CN116365064A - 一种集装箱储能柔性电池管理***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集装箱储能柔性电池管理***及方法，该电池管理***应用于m行n列电池组形成的电池***，m、n均为大于零的正整数；包括电池管理单元和电池控制单元；电池管理单元设置于每个电池组内，用于采集每个电池组的实时状态，并将每个电池组的实时状态传输至电池控制单元；及根据电池控制单元传输来的电池组组合指令，控制对应电池组是否参与整个电池***的充放电工作；电池控制单元，用于根据每个电池组的实时状态，进行数据处理计算，得到电池组组合指令；并将电池组组合指令传输至电池管理单元，实现整体电池***中的电池组柔性串并联。本发明提高了电池组串并联的灵活性和集装箱储能电芯利用率，电池***紧急故障情况时***响应快。
Description
技术领域
本发明涉及集装箱储能的电池管理***技术领域，具体涉及一种集装箱储能柔性电池管理***及方法。
背景技术
现在集装箱储能的电池管理***方案是多簇电池包并联，每簇电池包基于电芯的并联之后再串联，通过电池管理***(BMS)的采集线束监控电芯的电压和温度情况来实现对电芯的管理；电芯之间的串并联靠的是铜排通过激光焊接技术把电芯的正负极与铜排连接在一起，紧固的硬连接，硬连接要求接触面必须是紧密接触的，这样过电流时才不会出现严重发热的情况；汇聚只有会形成总正和总负两条线路，总回路上会增加一个高压盒(BDU)，BDU包含主正主负继电器、保险丝、铜排、预充继电器、防呆插座等高压器件。
常规的方案存在如下问题：1)、任意串中并联的电芯损坏后，该簇电池组不能使用；2)、任意串中连接铜排出现故障，该簇电池组不能使用；3)、电芯一致性特别差的情况下，整个***的容量将大大减少，BMS均衡功能针对一致性较大的情况下，作用是很小；4)、任意电芯出现问题后，不能及时将该电芯隔离开，仍然串联在回路中，总回路的继电器需要微控制单元(MCU)判断故障时间，下发控制指令时间，继电器响应时间，三种时间加在一起会导致反应偏慢；5)、针对电芯的串并联焊接工艺要求非常高，一旦虚焊就会导致整个***出现问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现在集装箱储能的电池管理***中电池组的串并联是先单簇串联后再各簇并联的固定形式，存在电池组串并联灵活性差，集装箱储能电芯利用率偏低，电池***紧急故障情况时***响应慢等问题。
本发明目的在于提供一种集装箱储能柔性电池管理***及方法，提出了一种可重构的集装箱储能电池管理***方案，第一，本发明具有柔性串并联的优点，通过在每电池组内增加一个电池管理单元BMU，通过电池管理单元BMU内部的充放电MOS开关实现整个***的串并联，提高了电池组串并联的灵活性。第二，本发明具有自动将不满足使用要求的电池组从工作状态调整成闲置状态，该***方案中设计有一个电池控制单元BPU，该电池控制单元BPU是实时针对电池管理单元BMU工作状态进行管控，通过管控电池管理单元BMU实现整体串并联，提高集装箱储能电芯利用率。第三，本发明针对短路故障采用硬件保护的策略，具有响应速度快、响应精准的优点，柔性串并联可实时进行调整，调整速率快，可以让故障电池组从工作状态调整成非工作状态，同时可以重新利用剩余的电池组组成新的动力供给侧给负载供电，提高了***使用率。
本发明通过下述技术方案实现：
第一方面，本发明提供了一种集装箱储能柔性电池管理***，该电池管理***应用于m行n列电池组形成的电池***，m、n均为大于零的正整数；该电池管理***包括电池管理单元和电池控制单元；
电池管理单元设置于每个电池组内，即每个电池组内均设置一个电池管理单元BMU，用于采集每个电池组的实时状态，并将每个电池组的实时状态传输至电池控制单元；及根据电池控制单元传输来的电池组组合指令，控制对应电池组是否参与整个电池***的充放电工作；
