华电内蒙古能源有限公司;清华大学;内蒙古华电腾格里绿色能源有限公司巴彦浩特光伏分公司王军获国家专利权
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龙图腾网获悉华电内蒙古能源有限公司;清华大学;内蒙古华电腾格里绿色能源有限公司巴彦浩特光伏分公司申请的专利一种故障电池在线动态替换的可重构储能系统及控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120454271B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-23发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510935548.3,技术领域涉及:H02J7/00;该发明授权一种故障电池在线动态替换的可重构储能系统及控制方法是由王军;慈松;张成杰;周杨林;杜盛林;韩聪;熊子熠;前德门设计研发完成,并于2025-07-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种故障电池在线动态替换的可重构储能系统及控制方法在说明书摘要公布了:本发明提出一种故障电池在线动态替换的可重构储能系统及控制方法。首先构建多层级可重构电池阵列架构,其中每个电池模块集成独立的三端口功率开关单元和无线通信节点,能够实现电池模块的自管理和快速响应。底层电池簇采用MOSFET矩阵拓扑,由FPGA控制PWM信号动态调整电池串并联结构。中央控制器基于功率需求实时计算最优连接对,并控制接触器建立新通路。当多模块故障时,系统自动激活三层协同重构,故障模块通过三端口开关切至旁路,中央控制器根据系统状态周期刷新充放电计划,实现系统循环效率提升和电池阵列寿命衰减率降低。本发明实现了故障电池的在线动态替换,提高了系统运行稳定性和效率,有效降低了维护成本和停机时间。
本发明授权一种故障电池在线动态替换的可重构储能系统及控制方法在权利要求书中公布了:1.一种故障电池在线动态替换的可重构储能系统及控制方法,其特征在于,所述的方法包括: 步骤1:构建多层级可重构电池阵列架构,设计由N个标准化电池模块组成的储能阵列,每个模块集成独立的三端口功率开关单元和无线通信节点,阵列采用分层级联拓扑,底层为电池簇级重构,中层为簇间环形互联架构,顶层通过多绕组双向DC-DC变换器接入直流母线,允许任意单点或多点故障模块被电气隔离,并触发相邻模块自动切换连接模式,形成功率传输新路径; 步骤2:对每个电池模块集成三端口功率开关单元,采用氮化镓MOSFET器件设计,包含输入主功率通道、输出负载通道及旁路备用通道,通过光耦隔离驱动电路实现纳秒级切换,模块内置的无线通信节点基于Zigbee-3.0协议组网,实时传输电压电流数据至中央控制器,阵列底层电池簇采用MOSFET矩阵拓扑,由FPGA控制PWM信号动态调整电池串并联结构,单模块故障时触发簇内重构机制,使正常模块自动重组为串联补偿模式以维持簇电压稳定; 步骤3:通过簇间环形铜排连接各电池簇,每两个相邻簇间部署固态接触器与电流双向检测电路,形成动态并联路径,中央控制器基于功率需求实时计算最优连接对,并控制接触器建立新通路,顶层采用多绕组高频隔离双向DC-DC变换器,其磁集成变压器一次侧绕组独立接入各电池簇,二次侧并联输出至直流母线,通过相移调制实现功率定向分配; 步骤4:当多模块故障时,系统自动激活三层协同重构,故障模块通过三端口开关切至旁路,中央控制器根据系统状态周期刷新充放电计划,实现系统循环效率提升和电池阵列寿命衰减率降低; 步骤5:实现故障电池在线动态替换,系统支持故障电池的电气隔离、旁路切换、簇级重构、簇间动态并联、顶层功率定向分配,以及容量迁移、参数对齐和容量重组。
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