[发明专利]一种后备用网格化电池组及其安全控制方法

说明书

本申请提供了一种后备用网格化电池组及其安全控制方法，其中电池组包括：总控模块和彼此并联的m个电池组单元；每个电池组单元中的二极管与可控开关单元并联后与电池串联单元串联；总控模块通过电池采集模块连接电池串联单元；总控模块通过电池保护控制模块连接可控开关单元。本申请通过先串后并的网格化结构满足变电站后备电源高电压等级大容量电池组需求的基础上，避免了电池直接并联时内部互充放电导致的问题，保障电池的使用安全并延长电池使用寿命；满足过充电保护的同时保证交流失电时无缝切换至电池组供电；模块化的结构设计能够适应变电站后备电源多种电压等级及电池容量需求。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种后备用网格化电池组及其安全控制方法。

背景技术

作为直流电源备用的各种电池组，不论是阀控密封铅酸蓄电池，还是锂离子电池，绝大多数采用的是串联结构，当某单节电池开路时，会引起整组电池失效，国内发生过多起由于电池开路造成变压器烧毁、大面积用户停电的事故，优化电池组的成组方式和拓扑结构，采用并联的结构，在电池应用的过程中越来越重要。

但在电池组直接并联时，由于无法避免电池一致性存在差异，将会在不同的电池组之间产生环流，造成电池老化加剧甚至引发自燃爆炸事故，且一般电池管理系统在电池出现短路、过充、过放时将会将主回路断开对系统进行保护，不能很好地满足变电站对后备电源在交流失电时能够无时间间隔切换至蓄电池组供电的使用要求。

在发明专利(公布号：CN 106532150 A)一种模块化的高压大容量锂电池组可控拓扑结构中将n个电池模块并联后形成一个电池单元，m个电池单元串联形成锂电池组。通过电流作为判据对对并联电池模块进行均衡，抑制并联电池内部的互充放电。

以上方案存在的问题是电池在直接并联时，由于内部参数一致性较差，容量、内阻、电压、充电恒流比都无法避免的存在差异，并联电池在充放电的不同阶段，将互相充放电，随着差异性的扩大，内部互充放电也将更加恶劣，尤其在充放电过程的起始和停止阶段电池开路电压变化剧烈，开路电压相差较大的电池并联时内部互充放电流甚至超过电池允许的最大倍率充放电流，造成老化加剧甚至引发自燃爆炸事故。因此即使在出厂时电池组一致性高，随着使用时间延长，一致性差异会越来越大，电池直接并联的风险始终存在。一般电池管理系统在电池出现短路、过充、过放时将会将主回路断开对系统进行保护，不能很好地满足变电站对后备电源在交流失电时能够无时间间隔切换至蓄电池组供电的使用要求。

发明内容

本发明提供了一种后备用网格化电池组及其安全控制方法，避免了电池直接并联时内部互充放电导致的问题，保障电池的使用安全并延长电池使用寿命；满足过充电保护的同时保证交流失电时无缝切换至电池组供电；模块化的结构设计能够适应变电站后备电源多种电压等级及电池容量需求。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种后备用网格化电池组，包括：总控模块和彼此并联的m个电池组单元；

每个所述电池组单元包括电池串联单元、二极管、可控开关单元、电池保护控制模块和电池采集模块；

所述二极管与所述可控开关单元并联后与所述电池串联单元串联；

所述总控模块通过所述电池采集模块连接所述电池串联单元；

所述总控模块通过所述电池保护控制模块连接所述可控开关单元。

优选地，每个所述电池串联单元包括依次串联的j个电池包，每个所述电池组单元包括的所述电池采集模块的数量具体为j个；

j个所述电池采集模块与j个所述电池包对应连接，用于采集各电池包内所有电池的电压、温度并发送至所述总控模块。

优选地，每个所述电池包由t个电池单芯依次串联而成。

优选地，所述电池包内部通过连接条连接，引出所述电池包的正极和负极接线端子；