电池控制单元，用于根据每个电池组的实时状态，进行数据处理计算，得到电池组组合指令；并将电池组组合指令传输至电池管理单元，实现整体电池***中的电池组柔性串并联。
进一步地，电池***中同列的电池组依次串联，同行的电池组并联；电池***整体并联输出。
进一步地，电池管理单元具体设置于每个电池组正极高压输出回路上，通过MOS管闭合实现高压输出回路的联通，联通后给负载提供动力源。
进一步地，电池管理单元包括采集芯片、电流传感器、充电MOS管、放电MOS管、MCU控制器和烟雾传感器；采集芯片、电流传感器、充电MOS管、放电MOS管和烟雾传感器均连接MCU控制器；
采集芯片，用于采集电池组内单体电芯的温度和电压；
电流传感器，用于采集电池组充放电的电流；
烟雾传感器，用于监测电池组内是否出现因电芯失效导致的热失控；
充电MOS管，用于通过切断/闭合电池组来控制实现该电池组的充电功能；
放电MOS管，用于控制切断/闭合电池组来控制实现该电池组的放电功能；
MCU控制器，用于控制将采集芯片、电流传感器和烟雾传感器采集的电池组的实时状态传输至电池控制单元，及控制充电MOS管、放电MOS管切断或者闭合电池组，以实现该电池组是否参与整个电池***的充放电工作。
进一步地，电池管理单元还包括地址分配器，地址分配器连接MCU控制器；
地址分配器，用于将多个电池管理单元进行CAN总线通讯时分配不同的CANID地址。
进一步地，电池控制单元采用柔性策略法进行数据处理计算，得到电池组组合指令；
柔性策略法是基于负载需求放电能力、电芯电压状态、电芯温度状态、电池组充放电的电流状态以及电池组是否出现热失控因素，计算出最大能满足负载需求的电池***组成方案作为电池组组合指令。
进一步地，该电池管理***应用于8行4列电池组形成的电池***，实现以下电能输出：
当某列中的电池组出现故障情况下，该电池管理***能够避开该电池组，形成最大能力3/4电池***来供电；
当三列中电池组出现故障情况下，该电池管理***能够形成最大能力1/4电池***来供电，至少保证整个***有电能输出。
第二方面，本发明又提供了一种集装箱储能柔性电池管理方法，该方法应用于所述的一种集装箱储能柔性电池管理***；该电池管理方法包括：
通过电池管理单元采集每个电池组的实时状态，并将每个电池组的实时状态传输至电池控制单元；
电池控制单元根据每个电池组的实时状态，采用柔性策略法进行数据处理计算，得到电池组组合指令；并将电池组组合指令传输至电池管理单元，
电池管理单元根据电池控制单元传输来的电池组组合指令，控制对应电池组是否参与整个电池***的充放电工作，实现整体电池***中的电池组柔性串并联。
进一步地，柔性策略法是基于负载需求放电能力、电芯电压状态、电芯温度状态、电池组充放电的电流状态以及电池组是否出现热失控因素，计算出最大能满足负载需求的电池***组成方案作为电池组组合指令。
进一步地，该电池管理方法具体包括：
当所有电池组都正常，且负载要求放电能力较大时，则电池组内的所有充电MOS管和放电MOS管处于闭合状态，这时电池***的容量是多个电池组并联之和，电池***的电压是多个电池组串联之和；
当部分电池组异常或压差较大，且负载要求放电能力较小时，则电池控制单元计算出电池组组合指令，并通过CAN总线通讯将电池组组合指令发送至电池管理单元，电池管理单元根据电池组组合指令闭合相应电池组内的充电MOS管和放电MOS管即可。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明具有柔性串并联的优点，柔性电池管理***方案可自适应进行串并联组合，不同簇之间可以交叉组合；通过在每电池组内增加一个电池管理单元BMU，通过电池管理单元BMU内部的充放电MOS开关实现整个***的串并联，提高了电池组串并联的灵活性。
