一种供电网络电路及其热隔离的检测方法与流程

本发明涉及电池系统的热稳定性，具体涉及一种供电网络电路及其热隔离的检测方法。

背景技术：

1、现实中，电池组的封装往往采用紧凑布局，以提高电池储能系统的能量密度，同时节约成本，但给散热和风道设计提出了巨大的挑战。即使风道设计合理，也可能由于控制软件未考虑热均衡，或意外事故导致的风道阻塞而产生安全隐患。热流不稳定，会导致热量在某一时刻集中在系统某个局部，比如某个电池上，正在充放电而产热或充放电完未来的及散热，但由于某些意外原因，同时又大量吸收其他电池的产热，可能会导致电池温度极速升高而失控。

2、单纯设定一个简单的温度阈值，有些极端情况下不能保证系统平稳运行。而且温度上下限的(主要考虑上限)阈值设置过于保守，系统重构策略受到太多限制。在放宽温度阈值限制的同时，需要温度差的平稳。在电池单体可靠性保证的前提下，需要考虑电池间的热相互作用导致的稳定性问题，此时需要考察热传导的过程。一般的电池模组的热传导问题需要解复杂的偏微分方程，而方程的参数做到高准确度难度大。一些参数可能与电池的荷电状态(state of charge，soc)相关，更容易产生较大的偏差。存在计算复杂，不能及时探测热流之间不稳定性的问题。

技术实现思路

1、基于此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中计算复杂，不能及时探测热流之间不稳定性的的缺陷。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、第一方面本发明实施例提供一种供电网络电路，所述供电网络电路包括多个供电单元，所述供电网络电路输入端分别通过第一开关、第二开关与首级供电单元的两端连接，其输出端输出直流电压；每个供电单元的两端分别通过第一开关、第二开关接于两条直流母线上；每个供电单元的两端分别通过第三开关、第四开关与相邻的供电单元的两端互连；每个供电单元的正极通过第五开关与其前级供电单元的负极连接；正极直流母线的输出端通过第六开关与正极供电端连接，负极直流母线的输出端通过第七开关与负极供电端连接。

4、可选地，所述供电单元为薄片电池。

5、可选地，所有的供电单元通过预设中心线呈镜像对称布置。

6、第二方面，本发明实施例提供一种供电网络电路热隔离的检测方法，基于实施例第一方面所述的供电网络电路，所述热隔离的检测方法包括：

7、根据热平衡方程，选取预设的采样点数，计算供电网络电路工作时每个供电单元第一温度曲线偏离度；

8、测算各供电单元单独工作时的第二温度曲线偏离度；

9、通过每个供电单元第一温度曲线偏离度及第二温度曲线偏离度，检测供电网络电路的热隔离度量。

10、可选地，通过以下公式计算每个供电单元第一温度曲线偏离度：

11、

12、其中，τ为特征冷却时间，n+1为采样点数，δti为δt预设采样点i处的温度差，δti为δt的离散化表达，δt(ti)为采样点i处的采样时间ti时的实测温度差。

13、可选地，薄片电池分别通过以下公式计算特征冷却时间τ、预设采样点处的温度差δt的变化曲线：

14、τ＝mc/ha

15、δt＝δt0exp(-t/τ)

16、其中，m为电池质量，c为比热，h为传热系数，a为检测对立面的面积之和，t为时间，δt0为断路瞬间t＝0的温度差。

17、可选地，所述通过每个供电单元第一温度曲线偏离度及第二温度曲线偏离度，检测供电网络电路的热隔离度量的步骤，包括：

18、通过每个供电单元第一温度曲线偏离度及第二温度曲线偏离度，分别计算整个供电网络电路的第一温度曲线偏离度均值及第二温度曲线偏离度均值；

19、供电网络电路的第一温度曲线偏离度均值与第二温度曲线偏离度之比均值，为检测供电网络电路的热隔离度量。

20、可选地，所述检测方法还包括：通过交换每个供电单元的位置，检测供电网络电路的热隔离度量。

21、本发明技术方案，具有如下优点：

22、1.本发明提供的供电网络电路，根据单个供电单元的状态信息和供电网络电路的状态信息，实现供电网络电路拓扑的动态重构，解决了固定连接电池成组方式中的短板效应问题，实现了电池模组充放电的高度均衡。

23、2.本发明提供的供电网络电路热隔离的检测方法，提供给薄片电池组成的可重构供电网络电路一个热稳定性测度，为风道设计和控制算法优化提供参照，使电池单体在模组中工作的状态与单独工作的状态一致。

技术特征：

1.一种供电网络电路，其特征在于，所述供电网络电路包括多个供电单元，所述供电网络电路输入端分别通过第一开关、第二开关与首级供电单元的两端连接，其输出端输出直流电压；每个供电单元的两端分别通过第一开关、第二开关接于两条直流母线上；每个供电单元的两端分别通过第三开关、第四开关与相邻的供电单元的两端互连；每个供电单元的正极通过第五开关与其前级供电单元的负极连接；正极直流母线的输出端通过第六开关与正极供电端连接，负极直流母线的输出端通过第七开关与负极供电端连接。

2.根据权利要求1所述的供电网络电路，其特征在于，所述供电单元为薄片电池。

3.根据权利要求1所述的供电网络电路，其特征在于，所有的供电单元通过预设中心线呈镜像对称布置。

4.一种供电网络电路热隔离的检测方法，其特征在于，基于权利要求1-3任一所述的供电网络电路，所述热隔离的检测方法包括：

5.根据权利要求4所述的供电网络电路热隔离的检测方法，其特征在于，通过以下公式计算每个供电单元第一温度曲线偏离度：

6.根据权利要求5所述的供电网络电路热隔离的检测方法，其特征在于，薄片电池分别通过以下公式计算特征冷却时间τ、预设采样点处的温度差△t的变化曲线：

7.根据权利要求6所述的供电网络电路热隔离的检测方法，其特征在于，所述通过每个供电单元第一温度曲线偏离度及第二温度曲线偏离度，检测供电网络电路的热隔离度量的步骤，包括：

8.根据权利要求7所述的供电网络电路热隔离的检测方法，其特征在于，所述检测方法还包括：通过交换每个供电单元的位置，检测供电网络电路的热隔离度量。

技术总结
本发明公开了一种供电网络电路及其热隔离的检测方法，供电网络电路包括多个供电单元，供电网络电路输入端分别通过第一开关、第二开关与首级供电单元的两端连接，其输出端输出直流电压；每个供电单元的两端分别通过第一开关、第二开关接于两条直流母线上；每个供电单元的两端分别通过第三开关、第四开关与相邻的供电单元的两端互连；每个供电单元的正极通过第五开关与其前级供电单元的负极连接；正极直流母线的输出端通过第六开关与正极供电端连接，负极直流母线的输出端通过第七开关与负极供电端连接，通过本发明的方法检测供电网络电路可以及时探测热流之间不稳定性。

技术研发人员：孙长平,慈松,林恩德,周杨林,王东,陈悦,王旭,张从佳,李雨欣,钟明
受保护的技术使用者：中国长江三峡集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15