本發(fā)明屬于電芯模組串聯(lián)，具體涉及一種電芯模組串聯(lián)結(jié)構(gòu)及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、隨著光伏儲(chǔ)能行業(yè)的高速發(fā)展，家庭儲(chǔ)能和小型工商儲(chǔ)能越來(lái)越多地選用電池包串聯(lián)方案，儲(chǔ)能系統(tǒng)的電池部分電壓從低壓變?yōu)檩^高壓，同時(shí)系統(tǒng)方案從多個(gè)電芯模組低壓并聯(lián)方案，變?yōu)槎鄠€(gè)電芯模組串聯(lián)方案。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，大多數(shù)高壓電池系統(tǒng)有兩部分組成分別是主控盒加上若干電芯模組。主控箱里有主功率回路控制、通信交互、以及bms系統(tǒng)。電芯模組有bmu、afe、pack組成。這種方案系統(tǒng)中會(huì)有一下幾個(gè)問(wèn)題：這種高壓串聯(lián)方案在高功率系統(tǒng)中有著低成本，小電流、方便安裝等優(yōu)點(diǎn)，然而也存在一些問(wèn)題：系統(tǒng)單個(gè)電芯模組異常會(huì)造成整個(gè)高壓系統(tǒng)無(wú)法工作，使得系統(tǒng)的整體可靠性較差；同時(shí)在串聯(lián)系統(tǒng)中不同soc和新舊程度的電池包混用時(shí)，低soc的電芯模組無(wú)法充滿，高soc的電芯模組無(wú)法完全放電，造成電池系統(tǒng)的soc顯示混亂、突變，甚至造成系統(tǒng)壽命減短；系統(tǒng)放電深度dod不一致，造成系統(tǒng)充放電能力無(wú)法得到最大利用、系統(tǒng)的整體壽命受到影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中多電芯模組串聯(lián)方案的系統(tǒng)穩(wěn)定性較差并且不同soc的電池混用收到限制的缺陷，從而提供一種電芯模組串聯(lián)結(jié)構(gòu)及其控制方法。

2、一種電芯模組串聯(lián)結(jié)構(gòu)，包括控制模塊和多個(gè)電芯模組，至少一個(gè)所述電芯模組串接在串聯(lián)支路中；所述電芯模組包括電芯、模擬前端單元、第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)；所述第二開(kāi)關(guān)為單刀雙擲開(kāi)關(guān)；所述電芯并聯(lián)在所述模擬前端單元上；所述第二開(kāi)關(guān)的不動(dòng)端連接在所述模擬前端單元的負(fù)輸出端；所述第二開(kāi)關(guān)的動(dòng)端連接到第一輸出端時(shí)，使對(duì)應(yīng)所述電芯模組串聯(lián)在串聯(lián)支路上；所述第一開(kāi)關(guān)閉合時(shí)使對(duì)應(yīng)所述電芯模組在所述串聯(lián)支路上短路；所述第二開(kāi)關(guān)的動(dòng)端連接到第二輸出端時(shí)，各所述電芯模組的負(fù)輸出端連接到第三開(kāi)關(guān)的第一端，所述第三開(kāi)關(guān)的第二端連接到所述串聯(lián)結(jié)構(gòu)的負(fù)輸出端；所述控制模塊與各所述電芯模組的所述模擬前端單元通信連接，并與所述第一開(kāi)關(guān)、所述第二開(kāi)關(guān)和所述第三開(kāi)關(guān)控制連接。

3、進(jìn)一步的，所述電芯模組還包括第一二極管和電感，所述電感連接在所述模擬前端單元的負(fù)輸出端與所述第二開(kāi)關(guān)之間，所述第一二極管的陰極和陽(yáng)極分別連接所述模擬前端單元的正輸出端和所述第二開(kāi)關(guān)的不動(dòng)端。

4、進(jìn)一步的，所述第三開(kāi)關(guān)為開(kāi)關(guān)管，還包括第二二極管，所述第二二極管與所述第三開(kāi)關(guān)反向并聯(lián)。

5、進(jìn)一步的，所述第三開(kāi)關(guān)設(shè)置一個(gè)，每個(gè)所述電芯模組的第二開(kāi)關(guān)的第二輸出端通過(guò)所述第三開(kāi)關(guān)連接到所述串聯(lián)結(jié)構(gòu)的負(fù)輸出端。

