一种锂电池储能系统及故障检测方法技术方案

本发明专利技术属于锂电池领域，具体地为一种锂电池储能系统及故障检测方法，包括：N组串联电池包，每个电池包内为M个并联的单电池，两个电池包形成一个电池组，电池组内两个电池包通过M个节点连接，形成对称回路拓扑结构。在每组并联的电池包的中间位置，以及电池组中两个电池包的首个电池和最后一个电池之间设置电流表；每两个电池包之间设置电压表。本发明专利技术通过对称回路拓扑结构的方式，利用电流比值的不同，和相邻电压的差异性判断定位故障电池的位置，减少采用传感器的数量，解决在大规模的电池集成过程当中，检测故障繁琐的问题。检测故障繁琐的问题。检测故障繁琐的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池储能系统及故障检测方法


[0001]本专利技术属于锂电池领域，具体地为一种锂电池储能系统及故障检测方法。

技术介绍

[0002]由于锂电池储能系统需要大量锂电池集成，常规拓扑结构采用传统的串联或者并联的方式，在大规模的电池集成过程当中，需要采用很多传感器帮助定位和监测储能系统的安全问题。例如，对于64个串联并联组合的常规拓扑结构，需要配置64个电流传感器，然后才能根据检测的电流值判断结构中那些电池出现故障。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种锂电池储能系统，另一方面提供一种锂电池储能系统拓扑结构的故障检测方法。解决在大规模的电池集成过程当中，检测故障繁琐的问题。
[0004]本专利技术是这样实现的，
[0005]一种锂电池储能系统，包括：
[0006]N组串联电池包，每个电池包内为M个并联的单电池，两个电池包形成一个电池组，电池组内两个电池包通过M个节点连接，形成对称回路拓扑结构。
[0007]进一步地，在每组并联的电池包的中间位置，以及电池组中两个电池包的首个电池和最后一个电池之间设置电流表；每两个电池包之间设置电压表。
[0008]进一步地，还包括：
[0009]故障电池包定位模块，根据电压表的采集的电压信号对电池包之间的相关性分析，并依据相关性分析结果判断电池包的状态；
[0010]故障电池定位模块，将状态异常的电池包，通过该电池包的电流表的数值判断电池包中具体发生故障的电池。
[0011]进一步地，所述故障电池包定位模块还用于将各种情况下电池包发生故障，对应发生的相关系数建立电池包故障对应关系，当根据电压值得到的相关系数从故障分析对应关系中找到对应的出故障的电池包，利用不同的相关系数变化去辨识具体发生短路故障的电池包。
[0012]进一步地，故障电池定位模块，根据电池包中的不同位置的电池发生短路故障时对应的电池表的电流的不同建立电池故障对应表，利用电流表的读数对应到电池故障对应关系判断出发生故障的电池。
[0013]一种锂电池储能系统的故障检测方法，每两个电池包为一电池组，在每组并联的电池包的中间位置，以及电池组中两个电池包的首个电池和最后一个电池之间设置电流表；
[0014]通过电压表测量相邻两个电池包之间电压之和；
[0015]根据电压表的信号，通过相关性分析判断电池包的状态；
[0016]将状态异常的电池包，通过该电池包的电流表的数值判断电池包中具体发生故障的电池。
[0017]进一步地，所述相关性分析包括分析每个电池包与其他电池包之间的相关性。
[0018]进一步地，采用公式(1)进行所述相关性分析得到相关系数：
[0019][0020]其中，根据X，Y两个变量的协方差与两个变量的标准差的比值，变量为测量的电压值，通过取值范围判断向量的相关程度，cov(X，Y)为X，Y协方差；σ
X
为X的协方差；σ
Y
为Y的协方差。
[0021]进一步地，将各种情况下电池包发生故障，对应发生的相关系数建立电池包故障对应关系，当根据电压值得到的相关系数从故障分析对应关系中找到对应的出故障的电池包，利用不同的相关系数变化去辨识具体发生短路故障的电池包。
[0022]进一步地，根据电池包中的不同位置的电池发生短路故障时对应的电池表的电流的不同建立电池故障对应表，利用电流表的读数对应到电池故障对应关系判断出发生故障的电池。
[0023]本专利技术与现有技术相比，有益效果在于：
[0024]为了降低传感器在储能系统的应用，本专利技术通过对称回路拓扑结构的方式，利用电流比值的不同，和相邻电压的差异性判断定位故障电池的位置。本专利技术提供的实施例中构建的锂电池组为8x8(8串8并)的规模，如果按照传统的拓扑结构需要配置64个电流传感器。采用本专利技术能够使用15个传感器，8个电流表7个电压表就可以对储能系统进行安全方面监测。
附图说明