2、本发明具有自动将不满足使用要求的电池组从工作状态调整成闲置状态，该***方案中设计有一个电池控制单元BPU，该电池控制单元BPU是实时针对电池管理单元BMU工作状态进行管控，通过管控电池管理单元BMU实现整体串并联，提高集装箱储能电芯利用率。
3、本发明针对短路故障采用硬件保护的策略，具有响应速度快、响应精准的优点，柔性串并联可实时进行调整，调整速率快，可以让故障电池组从工作状态调整成非工作状态，同时可以重新利用剩余的电池组组成新的动力供给侧给负载供电，提高了***使用率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明一种集装箱储能柔性电池管理***原理示意图；
图2为本发明电池管理单元的功能原理示意图；
图3为本发明数据传输示意图。
具体实施方式
在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所发明的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
在本发明的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。
在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。
应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。
在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
基于现在集装箱储能的电池管理***中电池组的串并联是先单簇串联后再各簇并联的固定形式，存在电池组串并联灵活性差，集装箱储能电芯利用率偏低，电池***紧急故障情况时***响应慢等问题。
本发明提出了一种可重构的集装箱储能电池管理***方案，本发明的电池***中电池组串并联采用的柔性成组方式，可根据当前负载情况进行快速的组合；当某簇中的电池组出现故障情况下，可以快速的避开该电池组。
1)为解决传统电池组串并联灵活性差，本发明具有柔性串并联的优点，电池组的串并联不再是先单簇串联后再各簇并联的固定形式，通过在每电池组内增加一个电池管理单元BMU，通过电池管理单元BMU内部的充放电MOS开关实现整个***的串并联，提高了电池组串并联的灵活性。
2)、为解决传统集装箱储能电芯利用率偏低，本发明电池管理***方案具有自动将不满足使用要求的电池组从工作状态调整成闲置状态，该***方案中设计有一个电池控制单元BPU，该电池控制单元BPU是实时针对电池管理单元BMU工作状态进行管控，通过管控电池管理单元BMU实现整体串并联，提高集装箱储能电芯利用率。
3)、为解决电池***紧急故障情况时***响应慢，本发明针对短路故障采用硬件保护的策略，具有响应速度快、响应精准的优点，柔性串并联可实时进行调整，调整速率快，可以让故障电池组从工作状态调整成非工作状态，同时可以重新利用剩余的电池组组成新的动力供给侧给负载供电，提高了***使用率。
实施例1
如图1所示，本发明一种集装箱储能柔性电池管理***，该电池管理***应用于m行n列电池组形成的电池***，m、n均为大于零的正整数；该电池管理***包括电池管理单元和电池控制单元；
电池管理单元BMU设置于每个电池组内，即每个电池组内均设置一个电池管理单元BMU，用于采集每个电池组的实时状态，并将每个电池组的实时状态传输至电池控制单元；及根据电池控制单元传输来的电池组组合指令，控制对应电池组是否参与整个电池***的充放电工作；
电池控制单元BPU，用于根据每个电池组的实时状态，进行数据处理计算，得到电池组组合指令；并将电池组组合指令传输至电池管理单元，实现整体电池***中的电池组柔性串并联。
其中，电池***中同列的电池组依次串联，同行的电池组并联；电池***整体并联输出。
