可重构电池组制造技术

本发明专利技术涉及电池控制技术领域，具体提供一种可重构电池组

【技术实现步骤摘要】
可重构电池组、均衡模型的训练、均衡控制方法及装置


[0001]本专利技术涉及电池控制
，具体提供一种可重构电池组
、
均衡模型的训练
、
均衡控制方法及装置
。

技术介绍

[0002]目前，电池系统已经广泛应用于便携式电子设备
、
交通运输及系统等领域，尤其在汽车电气化和可再生能源技术中尤为重要
。
为了满足大规模应用中不同的电压和功率需求，往往需要电池以串并联的形式组合使用
。
传统电池系统中，由于连接方式固定，当单个电池发生故障时，会迅速蔓延至临近电池，从而摧毁整个系统，并有可能引发火灾和爆炸
。
这些风险可以通过可重构电池组技术进行有效避免
。
[0003]可重构电池组的功能处理故障重构之外，还有容量均衡即目标电压调节等功能
。
现有技术中，可重构电池组拓扑结构主要分为三类：先串后并型结构
、
先并后串型结构
、
混合型结构
。
[0004]串联型结构中每个电池单体串联和并联1个开关，用于实现可重构电池组的功能
。
先并后串型结构中每个电池单体配置了1个开关，同时为每个并联电池组并联一个开关
。
一种混合型拓扑结构是为每个电池单体配置4个开关，使其具有较好的灵活性，可以实现串联
、
并联及其任意组合
。
然后，针对先并后串型结构，虽然其应用最少的开关数量，但其在串联方向不具备均衡能力
。
在
3*3
电池组中，当一个电池包损坏时，则只有6个电池包的可使用容量
。
对于混合型结构，其需要较多的开关数量，且切换过程较为复杂
。
同时其最大开关电流较大，为常态电流的3倍，造成的开关损耗较大
。
[0005]相应地，本领域需要一种新的可重构电池组拓扑方案来解决上述问题
。

