鋰電池2的正極連接，所述均衡對象鐵鋰電池2的負極與均衡對象鐵鋰電池3的正極連接，依次串聯(lián)各個均衡對象鐵鋰電池，直到均衡對象鐵鋰電池N-1的負極與均衡對象鐵鋰電池N的正極連接，所有鐵鋰電池依次串聯(lián)組成鐵鋰電池組，在所述鐵鋰電池組中，所述均衡對象鐵鋰電池I的正極為所述鐵鋰電池組的正極，所述均衡對象鐵鋰電池N的負極為所述鐵鋰電池組的負極。
[0025]每個所述均衡對象鐵鋰電池的正極通過對應的所述第一接觸器與所述大電流放電電阻R的第一端連接，每個所述均衡對象鐵鋰電池的負極通過對應的所述第二接觸器與所述大電流放電電阻R的第二端連接，所述第一接觸器和所述第二接觸器的控制端子K并聯(lián)后與所述DSP控制器的控制端子連接。
[0026]每個所述第一接觸器的Dl端子與所述均衡對象鐵鋰電池的正極連接，D2端子與所述大電流放電電阻R的第一端連接，控制端子K與DSP控制端子連接。
[0027]每個所述第二接觸器的Dl端子與所述均衡對象鐵鋰電池的負極連接，D2端子與所述大電流放電電阻R的第二端連接，控制端子K與DSP控制端子連接。
[0028]所述的鐵鋰電池電壓檢測模塊與所述的鐵鋰電池的正極和負極可通的連接，用于檢測每個鐵鋰電池的電壓;通過CAN總線與所述的DSP控制器鏈接，向DSP控制器發(fā)送所檢測的電壓信號。
[0029](2)如圖2所示，步驟(I)設置的鐵鋰電池控制系統(tǒng)按照以下步驟運行:
a.DSP控制器與鐵鋰電池電壓檢測模塊通信，獲得每個鐵鋰電池的電壓。
[0030]b.DSP控制器根據(jù)獲得的N個鐵鋰電池電壓，找出電壓值最大的鐵鋰電池，其中N大于等于2。
[0031]c.DSP控制器求出所有鐵鋰電池電壓的平均值。
[0032]d.當電壓值最大的鐵鋰電池電壓與所有鐵鋰電池平均電壓偏差大于一設定閥值時跳入步驟e，否則回到步驟a。
[0033]e.DSP通過控制電壓最大的鐵鋰電池對應的第一接觸器和第二接觸器，使電壓值最大的鐵鋰電池與大電流放電電阻R并聯(lián)，對電壓值最大的鐵鋰電池進行放電。
[0034]f.等待設定的時間T，DSP控制器通過控制端子斷開所有接觸器開關，程序返回步驟a ο
[0035](3)完成步驟(2)即實現(xiàn)基于DSP控制的鐵鋰電池大電流均衡。
【主權項】
1.一種基于DSP控制的鐵鋰電池大電流均衡方法，其特征在于具體步驟為: (1)設置一套鐵鋰電池控制系統(tǒng)，包括鐵鋰電池組、大電流放電電阻、鐵鋰電池電壓檢測模塊、DSP控制器和保護裝置，其中鐵鋰電池組包括至少二個串聯(lián)的鐵鋰電池，每個鐵鋰電池均對應一個第一接觸器和一個第二接觸器;鐵鋰電池的正極通過其對應的第一接觸器連接于大電流放電電阻的第一端，鐵鋰電池的負極通過其對應的第二接觸器連接于大電流放電電阻的第二端;鐵鋰電池正極和負極與鐵鋰電池電壓檢測模塊能夠通電地相連接;DSP控制器包括CAN端子和控制端子，CAN端子與鐵鋰電池電壓檢測模塊連接，控制端子與第一接觸器和第二接觸器的控制端子連接;DSP控制器控制鐵鋰電池對應的第一接觸器和第二接觸器導通時，鐵鋰電池與大電流放電電阻并聯(lián)，同一時刻只有一個鐵鋰電池與大電流放電電阻并聯(lián);保護裝置包括直流接觸器和自恢復保險絲，直流接觸器和自恢復保險絲串聯(lián)在一起后接于鐵鋰電池組的負極； 所述鐵鋰電池為基本鐵鋰電池單元即單體鐵鋰電池或者由多個基本鐵鋰電池單元并聯(lián)組成的鐵鋰電池磚； (2)步驟(I)設置的鐵鋰電池控制系統(tǒng)按照以下步驟運行: a.DSP控制器與鐵鋰電池電壓檢測模塊通信，獲得每個鐵鋰電池的電壓； b.DSP控制器根據(jù)獲得的N個鐵鋰電池電壓，找出電壓值最大的鐵鋰電池，其中N大于等于2; c.DSP控制器求出所有鐵鋰電池電壓的平均值； d.當電壓值最大的鐵鋰電池電壓與所有鐵鋰電池平均電壓偏差大于一設定閥值時跳入步驟e，否則回到步驟a; e.DSP通過控制電壓最大的鐵鋰電池對應的第一接觸器和第二接觸器，使電壓值最大的鐵鋰電池與大電流放電電阻并聯(lián)，對電壓值最大的鐵鋰電池進行放電； f.等待設定的時間T，DSP控制器通過控制端子斷開所有接觸器開關，程序返回步驟a; (3)完成步驟(2)即實現(xiàn)基于DSP控制的鐵鋰電池大電流均衡。
【文檔編號】H02J7/00GK106026289SQ201610565976
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月19日
【發(fā)明人】鐘志賢, 張烈平
【申請人】桂林理工大學