主动故障检测的电池系统技术方案

本发明专利技术提供一种主动故障检测的电池系统，包含所述的主动控制就是控制器通过控制电池系统中的单个或多个电池的充电和放电；再通过传感器或信息获取装置，获取电池工作信息；再通过具有离散事件系统监控理论和算法的诊断模块，分析事件间的关系，从而判别出电池组中单体电池的状体是否异常；从而实现报警、控制器做出隔离措施，是电池储能系统安全可靠工作。

【技术实现步骤摘要】
主动故障检测的电池系统
本专利技术涉及电能存储系统，尤其是涉及一种主动故障诊断的电池管理系统。
技术介绍
电力极大地影响了我们的生活，方便经济地储存电力是困扰科学家的难题，目前人们还无法实现大规模的储存电能，电力的生产和消费几乎是同时发生的。由于受环境影响因素较大，很少利用自然资源类型直接作为电能存储的媒介，比如，太阳能，风能，海浪能，潮汐能，这些类型的能源也必须结合合适的电能存储设备才能充分发挥调峰的功效。电能的存储设备通常需要将电能转化为其他类型的能量，在特定时间段内，将此种类型的能量再次反转为电能以用于生产生活所需。电池存储是当前比较常见的一种电能存储方式，可以应用在各种领域，比如重要设备的备用不间断电源、电动汽车等领域。单个电池的存储能量有限，一般根据功率的需求，电能存储系统会由多个甚至成千上万个的单体电池组成。电能存储系统的单体电池数量一旦众多，其安全性和可靠性愈发重要。含有故障诊断功能的电池系统则能一定程度上保证其安全和可靠运行。一些控制和人工智能方面的工程技术人员和学者致力于研究电池的故障加测和诊断，方法主要集中在质和量两个方向。比如，采用改进的浮点搜索算法来实现故障侦测、采用粒子滤波的信号处理技术实现故障检测。也有人致力于桥接人工智能策略和控制方法。电池的故障诊断主要目的是识别电池系统的期望行为与实际的动态之间的偏差，并对这种偏差进行隔离。但是，大规模的电池组含有数量众多的电池，即使全部是新的电池，这些电池特性也都不尽相同，而且电池的充电特性和工作状况随着寿命、环境和化学参数不断变化。但是，电池管理和诊断都是采用被动技术，也就是当电池系统存在故障时，具体的故障才能被电池系统发现，其结果往往带来系统的实效。实际的应用更偏向于一个能够在线实时主动故障检测的电池管理系统，能够通过主动的测试和逻辑判断来预估电池的状态，进而隔离或发出警告，能够使系统始终能够保持在正常的工作状态。因此，有必要提出一种新的技术方案解决上述问题。
技术实现思路
本部分的目的在于描述专利技术的实施的一些方面以及简要介绍一些单元拓扑实例。在本部分及申请的说明书和专利技术名称中可能会做简化或省略及避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这些简化和省略不能用于限制本专利技术的范围。本专利技术的目的在于提供一种主动故障检测的电池系统，其可以在电池系统正常工作前或工作中通过主动控制实现电池故障的检测。该专利技术能提前预警，不影响系统的正常使用，且能使故障系统平滑过渡至正常状态。根据本专利技术的目的，本专利技术提供一种主动故障检测的电池系统，包含所述的主动控制就是控制器通过控制电池系统中的单个或多个电池的充电和放电；再通过传感器或信息获取装置，获取单个或多个电池工作状态；再通过具有离散事件系统算法的诊断模块，分析所述的控制输入和传感输出两类事件间的关系，从而判别出电池组中单体电池的状体是否异常；并将所述的状态信息反馈至控制器，如若异常则电池管理中心作出报警、控制器做出隔离措施。进一步的，所述的控制器能够根据所述的电池管理中心可指令实现每个单体电池的充电、待机和工作等状态之间的切换。所述的控制器包含必要的线路开关切换装置或器件，包含且不局限于晶闸管、MOS开关器件、继电器。进一步的，所述的信息获取装置或传感器，能够获取电池的自身工作状态或外围工作环境信息，包含且不局限于电池电压、电池充电电压、电池充电电流、电池工作电流、电池内阻、重量、体积、电池壳体温度。所述的信息获取装置或传感器包含必要的传感装置或器件，包含且不局限于电压、电流、温度传感器。更进一步的，所述的传感装置和器件安装单体电池内部或外部，单个电池可以共用一个或多个传感装置和器件。进一步的，所述的诊断功能模块能够实施获取所述的控制器和所述的信息获取装置的控制信息和状态信息，并通过分析主动控制信息和状态信息，得出单体电池是否处于工作或各种故障状态。所述的诊断模块的算法可以通过微控制器MCU、信息处理器DSP、可编程逻辑模块FPGA或逻辑电路实现。更进一步的，所述的诊断功能模块的算法建立在具有事件和逻辑分析能力的离散事件系统、混杂系统、Petri网的理论和监控知识之上。进一步的，所述的电池管理中心为电池储能系统的总调度和控制中心，可以实现外部指令的实时、内部自检、电池系统信息的获取、信息的输出和报警功能。更进一步的，所述的控制器、信息获取装置或传感器、诊断功能模块和电池管理中心是具有所述功能的抽象模块，不同的功能模块可以任意组合成一个整体和物理模块。与现有技术相比，本专利技术设置具有主动控制的控制器、状态信息的传感器及离散事件系统等理论的诊断功能模块。该专利技术能够通过主动控制单体或多个电池的工作状态切换、协调检测电池的参数信息、分析控制事件、电池状态、状态输出事件之间的关系，得出电池的是否处于正常和故障状态，能够预警、隔离、平滑切换功能。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中的所需使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。图1为本专利技术中主动故障诊断电池系统的结构示意图。图2为本专利技术中电池系统的一种拓扑结构1示意图。其中B1、B2、B3和B4为单体电池，T1和T2为温度传感器，SW为控制开关。该结构为两节电池串联后与另两节并联；4节电池共用一个控制开关；电池B1和B3共用一个传感器T1；电池B2和B4共用一个传感器T2。图3为本专利技术中电池系统的一种拓扑结构2示意图。其中B1、B2、B3和B4为单体电池，T1、T2、T3和T4为温度传感器，SW为控制开关。该结构为两节电池串联后与另两节并联；4节电池共用一个控制开关；电池B1使用传感器T1，电池B2使用传感器T2，电池B3使用传感器T3，电池B4使用传感器T4。图4为本专利技术中电池系统的一种拓扑结构3示意图。其中B1、B2、B3和B4为单体电池，T1和T2为温度传感器，SW1和SW2为控制开关。该结构为两节电池串联后与另两节并联；电池B1和B2共用一个控制开关SW1；电池B3和B4共用一个控制开关SW2；电池B1和B3共用一个传感器T1；电池B2和B4共用一个传感器T2。图5为本专利技术中电池系统的一种拓扑结构4示意图。其中B1、B2、B3和B4为单体电池，T1、T2、T3和T4为温度传感器，SW1和SW2为控制开关。该结构为两节电池串联后与另两节并联；电池B1和B2共用一个控制开关SW1；电池B3和B4共用一个控制开关SW2；电池B1使用传感器T1，电池B2使用传感器T2，电池B3使用传感器T3，电池B4使用传感器T4。图6为本专利技术中单体电池状态变换的自动机。其中Ai、Bi、Ci、Di、Ei、Fi、Hi、Ji和Ni为电池Ti的工作状态，他们之间的箭头和符合表示不同的事件驱动及状态转移。图7为本专利技术中拓扑结构3中4个电池协同工作状态变换自动机的一部分。【具体实施方式】本专利技术的详细描述主要通过程序、步骤、逻辑块、过程、自动机或其他象征性的描述来直接或间接地模拟本专利技术技术方案的运作。为透彻地理解本专利技术，在接下来的描述中陈述了很多特定细节。而在没有这些特定细节时，本专利技术则可能仍然可实现。所属领域本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种主动故障检测的电池系统，其特征在于：包含主动控制就是控制器通过控制电池系统中的单个或多个电池的充电和放电；再通过传感器或信息获取装置，获取单个或多个电池工作状态；再通过具有离散事件系统算法的诊断模块，分析控制输入和传感输出两类事件间的关系，从而判别出电池组中单体电池的状体是否异常；并将状态信息反馈至控制器，如若异常则电池管理中心作出报警、控制器做出隔离措施。

