[发明专利]主动故障检测的电池系统

说明书

【技术领域】

本发明涉及电能存储系统，尤其是涉及一种主动故障诊断的电池管理系统。

【背景技术】

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。

【发明内容】

本部分的目的在于描述发明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发明名称中可能会做简化或省略及避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这些简化和省略不能用于限制本发明的范围。

本发明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。该发明能提前预警，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。

根据本发明的目的，本发明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。