CN117614063A - 一种磷酸铁锂电池启停控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一个技术方案是提供了一种磷酸铁锂电池启停控制装置，其特征在于，包括电池检测模块；SOC估算模块；控制模块；充电器模块；负载模块。本发明的另一个技术方案是提供了一种磷酸铁锂电池启停控制方法，其特征在于，基于前述的磷酸铁锂电池启停控制装置实现。与现有技术方案相比，本发明具有如下有益效果：提高磷酸铁理电池的循环寿命和安全性能；优化充放电过程，避免过充和过放对电池性能的负面影响；增强电池管理系统的精确控制能力，提高系统的稳定性和可靠性。

Description

一种磷酸铁锂电池启停控制装置及方法

技术领域

本发明涉及一种磷酸铁锂电池启停控制装置以及基于该控制装置实现的启停控制方法，旨在通过精确控制充放电过程和优化电池管理系统，提高电池的循环寿命和安全性能，可应用于电力、储能系统等领域。

背景技术

随着电力、储能等系统的快速发展，磷酸铁锂电池作为新型锂离子电池之一，具有能量密度高、循环寿命长和安全性能优异等特点，逐渐成为研究和应用的重点。然而，磷酸铁锂电池的启停过程对其性能和寿命具有重要影响。

发明内容

本发明的目的是：提供一种用于控制磷酸铁锂电池启停过程的控制装置以及基于该控制装置实现的控制方法。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种磷酸铁锂电池启停控制装置，其特征在于，包括：

电池检测模块，用于实时检测磷酸铁钾电池的电池状态参数，并将检测到的电池状态参数传输给控制模块以及SOC估算模块；

SOC估算模块，用于根据电池状态参数估算出当前磷酸铁钾电池的剩余容量SOC后反馈给控制模块；

控制模块，用于结合电池状态参数以及剩余容量SOC发出相应的控制指令，对磷酸铁钾电池进行充电、放电、停止充电或停止放电操作，还用于向负载模块给出电流/电压控制指令；

充电器模块，用于接收控制模块给出的控制指令，对磷酸铁钾电池进行充电或停止充电操作；

负载模块，是磷酸铁钾电池的电力输出终端，用于供应各类负载所需的电能，接收控制模块给出的控制指令，对进行放电或停止放电操作，还在为各类负载提供所需的电能时，接收控制模块给出的电流/电压控制指令，以调节输出给各类负载的电流/电压。

优选地，所述电池状态参数包括电压、电流以及温度。

优选地，还包括放电电流限制模块，当对磷酸铁钾电池进行放电操作时，通过所述电池检测模块检测磷酸铁钾电池的放电电流，当放电电流超过设定的安全范用时，由放电电流限制模块限制放电电流，以防止过大的放电电流对磷酸铁锂电池造成损坏。

优选地，还包括充电电流调节模块，用于在对磷酸铁钾电池进行充电操作时，根据电池检测模块检测的电池状态参数动态调节充电电流大小，以确保充电过程中磷酸铁钾电池的温度和电压在安全范围内。

优选地，还包括放电电流限制模块，用于在对磷酸铁钾电池进行放电操作时，获取电池检测模块检测的电池状态参数中的放电电流。

优选地，当放电电流超过设定的安全范用时，由放电电流限制模块限制放电电流，以防止过大的放电电流对磷酸铁锂电池造成损坏。

优选地，还包括温度调节模块，用于获取电池检测模块检测的电池状态参数中的电池表面温度以及电池内部温度，当电池表面温度以及电池内部温度超过电池安全工作温度范围时，由温度调节模块对磷酸铁锂电池进行散热操作，以保持磷酸铁锂电池在电池安全工作温度范围内工作。

优选地，还包括电池健康状态模块，用于获取电池检测模块检测的电池状态参数中的电压响应和放电电流，利用等效内阻模型估计电池的内阻，并根据内阻变化情况判断电池的健康状态。

优选地，还包括充放电策略优化模块，用于记录磷酸铁锂电池的充放电循环次数，并结合包括循环深度在内的相关因素进行统计和分析，优化充放电策略，延长磷酸铁锂电池的寿命。

本发明的另一个技术方案是提供了一种磷酸铁锂电池启停控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、通过电池检测模块实时监测磷酸铁钾电池的电池状态参数；

