本技術涉及可重構電池領域，具體而言，涉及一種動態可重構電池網絡系統。

背景技術：

1、目前，電池儲能系統是由眾多的小電量電池通過串并聯連接構成電池組，并通過逆變器接入電網進行充放電。由于電池單體本身不一致性的不可避免缺陷，特別是使用一段時間的電池及退役電池，其不一致性尤為突出，加之電池儲能系統的電池安裝與物理位置不同以及連接擺放相對固定，對電池充放電的電量產生不一致性影響進一步增加，不僅造成電池儲能系統充放電產生整體效率下降的短板效應，而且容易產生個別電池電壓及電量偏差過大，造成電池過充或過放乃至燃爆的不安全風險。因此，需要對電池組進行靈活調節及動態維護，保障電池組充放電的電池電壓及電量一致性在可控范圍內，避免電池過充、過放和短板效應，提高電池儲能系統的安全性和利用率以及投資收益。

2、現有的電池儲能系統構成，特別是大規模電池儲能系統，有眾多的小電量電池通過串聯成電池組串達到逆變器要求的直流電壓，其電池組串連接的電池數量常規達到數百個電池單體串聯構成，特別是，電池儲能系統使用一段時間或者采用退役的動力電池構成的電池儲能系統，其電池單體出現異常、故障及安全風險的概率加大。因此，對于使用一段時間或退役電池構成的電池儲能系統進行動態維護和重構電池組處理變得尤為重要。因此，研究如何提高異常電池能夠及時隔離切出，保證電池儲能系統整體安全、高效運行是亟待解決的問題之一。

3、在專利cn107275691b中，提及一種電池組管控系統，包括控制器、若干個開關矩陣模塊和若干個可重構電池組；所述控制器分別連接所述若干個開關矩陣模塊；所述可重構電池組包括若干個子電池組和傳感器；所述子電池組包括若干個退役電池單體和若干個開關。所述控制器可以通過所述傳感器獲取所述若干個子電池組中的各個所述若干個退役電池單體的電池狀態信息，并根據所述電池狀態信息計算所述若干個退役電池單體的拓撲結構信息，最后通過所述拓撲結構信息控制所述若干個開關矩陣模塊，控制所述若干個開關的通斷，改變所述若干個退役電池單體的連接形式，能夠一定程度上實現對可重構電池組的工作效率的提升，但是基于該專利中的開關陣列方式，未能實現大規模多組電池單體的統一的開關調控，系統中控制器通過開關矩陣模塊對多個可重構電池組進行相應的調配，雖能夠保障電池組之間的靈活調配，但是還容易造成系統成本較高，以及系統調配過程中容易產生一定的延遲。

技術實現思路

1、有鑒于此，本實用新型旨在提出一種動態可重構電池網絡系統，以解決現有技術中存在的在大規模儲能系統內，由于電池單體使用時間的增加或是退役電池的加入，容易造成儲能系統故障或異常情況的出現，進而影響儲能系統的安全性和可靠性的問題；以此達到能夠優化可重構電池網絡的系統結構，降低電池單體使用時間的增加或是退役電池的加入對電池網絡系統的影響，提高系統的運行穩定性，增強儲能系統的安全性，提升系統的靈活性，增加電池模塊電壓/電流的精準度。

2、為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現的：

3、本實用新型涉及的一種動態可重構電池網絡系統，所述系統包括開關網絡控制器、電池狀態傳感器、保護電路和可重構開關陣列，開關網絡控制器依次通過電池狀態傳感器、保護電路與可重構開關陣列電連接；可重構開關陣列包括開關管組件和電池單元，開關管組件和電池單元均設置n個，n為正整數，n個開關管組件與n個電池單元一一對應設置。

4、進一步，n個開關管組件之間相互連接，n個電池單元均分別通過保護電路與電池狀態傳感器之間信號連接。

5、進一步，n個開關管組件與n個電池單元兩兩之間串聯和/或并聯后，形成動態可重構電池網絡。

6、進一步，保護電路包括光耦隔離器、限流電阻、限壓二極管、過流保護器、過壓保護器中的任意一種或多種組成的保護電路。

7、進一步，可重構開關陣列還包括正極輸電線、負極輸電線、主控一開關和主控二開關，n個開關管組件的輸入側電流輸入端、電流輸出端分別與正極輸電線、負極輸電線連接，n個開關管組件的輸出側電流輸入端通過主控一開關與正極輸電線，n個開關管組件的輸出側電流輸出端通過主控二開關與負極輸電線連接。

8、進一步，開關管組件包括k個開關，k為正整數。

9、進一步，k個開關均設置在兩兩電池單元之間，用于便于實現對電池單元進行靈活的快速投切。

10、進一步，開關選用功率mosfet管。

11、進一步，開關管組件和與之相對應的電池單元組成電池模組，每個電池模組之間相互連接。

12、進一步，電池模組包括第一電池cell1、第二電池cell2、第一開關s1、第二開關s2、第三開關s3、第四開關s4、第五開關s5、第六開關s6、第七開關s7和第八開關s8；第一電池cell1正極分別與第一開關s1、第三開關s3、第四開關s4電連接，第三開關s3遠離第一電池cell1的一端分別與第二開關s2一端、第二電池cell2正極連接，第一開關s1遠離第一電池cell1的一端、第二開關s2另一端均與正極輸電線或上一行和/或列電池模組的電池負極連接，第四開關s4遠離第一電池cell1的一端分別與第二電池cell2負極、第七開關s7、第八開關s8連接，第八開關s8遠離第二電池cell2的一端與第六開關s6連接，第八開關s8遠離第二電池cell2的一端、第六開關s6遠離第八開關s8的一端均與下一行和/或列的電池模組的電池正極或負極輸出線連接；第六開關s6遠離第八開關s8的一端通過第五開關s5分別與第五開關s5遠離第二電池cell2的一端、第一電池cell1負極連接。

