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)結構及其控制方法。

背景技術：

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

2、現(xiàn)有技術中，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)中會有一下幾個問題：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，然而也存在一些問題：系統(tǒng)單個電芯模組異常會造成整個高壓系統(tǒng)無法工作，使得系統(tǒng)的整體可靠性較差；同時在串聯(lián)系統(tǒng)中不同soc和新舊程度的電池包混用時，低soc的電芯模組無法充滿，高soc的電芯模組無法完全放電，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)充放電能力無法得到最大利用、系統(tǒng)的整體壽命受到影響。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有技術中多電芯模組串聯(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)結構及其控制方法。

2、一種電芯模組串聯(lián)結構，包括控制模塊和多個電芯模組，至少一個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、第一開關和第二開關；所述第二開關為單刀雙擲開關；所述電芯并聯(lián)在所述模擬前端單元上；所述第二開關的不動端連接在所述模擬前端單元的負輸出端；所述第二開關的動端連接到第一輸出端時，使對應所述電芯模組串聯(lián)在串聯(lián)支路上；所述第一開關閉合時使對應所述電芯模組在所述串聯(lián)支路上短路；所述第二開關的動端連接到第二輸出端時，各所述電芯模組的負輸出端連接到第三開關的第一端，所述第三開關的第二端連接到所述串聯(lián)結構的負輸出端；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，并與所述第一開關、所述第二開關和所述第三開關控制連接。

3、進一步的，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輸出端與所述第二開關之間，所述第一二極管的陰極和陽極分別連接所述模擬前端單元的正輸出端和所述第二開關的不動端。

4、進一步的，所述第三開關為開關管，還包括第二二極管，所述第二二極管與所述第三開關反向并聯(lián)。

5、進一步的，所述第三開關設置一個，每個所述電芯模組的第二開關的第二輸出端通過所述第三開關連接到所述串聯(lián)結構的負輸出端。

6、進一步的，所述第三開關設置有多個，與所述電芯模組兩兩配對，每個所述電芯模組的第二開關的第二輸出端分別通過一個所述第三開關連接到所述串聯(lián)結構的負輸出端。

7、進一步的，所述第一開關和所述第二開關為繼電器。

8、一種電芯模組串聯(lián)結構的控制方法，所述電芯模組串聯(lián)結構如上所述，包括：

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

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

11、將靠近所述串聯(lián)結構的負輸出端的一端定義為末端；使所述電芯模組充電時，若所述電芯模組不為最末端的所述電芯模組，控制所述第一開關閉合，并控制所述第二開關連接所述模擬前端單元的負輸出端與所述第三開關的第一端。

12、進一步的，還包括控制方法：

13、所述第三開關與所述電芯模組兩兩配對設置，并分別連接在所述串聯(lián)結構的負輸出端；

14、當所述末端的電芯模組充電時，控制末端的所述電芯模組的所述第一開關斷開，所述第二開關連接所述模擬前端單元的負輸出端與所述第三開關的第一端；同時控制前一所述電芯模組的所述第一開關閉合，所述第二開關連接所述模擬前端單元的負輸出端與所述第三開關的第一端，前一所述電芯模組的對應的所述第三開關閉合。

15、進一步的，還包括控制方法：

16、所述第三開關設置一個，并連接在所述串聯(lián)結構的負輸出端；

17、當所述末端的電芯模組充電時，控制末端的所述電芯模組的所述第一開關斷開，所述第二開關連接所述模擬前端單元的負輸出端與串聯(lián)支路；同時控制前一所述電芯模組的所述第一開關閉合，所述第二開關連接所述模擬前端單元的負輸出端與所述第三開關的第一端。

18、進一步的，還包括控制方法：

19、當所述末端的電芯模組隔離出所述串聯(lián)支路中時，控制末端的所述電芯模組的所述第一開關閉合；并控制前一所述電芯模組的所述第一開關斷開，所述第二開關連接所述模擬前端單元的負輸出端與所述第三開關的第一端，對應所述第三開關閉合。