6、進(jìn)一步的，所述第三開(kāi)關(guān)設(shè)置有多個(gè)，與所述電芯模組兩兩配對(duì)，每個(gè)所述電芯模組的第二開(kāi)關(guān)的第二輸出端分別通過(guò)一個(gè)所述第三開(kāi)關(guān)連接到所述串聯(lián)結(jié)構(gòu)的負(fù)輸出端。

7、進(jìn)一步的，所述第一開(kāi)關(guān)和所述第二開(kāi)關(guān)為繼電器。

8、一種電芯模組串聯(lián)結(jié)構(gòu)的控制方法，所述電芯模組串聯(lián)結(jié)構(gòu)如上所述，包括：

9、使所述電芯模組串聯(lián)在所述串聯(lián)支路中時(shí)，控制所述第一開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，并控制所述第二開(kāi)關(guān)連接所述模擬前端單元的負(fù)輸出端與串聯(lián)支路；

10、使所述電芯模組隔離出所述串聯(lián)支路中時(shí)，控制所述第一開(kāi)關(guān)閉合，并控制所述第二開(kāi)關(guān)連接所述模擬前端單元的負(fù)輸出端與所述第三開(kāi)關(guān)的第一端；

11、將靠近所述串聯(lián)結(jié)構(gòu)的負(fù)輸出端的一端定義為末端；使所述電芯模組充電時(shí)，若所述電芯模組不為最末端的所述電芯模組，控制所述第一開(kāi)關(guān)閉合，并控制所述第二開(kāi)關(guān)連接所述模擬前端單元的負(fù)輸出端與所述第三開(kāi)關(guān)的第一端。

12、進(jìn)一步的，還包括控制方法：

13、所述第三開(kāi)關(guān)與所述電芯模組兩兩配對(duì)設(shè)置，并分別連接在所述串聯(lián)結(jié)構(gòu)的負(fù)輸出端；

14、當(dāng)所述末端的電芯模組充電時(shí)，控制末端的所述電芯模組的所述第一開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，所述第二開(kāi)關(guān)連接所述模擬前端單元的負(fù)輸出端與所述第三開(kāi)關(guān)的第一端；同時(shí)控制前一所述電芯模組的所述第一開(kāi)關(guān)閉合，所述第二開(kāi)關(guān)連接所述模擬前端單元的負(fù)輸出端與所述第三開(kāi)關(guān)的第一端，前一所述電芯模組的對(duì)應(yīng)的所述第三開(kāi)關(guān)閉合。

15、進(jìn)一步的，還包括控制方法：

16、所述第三開(kāi)關(guān)設(shè)置一個(gè)，并連接在所述串聯(lián)結(jié)構(gòu)的負(fù)輸出端；

17、當(dāng)所述末端的電芯模組充電時(shí)，控制末端的所述電芯模組的所述第一開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，所述第二開(kāi)關(guān)連接所述模擬前端單元的負(fù)輸出端與串聯(lián)支路；同時(shí)控制前一所述電芯模組的所述第一開(kāi)關(guān)閉合，所述第二開(kāi)關(guān)連接所述模擬前端單元的負(fù)輸出端與所述第三開(kāi)關(guān)的第一端。

18、進(jìn)一步的，還包括控制方法：

19、當(dāng)所述末端的電芯模組隔離出所述串聯(lián)支路中時(shí)，控制末端的所述電芯模組的所述第一開(kāi)關(guān)閉合；并控制前一所述電芯模組的所述第一開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，所述第二開(kāi)關(guān)連接所述模擬前端單元的負(fù)輸出端與所述第三開(kāi)關(guān)的第一端，對(duì)應(yīng)所述第三開(kāi)關(guān)閉合。

20、有益效果：本發(fā)明公開(kāi)了一種電芯模組串聯(lián)結(jié)構(gòu)及其控制方法，串聯(lián)結(jié)構(gòu)包括控制模塊和多個(gè)電芯模組，電芯模組包括電芯、模擬前端單元、第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)，控制模塊與電芯模組的模擬前端單元通信連接，并與第一開(kāi)關(guān)、第二開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)控制連接。本發(fā)明通過(guò)控制模塊控制電芯模組的開(kāi)關(guān)，能夠靈活實(shí)現(xiàn)電芯模組在串聯(lián)結(jié)構(gòu)的串聯(lián)與隔離，當(dāng)電芯模組工作異常時(shí)隔離確保了電池串聯(lián)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)可靠性；并且通過(guò)控制開(kāi)關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)各電芯模組的獨(dú)立充電，確保在混用不同soc的電芯模組時(shí)使每個(gè)電芯模組都能獲得合適的充放電，增加了系統(tǒng)的使用壽命。