[0025]图1本专利技术实施例提供的一种锂电池组8x8拓扑结构示意图，其中大圈为电压表，小圈为电流表；
[0026]图2本专利技术实施例提供的一种锂电池储能系统的故障检测方法流程图；
[0027]图3本专利技术实施例提供的一种基于相关系数定位电池包的相关性分析图示；
[0028]图4本专利技术实施例提供的基于电流表定位故障电流的图示。
具体实施方式
[0029]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0030]一种锂电池储能系统，包括：
[0031]N组串联电池包，每个电池包内为M个并联的单电池，两个电池包形成一个电池组，电池组内两个电池包通过M个节点连接，形成对称回路拓扑结构。
[0032]其中M和N均为偶数，增加时，按照偶数去增加，在每组并联的电池包的中间位置，以及电池组中两个电池包的首个电池和最后一个电池之间设置电流表；每两个电池包之间设置电压表。
[0033]还包括有故障电池包定位模块，根据电压表的采集的电压信号对电池包之间的相关性分析，并依据相关性分析结果判断电池包的状态；
[0034]故障电池定位模块，将状态异常的电池包，通过该电池包的电流表的数值判断电池包中具体发生故障的电池。故障电池包定位模块还用于将各种情况下电池包发生故障，对应发生的相关系数建立电池包故障对应关系，当根据电压值得到的相关系数从故障分析对应关系中找到对应的出故障的电池包，利用不同的相关系数变化去辨识具体发生短路故障的电池包。
[0035]故障电池定位模块，根据电池包中的不同位置的电池发生短路故障时对应的电池表的电流的不同建立电池故障对应表，利用电流表的读数对应到电池故障对应关系判断出发生故障的电池。
[0036]如图1所示，构建的锂电池组为8x8(8串8并)的规模的结构，按照行列，对每个电池进行坐标的编号，每个电池组内的两个电池包之间的连接需要形成8个节点，每组电池组之间只需要一个节点连接。每组电池组只需要设置两个电流表，在增加并联的电池时不需要增加传感器，增加串联的电池组时，只需增加电压传感器和两个电流表。
[0037]本实施例中，通过本专利技术的电池的拓扑结构，能够使用15个传感器即8个电流表7个电压表对储能系统进行安全方面监测。
[0038]参见图2所示，本专利技术还提供一种锂电池储能系统的故障检测方法
[0039]首先按照拓扑结构将锂电池分组，即按照电池包、电池组进行分组，将每个电池的行列坐标进行编号；
[0040]每两个电池包为一电池组，在每组并联的电池包的中间位置，以及电池组中两个电池包的首个电池和最后一个电池之间设置电流表；
[0041]通过电压表测量相邻两个电池包之间电压之和；
[0042]根据电压表的信号，通过相关性分析判断电池包的状态，本实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池储能系统，其特征在于，包括：N组串联电池包，每个电池包内为M个并联的单电池，两个电池包形成一个电池组，电池组内两个电池包通过M个节点连接，形成对称回路拓扑结构。2.按照权利要求1所述的锂电池储能系统，其特征在于，在每组并联的电池包的中间位置，以及电池组中两个电池包的首个电池和最后一个电池之间设置电流表；每两个电池包之间设置电压表。3.按照权利要求2所述的锂电池储能系统，其特征在于，还包括：故障电池包定位模块，根据电压表的采集的电压信号对电池包之间的相关性分析，并依据相关性分析结果判断电池包的状态；故障电池定位模块，将状态异常的电池包，通过该电池包的电流表的数值判断电池包中具体发生故障的电池。4.按照权利要求3所述的锂电池储能系统，其特征在于，所述故障电池包定位模块还用于将各种情况下电池包发生故障，对应发生的相关系数建立电池包故障对应关系，当根据电压值得到的相关系数从故障分析对应关系中找到对应的出故障的电池包，利用不同的相关系数变化去辨识具体发生短路故障的电池包。5.按照权利要求3所述的锂电池储能系统，其特征在于，故障电池定位模块，根据电池包中的不同位置的电池发生短路故障时对应的电池表的电流的不同建立电池故障对应表，利用电流表的读数对应到电池故障对应关系判断出发生故障的电池。6.一种权利要求1
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5任意一项所述的锂电池储能系统的故障检测方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，李德鑫，孟祥东，刘晗，郝尚帅，李刚，陈璟毅，王佳蕊，
申请(专利权)人：吉林省电力科学研究院有限公司吉林大学，
类型：发明
国别省市：