工作原理是：本发明结合电池管理单元和电池控制单元实现电池***中的电池组柔性串并联，而非现有技术中的硬性连接。每个电池组内部都有充放电MOS管作为高压回路串并联的开关；当所有电池组都正常，且负载要求放电能力较大时，则电池组内的所有充电MOS管和放电MOS管处于闭合状态，这时电池***的容量是多个电池组并联之和，电池***的电压是多个电池组串联之和。当部分电池组异常或压差较大，且负载要求放电能力较小时，则电池组内充放电MOS管需要依靠电池控制单元BPU计算出的结果通过CAN总线通讯发送指令来让部分电池管理单元BMU闭合充放电MOS管，即电池控制单元计算出电池组组合指令，并通过CAN总线通讯将电池组组合指令发送至电池管理单元，电池管理单元根据电池组组合指令闭合相应电池组内的充电MOS管和放电MOS管即可。如果1所示。
作为进一步地实施，电池管理单元具体设置于每个电池组正极高压输出回路上，通过MOS管闭合实现高压输出回路的联通，联通后给负载提供动力源。
作为进一步地实施，电池管理单元BMU包括采集芯片、电流传感器、充电MOS管、放电MOS管、MCU控制器、烟雾传感器和地址分配器；采集芯片、电流传感器、充电MOS管、放电MOS管、烟雾传感器和地址分配器均连接MCU控制器；
采集芯片，用于采集电池组内单体电芯的温度和电压；
电流传感器，用于采集电池组充放电的电流；
烟雾传感器，用于监测电池组内是否出现因电芯失效导致的热失控；
充电MOS管，用于通过切断/闭合电池组来控制实现该电池组的充电功能；
放电MOS管，用于控制切断/闭合电池组来控制实现该电池组的放电功能；
MCU控制器，用于控制将采集芯片、电流传感器和烟雾传感器采集的电池组的实时状态传输至电池控制单元，及控制充电MOS管、放电MOS管切断或者闭合电池组，以实现该电池组是否参与整个电池***的充放电工作；
地址分配器，用于将多个电池管理单元进行CAN总线通讯时分配不同的CANID地址。
以上技术方案，如图2所示，电池管理单元BMU集成了多重功能，功能包含如下：温度采样，电压采样，电流采集，充电MOS控制，放电MOS控制，烟雾传感器，通讯地址分配等。温度采样和电压采样是针对单体电芯的采集；电流采集是针对电池组充放电；充放电MOS控制实现电池组的充电和放电功能；烟雾传感器实现监测电池组内是否出现因电芯失效导致的热失控；CAN通讯实现将采集的电芯数据、计算的实时状态(SOX值，包括SOC值/SOH值/SOP值)和电池故障信息上传到电池控制单元BPU；地址分配器是将多个电池管理单元进行CAN总线通讯时分配不同的CANID地址，防止因为CANID地址重复导致CAN内容不能正常发出。
作为进一步地实施，电池控制单元采用柔性策略法进行数据处理计算，得到电池组组合指令；
柔性策略法是基于负载需求放电能力、电芯电压状态、电芯温度状态、电池组充放电的电流状态以及电池组是否出现热失控因素，计算出最大能满足负载需求的电池***组成方案作为电池组组合指令。可见，柔性策略法是***中电池组之间的串并联可以根据***当前电池组状态做出实时调整，与常规的固定硬连接方式相比优势明显。
柔性策略实现方法如下：电池管理单元BMU采集电池组实时状态(包括基于负载需求放电能力、电芯电压状态、电芯温度状态、电池组充放电的电流状态以及电池组是否出现热失控因素)发送给电池控制单元BPU，电池控制单元BPU通过负载端信号获取负载功率请求，电池控制单元BPU内部程序运行周期200ms，每200ms会根据电池的实际状态和负载功率请求，得出***中电池组的串并联组成指令(即串并联组成形式)。然后电池控制单元BPU通过CAN信号将各个电池组MOS管的关闭和打开的指令下发到电池管理单元BMU，电池管理单元BMU接受到BPU的指令后，电池管理单元BMU控制MOS管做与指令相同的关闭和打开，执行完指令后，电池管理单元BMU反馈MOS管的当前状态，通过CAN信号发送给电池控制单元BPU，电池控制单元BPU接受到电池管理单元BMU的反馈信号后，电池控制单元BPU需要与下发指令内容值相校核；如果校核正确，则不做其他处理，如果校核不正确，那需要单独针对反馈不正确的电池管理单元BMU之间再单独下发指令；超过3次反馈不正确，该电池管理单元BMU所在电池组就不参与***充放电成组，同时电池控制单元BPU会上报该电池管理单元BMU的电池组编号存在MOS异常故障需要维修。电池控制单元BPU下发指令，到BPU接收到电池管理单元BMU反馈信号完成校验的周期不能超过50ms，也就是报文周期要保持在20ms频率发送。
