电池储能网络、平衡电池间剩余电量的方法、系统及装置

技术特征：
1.一种电池储能网络，其特征在于，包括：2n个电池单体，其中2个电池单体构成一个电池组，相邻两个电池组并联连接；n为自然数；4n 6(n-1) n*n个开关元件，其中：其中的n个开关元件中，每个第一开关元件串联在对应电池组的第一电池单体的阴极与第二电池单体的阳极之间；其中的再n个开关元件中，每个第二开关元件与对应的一个电池组的第一电池单体并联；其中的再n-1个开关元件中，每个第三开关元件连接在相邻两个电池组的两个第一电池单体的阳极之间；其中的再n个开关元件中，每个第四开关元件连接在相邻两个电池组的两个第二电池单体的阴极之间；其中的再n-1个开关元件中，每个第五开关元件连接在相邻两个电池组中前一个电池组的第一电池单体的阴极与后一个电池组的第一电池单体的阳极之间；其中的再n-1个开关元件中，每个第六开关元件连接在相邻两个电池组中前一个电池组的第二电池单体的阴极与后一个电池组的第二电池单体的阳极之间；其中的再n个开关元件中，每个第七开关元件连接在火线与每个电池组的第一电池单体的阳极之间；其中的再n个开关元件中，每个第八开关元件连接在零线与每个电池组的第二电池单体的阴极之间；其中的再(n-1)个开关元件，每个第九开关元件连接在相邻两个电池组的第一电池单体的阴极之间；其中的再(n-1)个开关元件，每个第十开关元件连接在相邻两个电池组的第二电池单体的阳极之间；n个电阻，每个电阻与一个第二开关在串联后并联在对应的电池组的第一电池单体的阴极与阳极之间；其中的再n*n个第开关，每个第十一开关连接在相应的电阻与对应的电池组中的第一电池单体的阴极之间。2.根据权利要求1所述的电池储能网络，其特征在于，所述电阻的阻值与电池单体的二阶模型相关。3.一种平衡电池间剩余电量的方法，采用权利要求1-2任一项所述的电池储能网络平衡电池单体的剩余电量，其特征在于，所述方法，包括：针对电池储能网络中的每个电池单体，采用预设数学模型确定每个电池单体的剩余电量，及所述电池储能网络中包括的电池单体的剩余电量均值；将每个电池单体的阳极、阴极分别设为一个节点，将电池单体本身、电池单体间的连接线及电子开关元件均设为线构建电池网络拓扑无向图，并将电池网络拓扑无向图转化为矩阵；其中，矩阵的元素表征对应节点之间是不是由开关相连接或者电池相连接；对于剩余电量低于剩余电量均值的目标电池单体，分别从另外的电池单体选定一个为其中一个目标电池单体进行充电，当有其中一个电池单体的剩余电量(soc)达到目标电量
范围时，则断开达到目标电量范围的电池单体阴极或阳极连接的开关元件，当配对的每个电池单体组中均包括一个剩余电量(soc)达到目标电量范围时，则停止本轮充放电；重复执行上一步骤，直至所有电池单体的剩余电量均达到预设目标电量范围的要求，或再无充电路径可用。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法，还包括：计算每轮充放电过程所需要消耗的时间；以及计算整个充放电过程结束所需要消耗的总时间；其中，当电池储能网络中包括的所有电池单体的剩余电量均达到剩余电量均值或者储能网络中再无可充电的电池组时，整个充放电过程结束。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法，还包括：针对电池单体，按照剩余电量由少到多的原则对电池单体进行编号；每次执行一轮充放电过程之后，均按照剩余电量由少到多的原则对电池单体进行编号。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：两个节点之间通过开关相连接，则电池网络拓扑无向图中当前元素的值设为1；如果两个节点之间不相邻，则电池网络拓扑无向图中当前元素的值设为0；如果两个节点之间由电池相连，则电池网络拓扑无向图中该元素的值为该两个电池单体的剩余电量均值。7.平衡电池间剩余电量的系统，采用权利要求1-2任一项所述的电池储能网络平衡电池单体的剩余电量，其特征在于，所述系统，包括：剩余电量计算模块，用于针对电池储能网络中的每个电池单体，采用预设数学模型确定每个电池单体的剩余电量(soc)，及所述电池储能网络中包括的电池单体的剩余电量均值；转化模块，用于将每个电池单体的阳极、阴极分别设为一个节点，将电池单体本身、电池单体间的连接线及电子开关元件均设为线构建电池网络拓扑无向图，并将电池网络拓扑无向图转化为矩阵；其中，矩阵的元素表征对应节点之间是不是由开关相连接或者电池相连接；充放电模块，用于对于剩余电量低于剩余电量均值的目标电池单体，分别从另外的电池单体选定一个为其中一个目标电池单体进行充电，当有其中一个电池单体的剩余电量达到目标电量范围时，则断开达到目标电量范围的电池单体阴极或阳极连接的开关元件，当配对的每个电池单体组中均有一个电池单体的剩余电量达到剩余电量均值时，则停止本轮充放电；终止模块，用于重复执行上一步骤，直至所有电池单体的剩余电量均达到预设目标电量范围的要求，或再无充电路径可用。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括：耗时计算模块，用于计算每轮充放电过程所需要消耗的时间；以及计算整个充放电过程结束所需要消耗的总时间；其中，当电池储能网络中包括的所有电池单体的剩余电量均达到剩余电量均值或者储能网络中再无可充电的电池组时，整个充放电过程结束。
9.一种平衡电池间剩余电量的装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序由所述处理器加载并执行，以实现如权利要求3-6任一项所述平衡电池间剩余电量的方法。10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时用于实现如权利要求3-6任一项所述平衡电池间剩余电量的方法。

技术总结
本申请提供电池储能网络、平衡电池单体间剩余电量的方法，首先确定构建的电池储能网络中的电池单体的剩余电量及剩余电量均值；然后，构建电池网络拓扑无向图，转化为矩阵，根据矩阵确定电池分组；针对每个分组，分别用剩余电量高的电池单体为剩余电量低的电池单体进行充电，当有电池单体的剩余电量达到剩余电量均值时，断开其阴极或阳极连接的开关元件，当每对中至少一个剩余电量达到目标电量范围，则停止本轮充放电；并继续执行重新分组、充电的过程，直至所有电池单体的剩余电量达到剩余电量均值，或无法继续充放电。本申请，构建的多个电池组中，可以实现电池单体电量的同时转移，因此，有效减少剩余电量均衡过程中能量损耗，减小平衡时间。减小平衡时间。减小平衡时间。


技术研发人员：林恩德 程林 于琦 达尼亚尔
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2022.03.31
技术公布日：2022/6/21