技术实现思路

[0006]为了克服上述缺陷，提出了本专利技术，以提供解决或至少部分地解决在满足串联均衡和并联均衡的前提下，如何有效提升可重构电池组的寿命，降低开关损耗的问题
。
[0007]在第一方面，本专利技术提供一种可重构电池组，所述可重构电池组包括多个串联支路和与所述串联支路数量相同的可变支路；所述多个串联支路之间串联连接；
[0008]每个串联支路包括多个并联连接的固定电池包，每个所述固定电池包均与一个第一开关器件串联连接；与所述固定电池包串联连接的第一开关器件用于将对应的所述固定电池包接入所述串联支路或从所述串联支路中切除；
[0009]每个所述可变支路包括一个可移动电池包，每个所述可移动电池包也均与一个第一开关器件串联连接；与所述可移动电池包串联连接的第一开关器件用于将对应的所述可移动电池包接入所述可变支路或从所述可变支路中切除；
[0010]每个所述可变支路的两端分别与一个第二开关器件连接；所述第二开关器件用于将所述可变支路选择性的与两个所述串联支路的其中之一并联连接；
[0011]每个所述可变支路对应的两个所述串联支路中至少有一个串联支路与其他所述
可变支路对应的串联支路不同
。
[0012]在上述可重构电池组的一个技术方案中，所述第一开关器件为固态开关；和
/
或，
[0013]所述第二开关器件为单刀双掷开关器件或固态开关
。
[0014]在第二方面，本专利技术提供一种均衡模型的训练方法，所述均衡模型基于上述可重构电池组技术方案中任一项所述的可重构电池组，所述均衡模型包括智能体，所述智能体被配置为根据所述可移动电池包和
/
或所述固定电池包的荷电状态和故障状态控制所述第一开关器件和所述第二开关器件的动作，以控制所述可移动电池包和所述固定电池包的接入状态，实现所述可移动电池包和所述固定电池包从所述可重构电池组中接入或切除，所述可重构电池组与负载连接，形成为所述负载进行供电的供电回路；
[0015]所述训练方法包括：
[0016]在每个迭代训练中，获取所述可重构电池组中所有的可移动电池包和
/
或固定电池包的荷电状态和故障状态，所述第一开关器件和所述第二开关器件在当前迭代训练和下一个迭代训练的接入状态，以及所述供电回路的母线电压；
[0017]根据所述荷电状态，获取所述可重构电池组的容量均衡程度；
[0018]根据所述故障状态，获取所述可重构电池组的故障隔离情况；
[0019]根据所述母线电压，获取所述供电回路的母线电压波动；
[0020]根据所述接入状态，获取所述可重构电池组的开关动作次数；
[0021]根据所述容量均衡程度
、
所述故障隔离情况
、
所述母线电压波动和所述开关动作次数，获取所述智能体当前迭代训练的回报值；
[0022]根据所述回报值，更新所述智能体的参数，以实现所述智能体的训练
。
[0023]在上述均衡模型的训练方法的一个技术方案中，所述根据所述容量均衡程度
、
所述故障隔离情况
、
所述母线电压波动和所述开关动作次数，获取所述智能体当前迭代训练的回报值，包括：
[0024]根据以下公式获取所述回报值：
[0025]R
＝
α1R1+
α2R2+
α3R3+
α4R4[0026]其中，
R
为所述回报值，
R1为所述容量均衡程度，
R2为所述故障隔离情况，
R3为所述母线电压波动，
R4为所述开关动作次数，
α1、
α2、
α3、
α4为预设的奖励系数
。
[0027]在上述均衡模型的训练方法的一个技术方案中，所述根据所述荷电状态，获取所述可重构电池组的容量均衡程度，包括：
[0028]根据以下公式获取所述容量均衡程度：
[0029][0030]其中，
SOC
max
为当前所有荷电状态的最大值，
SOC
min
为当前所有荷电状态的最小值，
SOC
mean
为当前所有荷电状态的平均值
。
[0031]在上述均衡模型的训练方法的一个技术方案中，所述根据所述故障状态，获取所述可重构电池组的故障隔离情况，包括：
[0032]根据以下公式获取所述故障隔离情况：
[0033][0034]其中，
F
i
为第
i
个电池包的故障状态，
m
为电池包的数量，所述电池包包括固定电池
包和可移动电池包
。
[0035]在上述均衡模型的训练方法的一个技术方案中，所述根据所述母线电压，获取所述供电回路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种可重构电池组，其特征在于，所述可重构电池组包括多个串联支路和与所述串联支路数量相同的可变支路；所述多个串联支路之间串联连接；每个串联支路包括多个并联连接的固定电池包，每个所述固定电池包均与一个第一开关器件串联连接；与所述固定电池包串联连接的第一开关器件用于将对应的所述固定电池包接入所述串联支路或从所述串联支路中切除；每个所述可变支路包括一个可移动电池包，每个所述可移动电池包也均与一个第一开关器件串联连接；与所述可移动电池包串联连接的第一开关器件用于将对应的所述可移动电池包接入所述可变支路或从所述可变支路中切除；每个所述可变支路的两端分别与一个第二开关器件连接；所述第二开关器件用于将所述可变支路选择性的与两个所述串联支路的其中之一并联连接；每个所述可变支路对应的两个所述串联支路中至少有一个串联支路与其他所述可变支路对应的串联支路不同
。2.
根据权利要求1所述的可重构电池组，其特征在于，所述第一开关器件为固态开关；和
/
或，所述第二开关器件为单刀双掷开关器件或固态开关
。3.
一种均衡模型的训练方法，其特征在于，所述均衡模型基于权利要求1至2中任一项所述的可重构电池组，所述均衡模型包括智能体，所述智能体被配置为根据所述可移动电池包和
/
或所述固定电池包的荷电状态和故障状态控制所述第一开关器件和所述第二开关器件的动作，以控制所述可移动电池包和所述固定电池包的接入状态，实现所述可移动电池包和所述固定电池包从所述可重构电池组中接入或切除，所述可重构电池组与负载连接，形成为所述负载进行供电的供电回路；所述训练方法包括：在每个迭代训练中，获取所述可重构电池组中所有的可移动电池包和
/
或固定电池包的荷电状态和故障状态，所述第一开关器件和所述第二开关器件在当前迭代训练和下一个迭代训练的接入状态，以及所述供电回路的母线电压；根据所述荷电状态，获取所述可重构电池组的容量均衡程度；根据所述故障状态，获取所述可重构电池组的故障隔离情况；根据所述母线电压，获取所述供电回路的母线电压波动；根据所述接入状态，获取所述可重构电池组的开关动作次数；根据所述容量均衡程度
、
所述故障隔离情况
、
所述母线电压波动和所述开关动作次数，获取所述智能体当前迭代训练的回报值；根据所述回报值，更新所述智能体的参数，以实现所述智能体的训练
。4.
根据权利要求3所述的均衡模型的训练方法，其特征在于，所述根据所述容量均衡程度
、
所述故障隔离情况
、
所述母线电压波动和所述开关动作次数，获取所述智能体当前迭代训练的回报值，包括：根据以下公式获取所述回报值：
R
＝
α1R1+
α2R2+
α3R3+
α4R4其中，
R
为所述回报值，
R1为所述容量均衡程度，
R2为所述故障隔离情况，
R3为所述母线
电压波动，
R4为所述开关动作...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹靖元，魏猛，霍群海，张桐硕，吴理心，师长立，韦统振，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：