[發明專利]一種矩陣電池模組精細化狀態控制系統及方法

在審

• 申請號: 202110652059.9
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113489086A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 王灝
• 申請（專利權）人: 王灝
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/42
• 代理公司: 西安億諾專利代理有限公司 61220
• 代理人: 李永剛

一種矩陣電池模組精細化狀態控制系統及方法，其特征在于：包括控制主機、電氣參數檢測模塊和若干個電池模組；每一個電池模組包括狀態控制單元、電池單元、檢測控制單元、模式選擇單元和充放電單元；可實現在電池組儲能系統中，對每一個電芯元素在各種狀態下的實時檢測，實現全面精確測控。在整個電池儲能系統應用保養過程中，可就只針對狀態不良的電芯進行更換，不必將整個電池系統更換；從而達到降低應用成本，提高使用壽命的作用。同時可對每一個電池單元進行控制，實現了在不對每一個電芯元素進行同時充放電的前提下，對整個電池模組同時進行充放電作用。在滿足實際使用要求的前提下，提高電池使用壽命，降低電池系統應用成本。

技術領域

本發明屬于電池控制領域，尤其涉及一種矩陣電池模組精細化狀態控制系統及方法。

背景技術

目前，公知的電池組管理系統是基于現有電池電氣管理應用技術，尤其是充放電技術的特點所設計的電池管理系統。由于傳統的電池管理系統只能夠就電池的充電電壓、放電電壓、充電電流、放電電流進行宏觀測試，然后進行粗略的電池狀態測評，并進行大系統級別的“過壓保護”、“過流保護”、“過充保護”以及“過放保護”等。

然而，對于由多個諸如電芯的電池單體所組成的電池儲能系統，尤其像電動汽車、艦船用全電推進系統、工業儲能系統等大型和特大型電池儲能系統，只依賴對總輸入輸出節點的電氣參數來對其整個電池組的性能狀態進行判定及管理是不準確且不可靠的。根據電源系統特性可知，某一個或多個位置的電池單體的狀態性能均可能嚴重影響整個電池組系統的整體性能。雖然現有部分測量方案可以實現單個電芯的測量，但由于電池管理系統的不足，也使得更加先進的電池單體管理技術無法得到兼容應用。從而無法使電池系統的性能價值得到更大的提升。

當前的電池管理系統大都無法實現充放電隔離，即電芯在接受充電的同時又接受放電應用。這樣的使用狀態會使得電芯的使用壽命大幅的縮減，如此不僅提高了應用成本，且對電芯的安全狀態帶來極大的隱患。當前電池管理系統大都無法實現可涉及到每一個電芯的全面的，電池參數測量與傳感。這樣的電池管理系統可靠性不高，存在嚴重的設計漏洞，為電池應用帶來極大的安全隱患，提高應用成本。

隨著人工智能、大數據等技術的發展，均為更深層度地測量、計算、控制電池系統帶來了新的技術解決方案，但是傳統的電池管理系統結構已經無法有效兼容如上新型科技，使其在電池管理領域發揮重要作用，且當前電池管理系統結構以定制化為主，其標準化、模塊化、應用兼容能力不足，導致大多數電池管理系統不能夠有效實現低成本應用和跨領域應用的要求。

發明內容

本發明旨在解決上述問題，提供一種可對電池單元中的電芯進行單獨控制的矩陣電池模組精細化狀態控制系統及方法。

本發明所述矩陣電池模組精細化狀態控制系統，包括控制主機、電氣參數檢測模塊和若干個電池模組；每一個所述電池模組包括狀態控制單元、電池單元、檢測控制單元、模式選擇單元和充放電單元；所述狀態控制單元、電池單元、模式選擇單元和充放電單元依次電連接；所述狀態控制單元、電池單元、檢測控制單元、模式選擇單元和充放電單元均與前述控制主機相電連接；所述檢測控制單元與前述電池單元相電連接；所述檢測控制單元與電氣參數檢測模塊相電連接；所述電氣參數檢測模塊與前述控制主機相電連接；所述檢測控制單元設置有用于對電池單元檢測進行控制的檢測使能控制模塊；所述電池單元包括有若干個電芯；所述電池單元設置有用于對每一個前述電芯進行控制的電芯使能控制模塊。

進一步，本發明所述矩陣電池模組精細化狀態控制系統，所述電池單元包括若干串聯連接的電芯；每一個所述電芯設置有獨立的引線與狀態單元相電連接；每一個所述電芯設置有使能位開關；所述使能位開關與前述控制主機相電連接；所述狀態控制單元包括開關控制器；所述開關控制器與前述控制主機相電連接；所述開關控制器與前述電芯通過獨立的引線相電連接；所述開關控制器與每一個所述電芯之間設置有獨立的狀態控制開關。