步骤2、根据电池状态参数判断磷酸铁钾电池当前是否处于充电状态：如果是，执行步骤3；否则，执行步骤5；

步骤3、基于电池状态参数，判断电池电压是否达到设定的充电截止电压：若达到，执行步骤4；否则，继续充电；

步骤4、充电器模块停止对磷酸铁钾电池进行充电操作；

步骤5、根据电池状态参数判断磷酸铁钾电池当前是否处于放电状态：如果是，执行步骤6；否则，执行步骤8；

步骤6、基于电池状态参数，判断电池电压、电流是否符合负载工作要求：若符合，执行步骤7；否则，停止放电或降低负载；

步骤7、继续供电给负载，并保持电池电压和电流在安全范围内；

步骤8、根据电池状态参数计算磷酸铁电池的剩余容量SOC；

步骤9、判断剩余容量SOC是否达到设定的上下限范围：若在范围内，执行步骤10；否则，根据具体策略调整放电或充电行为；

步骤10、根据磷酸铁钾电池的当前状态，决策是否继续充电、放电或停止操作。

与现有技术方案相比，本发明具有如下有益效果：

1)提高磷酸铁理电池的循环寿命和安全性能；

2)优化充放电过程，避免过充和过放对电池性能的负面影响；

3)增强电池管理系统的精确控制能力，提高系统的稳定性和可靠性。

附图说明

图1为本发明的系统原理图；

图2为本发明的运行流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1所示，本发明公开的一种磷酸铁锂电池启停控制装置包括：

电池检测模块：电池检测模块通过传感器实时检测磷酸铁钾电池的电压、电流、温度等相关电池状态参数，并将检测到的电池状态参数传输给控制模块。

控制模块：控制模块根据电池检测模块传来的电池状态参数进行分析处理，判断当前磷酸铁锂电池是否需要进行充电或放电，并根据具体情况发送相应的控制指令，包括充电/停止控制指令以及电流/电压控制指令。

充电器模块：充电器模块接收控制模块给出的充电/停止控制指令后，用于对磷酸铁钾电池进行充电操作，或者停止对磷酸铁钾电池的充电操作。

负载模块：负载模块是磷酸铁钾电池的电力输出终端，用于供应各类负载所需的电能，其接收控制模块给出的电流/电压控制指令后，对输出的电流和电压进行调节。

SOC估算模块：SOC估算模块根据电池检测模块提供的电池状态参数，利用已有的电压、电流等分析算法和模型，估算出当前磷酸铁钾电池的剩余容量SOC(state ofCharge)后反馈给控制模块。

在具体运行过程中，控制模块会根据实时检测到的磷酸铁钾电池的电池状态进行判断和调控。若磷酸铁钾电池处于充电状态，则控制模块会判断充电截止条件，当磷酸铁钾电池的电池电压达到设定的充电截止电压时，控制模块会发送指令使充电器模块停止对电池进行充电操作。若磷酸铁钾电池处于放电状态，则控制模块会判断负载条件，当电池电压、电流符合负载工作要求时，控制模块会继续供电给负载，保持电池电压和电流在安全范围内。

同时，控制模块还会根据估算得到的SOC值进行控制，以实现对整个系统的最优化管理。

本实施例中，磷酸铁锂电池启停控制装置实施的控制策略包括：

充电控制策略，包括以下内容：

a.充电截止电压设置；通过检测电池电压，当电池电压达到预设的充电截止电压时，停止充电过程，以避免过充对磷酸铁锂电池造成损害。

b.充电电流调节，使用充电管理系统控制充电电流，根据电池的状态和温度等参数，动态调节充电电流大小，确保充电过程中电池温度和电压在安全范围内。

2.放电控制策略，包括以下内容：

a.放电电流限制：通过电流传感器检测电池的放电电流，当电流超过设定的安全范用时，采取相应措施限制放电电流，防止过大的放电电流对磷酸铁锂电池造成损坏。

b.SOC控制策略：基于磷酸铁锂电池的开路电压、电流和温度等参数，使用估算算法或模型来准确估计电池的SOC，并根据设定的SOC范围，在SOC达到上下限时进行相应的放电控制，以保护电池。