【技术特征摘要】
1.一种主动故障检测的电池系统，其特征在于：包含主动控制就是控制器通过控制电池系统中的单个或多个电池的充电和放电；再通过传感器或信息获取装置，获取单个或多个电池工作状态；再通过具有离散事件系统算法的诊断模块，分析控制输入和传感输出两类事件间的关系，从而判别出电池组中单体电池的状体是否异常；并将状态信息反馈至控制器，如若异常则电池管理中心作出报警、控制器做出隔离措施。2.根据权利要求1所述的主动故障诊断的电池系统，其特征在于：所述的控制器能够根据所述的电池管理中心可指令实现每个单体电池的充电、待机和工作等状态之间的切换。所述的控制器包含必要的线路开关切换装置或器件，包含且不局限于晶闸管、MOS开关器件、继电器。3.根据权利要求1所述的主动故障诊断的电池系统，其特征在于：所述的信息获取装置或传感器，能够获取电池的自身工作状态或外围工作环境信息，包含且不局限于电池电压、电池充电电压、电池充电电流、电池工作电流、电池内阻、重量、体积、电池壳体温度。所述的信息获取装置或传感器包含必要的传感装置或器件，包含且不局限于电压、电流、温度传感器。4.根据权利要求3所述的主动故障诊断的...

【专利技术属性】
技术研发人员：林峰，王飞，
申请(专利权)人：林峰，王飞，
类型：发明
国别省市：上海,31