[發明專利]信息化電化學儲能裝置及其管理控制方法、系統

在審

• 申請號: 202010589709.5
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111710926A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 向勇;張曉琨;彭曉麗
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42;H01M10/48;H01M10/52;H01M10/61;H01M10/625;H01M10/633;H01M10/0525;G06N20/00
• 代理公司: 成都帝鵬知識產權代理事務所(普通合伙) 51265
• 代理人: 黎照西

本發明涉及儲能技術領域，具體提供一種信息化電化學儲能裝置及其管理控制方法、系統。其中，信息系統網絡的傳感單元用于獲取能源網絡、傳質傳熱網絡運行狀態的監測數據，處理單元獲取監測數據進行處理并反饋控制信號至所述能源網絡、所述傳質傳熱網絡；及能源網絡與傳質傳熱網絡基于控制信號進行工作狀態管控、熱交換和/或者物質交互。通過信息系統網絡、能源網絡和傳質傳熱網絡的融合，可構建新架構儲能裝置，以實現1000Ah以上大容量單體電池的長期、安全、可靠運行，同時，可實現對能源網絡、傳質傳熱網絡狀態的高時空分辨率原位在線監測與精準評估、控制決策及控制信號輸出等功能。

【技術領域】

本發明涉及儲能技術領域，尤其涉及一種信息化電化學儲能裝置及其管理控制方法、系統。

【背景技術】

隨著各類大型電驅動平臺技術的發展，需要構建數十甚至1000兆瓦時的大規模儲能裝置以滿足使用的需求。如采用現有的儲能電池技術，則需要大量小容量單體構建大規模電池組，以及包含大量傳感與控制節點的復雜電源管理系統，以實現對單體電池的監控，減少故障率，提高其使用服役的可靠性。例如，特斯拉公司在其電動車即中采用大量小容量單體構建大規模電池組，策略是將風險點控制在盡量小的單體內。從電池組整體考慮，可以從每個小單體獲取足夠多的數據和信息，建立相對智能化的電池組管理模型。但是針對數十兆瓦時規模的儲能裝置，單體數目增加將導致風險概率疊加，量變引起質變，安全隱患成為必然。

此外，為大量小容量單體配置的眾多傳感控制節點以及復雜的電源管理系統將大幅降低電池模組的能量密度與功率密度。因此，基于現有電池技術，難以基于大量小容量單體構建安全、可靠的超大規模的儲能系統。

采用加大單體容量的方式，可以有效減少大規模儲能系統內的單體數目。但由于電池單體內部存在必然的不一致性，導致熱/機械/電/化學等應力集中，形成風險點，且風險概率隨時間正反饋加強，最終表現為熱失控、容量衰減以及電池失效等安全和可靠性問題。現有鋰離子電池模組的管理技術主要依賴電芯外部電壓、阻抗、溫度等參數測量及其黑箱模型，無法準確探知電芯內部的不一致性和風險點，更不能進行修復維護。此外，單體容量的增大，將一進步加劇單體內的不一致性，使風險點增多、風險概率疊加，從而導致儲能裝置熱失控等絕對風險變大。因此，基于現有電池技術架構，也無法實現安全可靠的大容量單體電芯。

基于上述分析，則亟待提供一種新型的儲能裝置以滿足大容量大規模儲能的需求。

【發明內容】

為克服現有技術無法滿足大容量單體的儲能裝置的問題，本發明提供了一種信息化電化學儲能裝置及其管理控制方法、系統。

本發明為了解決上述技術問題，提供如下的技術方案：一種信息化電化學儲能裝置，其包括信息系統網絡、能源網絡及傳質傳熱網絡，所述信息系統網絡包括多個傳感單元與處理單元，所述傳感單元用于獲取所述能源網絡、所述傳質傳熱網絡運行狀態的監測數據，所述處理單元獲取監測數據進行處理并反饋控制信號至所述能源網絡、所述傳質傳熱網絡；及所述能源網絡與所述傳質傳熱網絡之間基于控制信號進行工作狀態管控、熱交換和/或者物質交互。

優選地，所述傳感單元分布在所述能源網絡和/或所述傳質傳熱網絡之內；或所述傳感單元設于所述傳質傳熱網絡與所述能源網絡之間。

優選地，所述能源網絡包括多個能源單元，其中，一個或多個能源單元與所述傳質傳熱網絡之間可實現熱交換和/或者物質交互；和/或多個所述能源單元之間能量、物質及信息連通。

優選地，所述傳感單元可與所述能源網絡中的能源單元連接以獲得各個能源單元的電位、阻抗、溫度、應力、電流密度、離子濃度中任一種或多種監測數據；和/或所述傳感單元采集所述傳質傳熱網絡進行熱交換或物質交互的相關監測數據。