技術(shù)特征：

1.一種電芯模組串聯(lián)結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括控制模塊和多個(gè)電芯模組，至少一個(gè)所述電芯模組串接在串聯(lián)支路中；所述電芯模組包括電芯、模擬前端單元、第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)；所述第二開(kāi)關(guān)為單刀雙擲開(kāi)關(guān)；所述電芯并聯(lián)在所述模擬前端單元上；所述第二開(kāi)關(guān)的不動(dòng)端連接在所述模擬前端單元的負(fù)輸出端；所述第二開(kāi)關(guān)的動(dòng)端連接到第一輸出端時(shí)，使對(duì)應(yīng)所述電芯模組串聯(lián)在串聯(lián)支路上；所述第一開(kāi)關(guān)閉合時(shí)使對(duì)應(yīng)所述電芯模組在所述串聯(lián)支路上短路；所述第二開(kāi)關(guān)的動(dòng)端連接到第二輸出端時(shí)，各所述電芯模組的負(fù)輸出端連接到第三開(kāi)關(guān)的第一端，所述第三開(kāi)關(guān)的第二端連接到所述串聯(lián)結(jié)構(gòu)的負(fù)輸出端；所述控制模塊與各所述電芯模組的所述模擬前端單元通信連接，并與所述第一開(kāi)關(guān)、所述第二開(kāi)關(guān)和所述第三開(kāi)關(guān)控制連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電芯模組串聯(lián)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電芯模組還包括第一二極管和電感，所述電感連接在所述模擬前端單元的負(fù)輸出端與所述第二開(kāi)關(guān)之間，所述第一二極管的陰極和陽(yáng)極分別連接所述模擬前端單元的正輸出端和所述第二開(kāi)關(guān)的不動(dòng)端。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電芯模組串聯(lián)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第三開(kāi)關(guān)為開(kāi)關(guān)管，還包括第二二極管，所述第二二極管與所述第三開(kāi)關(guān)反向并聯(lián)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電芯模組串聯(lián)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第三開(kāi)關(guān)設(shè)置一個(gè)，每個(gè)所述電芯模組的第二開(kāi)關(guān)的第二輸出端通過(guò)所述第三開(kāi)關(guān)連接到所述串聯(lián)結(jié)構(gòu)的負(fù)輸出端。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電芯模組串聯(lián)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第三開(kāi)關(guān)設(shè)置有多個(gè)，與所述電芯模組兩兩配對(duì)，每個(gè)所述電芯模組的第二開(kāi)關(guān)的第二輸出端分別通過(guò)一個(gè)所述第三開(kāi)關(guān)連接到所述串聯(lián)結(jié)構(gòu)的負(fù)輸出端。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電芯模組串聯(lián)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一開(kāi)關(guān)和所述第二開(kāi)關(guān)為繼電器。

7.一種電芯模組串聯(lián)結(jié)構(gòu)的控制方法，其特征在于，所述電芯模組串聯(lián)結(jié)構(gòu)如權(quán)利要求1~權(quán)利要求6任一項(xiàng)所述，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種電芯模組串聯(lián)結(jié)構(gòu)的控制方法，其特征在于，還包括控制方法：

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種電芯模組串聯(lián)結(jié)構(gòu)的控制方法，其特征在于，還包括控制方法：

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種電芯模組串聯(lián)結(jié)構(gòu)的控制方法，其特征在于，還包括控制方法：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電芯模組串聯(lián)技術(shù)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種電芯模組串聯(lián)結(jié)構(gòu)及其控制方法，串聯(lián)結(jié)構(gòu)包括控制模塊和多個(gè)電芯模組，電芯模組包括電芯、模擬前端單元、第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)，控制模塊與電芯模組的模擬前端單元通信連接，并與第一開(kāi)關(guān)、第二開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)控制連接。本發(fā)明通過(guò)控制模塊控制電芯模組的開(kāi)關(guān)，能夠靈活實(shí)現(xiàn)電芯模組在串聯(lián)結(jié)構(gòu)的串聯(lián)與隔離，當(dāng)電芯模組工作異常時(shí)隔離確保了電池串聯(lián)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)可靠性；并且通過(guò)控制開(kāi)關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)各電芯模組的獨(dú)立充電，確保在混用不同SOC的電芯模組時(shí)使每個(gè)電芯模組都能獲得合適的充放電，增加了系統(tǒng)的使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：譚劍,謝雪飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳市安仕新能源科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2