以上技术方案，电池管理单元BMU监控电芯的使用情况，将电压、温度、SOX值等信息通过CAN总线发送给电池控制单元BPU，电池控制单元BPU采用柔性策略法进行数据处理计算，具体基于负载需求放电能力、电芯电压状态、电芯温度状态、电池组充放电的电流状态以及电池组是否出现热失控等因素，电池控制单元BPU会计算出最大能满足负载需求的电池***组成方案，并通过CAN总线下发指令相对应的电池管理单元BMU，电池管理单元BMU收到闭合充电MOS管/放电充电MOS管的指令后，闭合充电MOS管/放电充电MOS管，这样高压***就成了负载所需的能量来源，满足正常的充放电需求。
如图3所示，电池管理单元BMU与电池控制单元BPU之间靠的是CAN总线通讯来实现信息上传和命令下发，CANID地址是不能出现重复，电池管理单元BMU通过软硬件共同实现CAN地址分配功能，电池控制单元BMU作为电池管理***的检测和执行单元考虑多重因素，及时给电池管理单元BMU下发闭合MOS开关的指令。
本发明的优点在于：
(1)区别于传统的串并联方式，本发明柔性电池管理***方案可自适应进行串并联组合，不同簇之间可以交叉组合；
(2)当检测到某列中有一个电池组出现异常时，电池管理单元将该电池组的情况上报给电池控制单元；电池控制单元发出断开该电池组MOS开关(即充电MOS管/放电充电MOS管)命令至电池管理单元，电池管理单元收到断开该电池组MOS开关命令并断开MOS开关；同时，电池控制单元协调其他列的电池组加入到电池***中，保证电池***继续使用；以保证电池***整体不受影响，可以继续使用；
(3)当检测到电池组内部发生短路情况下，电池管理单元断开MOS开关，并将短路情况的故障信息和断开MOS开关的处理方式上报给电池控制单元；电池控制单元收到信息后，停止能量输出，同时协调其他列的正常电池组加入到电池***中，保证电池***继续使用。
(4)随着电池的使用时间越来越长，电池电芯的一致性差异会越来越大，均衡的作用比较是有限，并且均衡开启需要满足一定条件后才能开启，电芯可能就会存在一致性不好的情况，有了柔性电池管理***方案，可以将***中高荷电状态SOC的电池组先进行放电，高荷电状态SOC放电完成后，再高中间荷电状态SOC的电池组进行放电，最后再低荷电状态SOC的电池组进行放电，这样就可以避免因为电芯一致性差导致整个放电***能量减少的问题，同时还可以起到一定电池组的均衡作用。
实施例2
如图1至图3所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例的电池管理***以8行4列共32个电池组形成的最大4簇并联电池***为例进行阐述，该电池组为1P16S(即16个电池串联的电池组)，单体电芯容量为280Ah，单体电芯额定电压3.2V，那么单个电池组的额定电压为51.2V，额定容量为280Ah；当电池组的MOS开关(即充电MOS管/放电充电MOS管)都闭合后，整个电池***额定容量1120Ah，额定电压409.6V，这种情况下电池***是处于该方案中的最大充放电能力状态。
情况一：当每簇(即每列)都有一个电池组的荷电状态SOC较低且不再同一并联时，簇A1中B5电池组SOC为50％，簇A2中B3电池组SOC为50％，簇A3中B7电池组SOC为50％，A4中B1电池组SOC为50％，其他电池组SOC为60％，电池控制单元BPU收到所有电池管理单元BMU的上报的电池组SOC后，将SOC为60％的电池组MOS开关闭合，整个电池***额定容量是840Ah，额定电压409.6V，此时电池***的充放电能力只占最大能力的3/4，能保障电池***正常的使用；当电池***中电池组SOC从60％放到50％后，则可以将SOC为50％的电池组组成最大放电能力的100％。