20、有益效果：本發(fā)明公開了一種電芯模組串聯(lián)結構及其控制方法，串聯(lián)結構包括控制模塊和多個電芯模組，電芯模組包括電芯、模擬前端單元、第一開關和第二開關，控制模塊與電芯模組的模擬前端單元通信連接，并與第一開關、第二開關和第三開關控制連接。本發(fā)明通過控制模塊控制電芯模組的開關，能夠靈活實現(xiàn)電芯模組在串聯(lián)結構的串聯(lián)與隔離，當電芯模組工作異常時隔離確保了電池串聯(lián)結構的系統(tǒng)可靠性；并且通過控制開關能夠實現(xiàn)各電芯模組的獨立充電，確保在混用不同soc的電芯模組時使每個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。

技術特征：

1.一種電芯模組串聯(lián)結構，其特征在于，包括控制模塊和多個電芯模組，至少一個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、第一開關和第二開關；所述第二開關為單刀雙擲開關；所述電芯并聯(lián)在所述模擬前端單元上；所述第二開關的不動端連接在所述模擬前端單元的負輸出端；所述第二開關的動端連接到第一輸出端時，使對應所述電芯模組串聯(lián)在串聯(lián)支路上；所述第一開關閉合時使對應所述電芯模組在所述串聯(lián)支路上短路；所述第二開關的動端連接到第二輸出端時，各所述電芯模組的負輸出端連接到第三開關的第一端，所述第三開關的第二端連接到所述串聯(lián)結構的負輸出端；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，并與所述第一開關、所述第二開關和所述第三開關控制連接。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種電芯模組串聯(lián)結構，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輸出端與所述第二開關之間，所述第一二極管的陰極和陽極分別連接所述模擬前端單元的正輸出端和所述第二開關的不動端。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種電芯模組串聯(lián)結構，其特征在于，所述第三開關為開關管，還包括第二二極管，所述第二二極管與所述第三開關反向并聯(lián)。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種電芯模組串聯(lián)結構，其特征在于，所述第三開關設置一個，每個所述電芯模組的第二開關的第二輸出端通過所述第三開關連接到所述串聯(lián)結構的負輸出端。

5.根據(jù)權利要求3所述的一種電芯模組串聯(lián)結構，其特征在于，所述第三開關設置有多個，與所述電芯模組兩兩配對，每個所述電芯模組的第二開關的第二輸出端分別通過一個所述第三開關連接到所述串聯(lián)結構的負輸出端。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種電芯模組串聯(lián)結構，其特征在于，所述第一開關和所述第二開關為繼電器。

7.一種電芯模組串聯(lián)結構的控制方法，其特征在于，所述電芯模組串聯(lián)結構如權利要求1~權利要求6任一項所述，包括：

8.根據(jù)權利要求7所述的一種電芯模組串聯(lián)結構的控制方法，其特征在于，還包括控制方法：

9.根據(jù)權利要求7所述的一種電芯模組串聯(lián)結構的控制方法，其特征在于，還包括控制方法：

10.根據(jù)權利要求7所述的一種電芯模組串聯(lián)結構的控制方法，其特征在于，還包括控制方法：

技術總結
本發(fā)明屬于電芯模組串聯(lián)技術領域，具體公開了一種電芯模組串聯(lián)結構及其控制方法，串聯(lián)結構包括控制模塊和多個電芯模組，電芯模組包括電芯、模擬前端單元、第一開關和第二開關，控制模塊與電芯模組的模擬前端單元通信連接，并與第一開關、第二開關和第三開關控制連接。本發(fā)明通過控制模塊控制電芯模組的開關，能夠靈活實現(xiàn)電芯模組在串聯(lián)結構的串聯(lián)與隔離，當電芯模組工作異常時隔離確保了電池串聯(lián)結構的系統(tǒng)可靠性；并且通過控制開關能夠實現(xiàn)各電芯模組的獨立充電，確保在混用不同SOC的電芯模組時使每個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。

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