[发明专利]一种推进电池充放电控制装置及其控制方法

权利要求书

1.一种推进电池充放电控制装置，其特征在于：包括数据处理模块、与数据处理模块分别相连接的CAN数据收发模块、以太网变压器、PWM波发生器、实时电流采集模块，与CAN数据收发模块相连接的数据隔离模块、与以太网变压器相连接的RJ45接口、与PWM波发生器和实时电流采集模块的相连接的光电隔离双向模块、光电隔离双向模块与推进电池相连，数据隔离模块与电池管理系统相连，RJ45接口与电站管理系统相连，所述数据处理单元包括与CAN数据收发模块相连接的CAN数据包处理、与以太网变压器相连接的以太网数据包处理模块，与CAN数据包处理和以太网数据包处理模块分别连接的PID控制器，与PID控制器相连的温度处理模块，温度处理模块外接温度检测模块。

2.根据权利要求1所述的推进电池充放电控制装置，其特征在于：所述光电隔离双向功率模块由光电耦合器、SPWM驱动电路和IGBT管构成隔离驱动电路。

3.根据权利要求1所述的推进电池充放电控制装置，其特征在于：所述数据处理模块外接DI信号输入接口。

4.根据权利要求1所述的推进电池充放电控制装置，其特征在于：所述数据隔离模块由数字隔离芯片构成隔离电路。

5.根据权利要求1所述的推进电池充放电控制装置，其特征在于：所述CAN数据收发模块由CAN数据收发器芯片构成数据收发电路，所述以太网变压器由以太网芯片构成。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的推进电池充放电控制装置的控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(1)电池管理系统通过CAN数据收发模块将推进电池的设定的实时充/放电电流允许值以及温度上限设定值放在CAN数据包中，数据处理单元接收并解析指定的CAN数据包，将推进电池的设定的实时充/放电电流允许值以及温度上限设定值保存到CAN数据包的固定空间；

(2)数据处理单元采集推进电池的实时电流信号，将推进电池的实时电流保存到CAN数据包的固定空间；

(3)数据处理单元采集温度检测模块的温度信号，实时采集光电隔离双向功率模块的IGBT管和推进电池温度，将IGBT管和推进电池的实时温度保存到固定空间；

(4)数据处理单元根据推进电池的设定的实时充/放电电流允许值和实时电流，运行PID算法，输出相应占空比的PWM波，PWM波传输到光电隔离双向功率模块后驱动推进电池的充/放电动作，当推进电池的充放电动作响应时间过长或实时电流超调过大时，数据处理单元进行自适应PID参数整定，具体过程如下：

(41)令I为推进电池的实际充放电电流，I_d为推进电池的设定的充放电电流，则误差e：e＝I-I_d，PID算法接受误差信号e，然后向PWM波发生器输出u，PWM波发生器在PID算法的调节下输出I；

(42)PWM波发生器的传递函数用二阶惯性加滞后G(s)表示：式中，K为比例系数、T₁、T₂为时间常数、e^-s取为一阶近似，即e^-τs＝1-τs、τ为滞后时间；PID控制器传递函数用D(s)表示：式中，比例系数积分时间常数T_i＝T₁+T₂，微分时间常数

(43)将PWM波发生器的传递函数G(s)化为标准PID参数的形式，令τ＝LT，取e^Ts＝z^L，对G(s)取后向差分变换通过z变换，将G(s)离散化，则：

其中，

式中，θ₀，θ₁，θ₂为一组待测的模型参数；

(44)在(43)中的联立式满足递推最小二乘估计的线性化模型：

记y＝y(t)，θ＝(θ₀，θ₁，θ₂)，Φ＝(y(t-1)，y(t-₂)，u(t-L))^T；采用最小二乘法进行参数辨识，得到参数的估计值得到比例系数K_P的估计值积分时间常数T_i的估计值微分时间常数T_d的估计值

(45)将通过最小二乘法参数辨识得到的PID参数值保存起来，运用到PID算法中，当再次出现推进电池的充放电动作响应时间过长或实时电流超调过大时，重复上述自适应PID参数整定过程，其中响应时间和超调范围根据需要决定；

(5)温度检测模块实时检测光电隔离双向功率模块的IGBT管和推进电池温度，当IGBTT管或/和温度高于上限值时，光电隔离双向功率模块停止PWM波的输出，并将故障信息通过CAN通信发送到BMS，其余模块正常工作，当温度回到正常范围后故障信号接触，控制器模块继续正常输出PWM波；

(6)光电隔离双向功率模块将IGBT管和推进电池的温度以及推进电池的实时电流放置到CAN数据包中由CAN数据收发模块将数据包发送到BMS。