情况二：当某些簇中有异常的电芯导致不允许继续进行充放电，簇A1中B2电池组，簇A2中B2电池组，簇A3中B2电池组，这三个电池组由于电芯批次原因，同时出现热失控报警或短路或欠压时，电池控制单眼BPU基于电池管理单元BMU上报的故障信息及电芯信息，通过CAN总线将MOS开关闭合的指令只下发到簇A4，电池***是最大能力的1/4，但能满足***基本的运行，不能大负荷的运行，整个电池***的额定容量280Ah，额定电压409.6V，当维修人员将故障电池组更换掉后，电池***恢复到最大能力的100％。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于，本发明又提供了一种集装箱储能柔性电池管理方法，该方法应用于实施例1所述的一种集装箱储能柔性电池管理***；该电池管理方法包括：
通过电池管理单元采集每个电池组的实时状态，并将每个电池组的实时状态传输至电池控制单元；
电池控制单元根据每个电池组的实时状态，采用柔性策略法进行数据处理计算，得到电池组组合指令；并将电池组组合指令传输至电池管理单元，
电池管理单元根据电池控制单元传输来的电池组组合指令，控制对应电池组是否参与整个电池***的充放电工作，实现整体电池***中的电池组柔性串并联。
作为进一步地实施，柔性策略法是基于负载需求放电能力、电芯电压状态、电芯温度状态、电池组充放电的电流状态以及电池组是否出现热失控因素，计算出最大能满足负载需求的电池***组成方案作为电池组组合指令。
作为进一步地实施，该电池管理方法具体包括：
当所有电池组都正常，且负载要求放电能力较大时，则电池组内的所有充电MOS管和放电MOS管处于闭合状态，这时电池***的容量是多个电池组并联之和，电池***的电压是多个电池组串联之和；
当部分电池组异常或压差较大，且负载要求放电能力较小时，则电池控制单元计算出电池组组合指令，并通过CAN总线通讯将电池组组合指令发送至电池管理单元，电池管理单元根据电池组组合指令闭合相应电池组内的充电MOS管和放电MOS管即可。
本发明：(1)通过在每电池组内增加一个电池管理单元BMU，通过电池管理单元BMU内部的充放电MOS开关实现整个***的串并联；(2)本发明电池***中电池组串并联采用的柔性成组方式，可根据当前负载情况进行快速的组合；(3)电池***中电池组串并联采用的柔性成组方式，当某簇中的电池组出现故障情况下，可以快速的避开该电池组，形成最大能力3/4电池***来供电；当三簇中电池组出现故障情况下，仍可以快速的形成最大能力1/4电池***来供电，至少保证整个***有电能输出；(4)电池***中电池组串并联采用的柔性成组方式，当簇中有部分电池组SOC有高、中、低三种情况时，可以先将高SOC的电池组组成电池***供负载使用，然后再将中SOC的电池组串并联进来供负载使用，最后将低SOC的电池组串并联供负载使用；(5)电池控制单元BPU基于电池管理单元BMU提供的信息，进行计算，最终得出可行的电池组排布，以满足给负载继续供电。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种集装箱储能柔性电池管理***，其特征在于，该电池管理***应用于m行n列电池组形成的电池***，m、n均为大于零的正整数；该电池管理***包括电池管理单元和电池控制单元；
所述电池管理单元设置于每个电池组内，用于采集每个电池组的实时状态，并将每个电池组的实时状态传输至电池控制单元；及根据所述电池控制单元传输来的电池组组合指令，控制对应电池组是否参与整个电池***的充放电工作；
所述电池控制单元，用于根据每个电池组的实时状态，计算得到电池组组合指令；并将所述电池组组合指令传输至电池管理单元，实现整体电池***中的电池组柔性串并联。