3.温度控制策略，包括以下内容：

a.温度实时监测：通过温度传感器等装置实时监测电池的表面温度和内部温度，确保电池在安全工作温度范围内。

b.温度调节措施：根据温度监测结果采取相应措施进行温度调节，例如通过风扇、散热片或液冷等方式进行散热，以保持电池在较佳的温度范围内工作。

4.其他控制策略，包括以下内容：

a.电流限制算法：根据电池的额定电流和容量，设计电流限制算法，在充放电过程中限制电流的大小，保护电池免受高电流损害。

b.等效内阻估计：通过测量电池的电压响应和放电电流，利用等效内阻模型估计电池的内阻，并根据内阻变化情况判断电池的健康状态。

c.循环次数统计和分析：记录电池的充放电循环次数，并结合循环深度等因素进行统计和分析，从而优化充放电策略，延长电池的寿命。

结合图2，本发明的运行流程描述如下：

步骤1、开始

流程开始。

步骤2、监测电池状态

通过传感器实时监测磷酸铁钾电池的电压、温度、电流等状态参数。

步骤3、充电判断

判断当前是否处于充电状态：如果是，执行步骤4；否则，执行步骤6。

步骤4、判断充电截止条件

检查电池电压是否达到设定的充电截止电压：若达到，执行步骤5；否则，继续充电。

步骤5、停止充电

发送指令使充电器停止对电池进行充电操作。

步骤6、放电判断

判断当前是否处于放电状态：如果是，执行步骤7；否则，执行步骤9。

步骤7、判断负载条件

检查电池电压、电流是否符合负载工作要求：若符合，执行步骤8；否则，停止放电或降低负载。

步骤8、维持放电

继续供电给负载，保持电池电压和电流在安全范围内。

步骤9、检测SOC：

使用估算算法或模型，根据电池电压、电流等参数计磷酸铁电池的剩余容量SOC(State of Charge)。

步骤10、SOC控制判断

判断SOC是否达到设定的上下限范围：若在范围内，执行步骤11；否则，根据具体策略调整放电或充电行为。

步骤11、系统控制

根据当前状态，决策是否继续充电、放电或停止操作。

步骤12、结束

流程结束。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磷酸铁锂电池启停控制装置，其特征在于，包括：

电池检测模块，用于实时检测磷酸铁钾电池的电池状态参数，并将检测到的电池状态参数传输给控制模块以及SOC估算模块；

SOC估算模块，用于根据电池状态参数估算出当前磷酸铁钾电池的剩余容量SOC后反馈给控制模块；

控制模块，用于结合电池状态参数以及剩余容量SOC发出相应的控制指令，对磷酸铁钾电池进行充电、放电、停止充电或停止放电操作，还用于向负载模块给出电流/电压控制指令；

充电器模块，用于接收控制模块给出的控制指令，对磷酸铁钾电池进行充电或停止充电操作；

负载模块，是磷酸铁钾电池的电力输出终端，用于供应各类负载所需的电能，接收控制模块给出的控制指令，对进行放电或停止放电操作，还在为各类负载提供所需的电能时，接收控制模块给出的电流/电压控制指令，以调节输出给各类负载的电流/电压。

2.如权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池启停控制装置，其特征在于，所述电池状态参数包括电压、电流以及温度。

3.如权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池启停控制装置，其特征在于，还包括放电电流限制模块，当对磷酸铁钾电池进行放电操作时，通过所述电池检测模块检测磷酸铁钾电池的放电电流，当放电电流超过设定的安全范用时，由放电电流限制模块限制放电电流，以防止过大的放电电流对磷酸铁锂电池造成损坏。

4.如权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池启停控制装置，其特征在于，还包括充电电流调节模块，用于在对磷酸铁钾电池进行充电操作时，根据电池检测模块检测的电池状态参数动态调节充电电流大小，以确保充电过程中磷酸铁钾电池的温度和电压在安全范围内。

5.如权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池启停控制装置，其特征在于，还包括放电电流限制模块，用于在对磷酸铁钾电池进行放电操作时，获取电池检测模块检测的电池状态参数中的放电电流。

6.如权利要求5所述的一种磷酸铁锂电池启停控制装置，其特征在于，当放电电流超过设定的安全范用时，由所述放电电流限制模块限制放电电流，以防止过大的放电电流对磷酸铁锂电池造成损坏。

7.如权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池启停控制装置，其特征在于，还包括温度调节模块，用于获取电池检测模块检测的电池状态参数中的电池表面温度以及电池内部温度，当电池表面温度以及电池内部温度超过电池安全工作温度范围时，由温度调节模块对磷酸铁锂电池进行散热操作，以保持磷酸铁锂电池在电池安全工作温度范围内工作。

8.如权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池启停控制装置，其特征在于，还包括电池健康状态模块，用于获取电池检测模块检测的电池状态参数中的电压响应和放电电流，利用等效内阻模型估计电池的内阻，并根据内阻变化情况判断电池的健康状态。

9.如权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池启停控制装置，其特征在于，还包括充放电策略优化模块，用于记录磷酸铁锂电池的充放电循环次数，并结合包括循环深度在内的相关因素进行统计和分析，优化充放电策略，延长磷酸铁锂电池的寿命。

10.一种磷酸铁锂电池启停控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、通过电池检测模块实时监测磷酸铁钾电池的电池状态参数；

步骤2、根据电池状态参数判断磷酸铁钾电池当前是否处于充电状态：如果是，执行步骤3；否则，执行步骤5；

步骤3、基于电池状态参数，判断电池电压是否达到设定的充电截止电压：若达到，执行步骤4；否则，继续充电；

步骤4、充电器模块停止对磷酸铁钾电池进行充电操作；

步骤5、根据电池状态参数判断磷酸铁钾电池当前是否处于放电状态：如果是，执行步骤6；否则，执行步骤8；

步骤6、基于电池状态参数，判断电池电压、电流是否符合负载工作要求：若符合，执行步骤7；否则，停止放电或降低负载；

步骤7、继续供电给负载，并保持电池电压和电流在安全范围内；

步骤8、根据电池状态参数计算磷酸铁电池的剩余容量SOC；

步骤9、判断剩余容量SOC是否达到设定的上下限范围：若在范围内，执行步骤10；否则，根据具体策略调整放电或充电行为；

步骤10、根据磷酸铁钾电池的当前状态，决策是否继续充电、放电或停止操作。