13、相對于現有技術，本實用新型所述的一種動態可重構電池網絡系統，具有以下有益效果：

14、通過所述系統的設置，能夠優化可重構電池網絡的系統結構，降低電池單體使用時間的增加或是退役電池的加入對電池網絡系統的影響，提高系統的運行穩定性，增強儲能系統的安全性，提升系統的靈活性，增加電池模塊電壓/電流的精準度。還能夠通過采用可結構重構的電池組是通過電控開關陣列，動態控制電池組的電池重新連接構成新的電池組連接方式，優化電池組中電池電壓及電量一致性，提高電池安全性與經濟性。

技術特征：

1.一種動態可重構電池網絡系統，其特征在于，包括開關網絡控制器、電池狀態傳感器、保護電路和可重構開關陣列，開關網絡控制器依次通過電池狀態傳感器、保護電路與可重構開關陣列電連接；可重構開關陣列包括開關管組件和電池單元，開關管組件和電池單元均設置n個，n為正整數，n個開關管組件與n個電池單元一一對應設置。

2.根據權利要求1所述的一種動態可重構電池網絡系統，其特征在于，所述n個開關管組件之間相互連接，n個電池單元均分別通過保護電路與電池狀態傳感器之間信號連接。

3.根據權利要求2所述的一種動態可重構電池網絡系統，其特征在于，所述n個開關管組件與n個電池單元兩兩之間串聯和/或并聯后，形成動態可重構電池網絡。

4.根據權利要求1所述的一種動態可重構電池網絡系統，其特征在于，所述保護電路包括光耦隔離器、限流電阻、限壓二極管、過流保護器、過壓保護器中的任意一種或多種組成的保護電路。

5.根據權利要求1所述的一種動態可重構電池網絡系統，其特征在于，所述可重構開關陣列還包括正極輸電線、負極輸電線、主控一開關和主控二開關，n個開關管組件的輸入側電流輸入端、電流輸出端分別與正極輸電線、負極輸電線連接，n個開關管組件的輸出側電流輸入端通過主控一開關與正極輸電線，n個開關管組件的輸出側電流輸出端通過主控二開關與負極輸電線連接。

6.根據權利要求5所述的一種動態可重構電池網絡系統，其特征在于，所述開關管組件包括k個開關，k為正整數。

7.根據權利要求6所述的一種動態可重構電池網絡系統，其特征在于，所述k個開關均設置在兩兩電池單元之間，用于便于實現對電池單元進行靈活的快速投切。

8.根據權利要求7所述的一種動態可重構電池網絡系統，其特征在于，所述開關選用功率mosfet管。

9.根據權利要求3所述的一種動態可重構電池網絡系統，其特征在于，所述開關管組件和與之相對應的電池單元組成電池模組，每個電池模組之間相互連接。

10.根據權利要求9所述的一種動態可重構電池網絡系統，其特征在于，所述電池模組包括第一電池cell1、第二電池cell2、第一開關s1、第二開關s2、第三開關s3、第四開關s4、第五開關s5、第六開關s6、第七開關s7和第八開關s8；第一電池cell1正極分別與第一開關s1、第三開關s3、第四開關s4電連接，第三開關s3遠離第一電池cell1的一端分別與第二開關s2一端、第二電池cell2正極連接，第一開關s1遠離第一電池cell1的一端、第二開關s2另一端均與正極輸電線或上一行和/或列電池模組的電池負極連接，第四開關s4遠離第一電池cell1的一端分別與第二電池cell2負極、第七開關s7、第八開關s8連接，第八開關s8遠離第二電池cell2的一端與第六開關s6連接，第八開關s8遠離第二電池cell2的一端、第六開關s6遠離第八開關s8的一端均與下一行和/或列的電池模組的電池正極或負極輸出線連接；第六開關s6遠離第八開關s8的一端通過第五開關s5分別與第五開關s5遠離第二電池cell2的一端、第一電池cell1負極連接。

技術總結
本技術提供了一種動態可重構電池網絡系統，包括開關網絡控制器、電池狀態傳感器、保護電路和可重構開關陣列，開關網絡控制器依次通過電池狀態傳感器、保護電路與可重構開關陣列電連接；可重構開關陣列包括開關管組件和電池單元，開關管組件和電池單元均設置n個，n為正整數，n個開關管組件與n個電池單元一一對應設置；通過本技術所述的一種動態可重構電池網絡系統，能夠優化可重構電池網絡的系統結構，降低電池單體使用時間的增加或是退役電池的加入對電池網絡系統的影響，提高系統的運行穩定性，增強儲能系統的安全性，提升系統的靈活性，增加電池模塊電壓/電流的精準度。

技術研發人員：王偉圖,慈松,高紅,宋宇倫,畢敏強,趙建華,張立梅,楊勇
受保護的技術使用者：云儲新能源科技有限公司
技術研發日：20240719
技術公布日：2025/4/28