2.根据权利要求1所述的一种集装箱储能柔性电池管理***，其特征在于，所述电池***中同列的电池组依次串联，同行的电池组并联；所述电池***整体并联输出。
3.根据权利要求1所述的一种集装箱储能柔性电池管理***，其特征在于，所述电池管理单元具体设置于每个电池组正极高压输出回路上。
4.根据权利要求1所述的一种集装箱储能柔性电池管理***，其特征在于，所述电池管理单元包括采集芯片、电流传感器、充电MOS管、放电MOS管、MCU控制器和烟雾传感器；所述采集芯片、电流传感器、充电MOS管、放电MOS管和烟雾传感器均连接MCU控制器；
采集芯片，用于采集电池组内单体电芯的温度和电压；
电流传感器，用于采集电池组充放电的电流；
烟雾传感器，用于监测电池组内是否出现因电芯失效导致的热失控；
充电MOS管，用于通过切断/闭合电池组来控制实现该电池组的充电功能；
放电MOS管，用于控制切断/闭合电池组来控制实现该电池组的放电功能；
MCU控制器，用于控制将采集芯片、电流传感器和烟雾传感器采集的电池组的实时状态传输至所述电池控制单元，及控制充电MOS管、放电MOS管切断或者闭合电池组，以实现该电池组是否参与整个电池***的充放电工作。
5.根据权利要求4所述的一种集装箱储能柔性电池管理***，其特征在于，所述电池管理单元还包括地址分配器，所述地址分配器连接MCU控制器；
地址分配器，用于将多个电池管理单元进行CAN总线通讯时分配不同的CANID地址。
6.根据权利要求1所述的一种集装箱储能柔性电池管理***，其特征在于，所述电池控制单元采用柔性策略法进行数据处理计算，得到电池组组合指令；
所述柔性策略法是基于负载需求放电能力、电芯电压状态、电芯温度状态、电池组充放电的电流状态以及电池组是否出现热失控因素，计算出最大能满足负载需求的电池***组成方案作为电池组组合指令。
7.根据权利要求1所述的一种集装箱储能柔性电池管理***，其特征在于，该电池管理***应用于8行4列电池组形成的电池***，实现以下电能输出：
当某列中的电池组出现故障情况下，该电池管理***能够避开该电池组，形成最大能力3/4电池***来供电；
当三列中电池组出现故障情况下，该电池管理***能够形成最大能力1/4电池***来供电，保证整个***有电能输出。
8.一种集装箱储能柔性电池管理方法，其特征在于，该方法应用于如权利要求1至7中任一所述的一种集装箱储能柔性电池管理***；该电池管理方法包括：
通过电池管理单元采集每个电池组的实时状态，并将每个电池组的实时状态传输至电池控制单元；
电池控制单元根据每个电池组的实时状态，采用柔性策略法进行数据处理计算，得到电池组组合指令；并将所述电池组组合指令传输至电池管理单元，
电池管理单元根据所述电池控制单元传输来的电池组组合指令，控制对应电池组是否参与整个电池***的充放电工作，实现整体电池***中的电池组柔性串并联。
9.根据权利要求8所述的一种集装箱储能柔性电池管理方法，其特征在于，所述柔性策略法是基于负载需求放电能力、电芯电压状态、电芯温度状态、电池组充放电的电流状态以及电池组是否出现热失控因素，计算出最大能满足负载需求的电池***组成方案作为电池组组合指令。
10.根据权利要求8所述的一种集装箱储能柔性电池管理方法，其特征在于，该电池管理方法具体包括：
当所有电池组都正常，且负载要求放电能力大时，则电池组内的所有充电MOS管和放电MOS管处于闭合状态，这时电池***的容量是多个电池组并联之和，电池***的电压是多个电池组串联之和；
当某电池组异常或压差大，且负载要求放电能力小时，则电池控制单元计算出电池组组合指令，并通过CAN总线通讯将所述电池组组合指令发送至电池管理单元，电池管理单元根据所述电池组组合指令闭合相应电池组内的充电MOS管和放电MOS管即可。
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2023
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