1.本实用新型属于电池技术领域，特别涉及一种电池子模块及电池串。
背景技术：
2.在环境和能源问题日益严峻的大环境下，新能源发电和用户侧的电能替代得到了并将继续得到大力发展。新能源发电的波动性和随机性需要储能系统来平抑，电池储能是储能的一种典型型式。与此同时，电动汽车是用户侧电能替代的一种典型型式。
3.单个电池的电压较低，而电池储能和电动汽车等场合的电池组电压很高，现有的电池组由若干单体电池串并联组成。由于生产工艺或使用材质不均匀的因素，各单体电池的初始容量、电池内阻、自放电率参数都存在差异。随着电池使用时间的增长，初始的差异会不断变大，而不适宜的工作温度会加剧电池进一步不一致性，从而导致“木桶效应”，即性能较差的电池会被消耗的更为迅速，加速电池的老化，降低电池的使用寿命，严重时甚至会导致电池变形、爆炸。因此减小电池的不一致性能保护电池，延长电池的使用寿命。当电池组存在单体电池不一致性时，要采取相应措施来减小电池组的不一致性达到优化整体放电性能的效果。目前主要的均衡方法分为被动均衡和主动均衡2种方法。被动均衡是通过接入电阻等耗散元件的方式来消耗电池组中电量较高的电池，达到电池组中各电池电量均衡的目的。被动均衡存在耗散电流，会造成能量损失和发热，当电池组的不一致性严重时，电路热效应会进一步破坏电池组稳定性，常见的被动均衡有固定电阻分流器法和开关电阻分流器法。主动均衡是利用一些储能元件和开关元件，将电池组中较高电量电池的能量转移到较低电量电池中，实现电池组各单体电池电量的均衡。主动均衡能提高能量的使用效率，增加电池组单次充电的使用时间，但目前常见的主动均衡方案的控制逻辑和功率电路都较为复杂，成本较高，模块化程度不高。
4.针对上述问题本实用新型提出一种电池子模块及基于该子模块的电池串，解决上述问题。
技术实现要素：
5.本实用新型的目的，在于提供一种电池子模块及电池串，在实现电池均衡功能的基础上还可以实现损耗的降低，电池的模块化，同时电路结构简单可靠。
6.为了达成上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
7.一种电池子模块，所述电池子模块包括第一开关、第二开关和电池本体，所述电池本体的正极与第一开关的第一端子相连，第一开关的第二端子与第二开关的第一端子相连，该连接点作为电池子模块的第一端子；电池本体的负极与第二开关的第二端子相连，该连接点作为电池子模块的第二端子。
8.进一步地，所述第一开关和第二开关为机械开关或者电子开关。
9.进一步地，所述第一开关和第二开关为单个开关，或者多个开关的串联或者并联组合。
10.进一步地，所述电池子模块包含闭锁、投入、退出三种状态，所述闭锁状态下第一开关和第二开关都关断，所述投入状态下第一开关开通，第二开关关断，所述退出状态下第一开关关断，第二开关开通。
11.进一步地，所述电池子模块还包含旁路状态，所述旁路状态下第一开关关断，第二开关两侧短路。
12.一种电池串，所述电池串由n个所述的电池子模块串联而成，1号电池子模块的第一端子作为电池串的正极端子，1号电池子模块的第二端子与相邻地2号电池子模块的第一端子相连，依次串接，n号电池子模块的第二端子作为电池串的负极端子。
13.进一步地，所述n个电池子模块分为两组，其中n-m个电池子模块作为工作电池子模块，m个电池子模块作为冗余电池子模块，0≤m≤n-1。
14.本实用新型的有益效果为：
15.(1)不存在耗散电流，损耗小；
16.(2)模块化设计，方便维护检修；
17.(3)冗余设计，电路结构简单可靠。
附图说明
18.图1是电池子模块电路图，图中s1为第一开关，s2为第二开关，b为电池本体，x为电池子模块第一端子，y为电池子模块第二端子；
19.图2是电池串电路图，图中bsm为电池子模块，p为电池串正极端子，n为电池串负极端子；
20.图3是电池子模块典型电路一，图中q1、q2为受控电子开关，d1、d2为不控电子开关；
21.图4是电池子模块典型电路二，图中s3为旁路开关。
具体实施方式
22.以下将结合附图及具体实施例，对本实用新型的技术方案进行详细说明。
23.一种电池子模块，电池子模块的典型电路图如图1所示，至少含括两个开关s1、s2和电池本体b，电池本体b的正极与第一开关s1的第一端子相连，第一开关s1的第二端子与第二开关s2的第一端子及电池子模块的第一端子x相连，电池本体b的负极与第二开关s2的第二端子及电池子模块的第二端子y相连。
24.一种电池串，电池串的典型电路图如图2所示，由n个电池子模块串联，1号电池子模块的第一端子作为电池串的正极端子p，n号电池子模块的第二端子作为电池串的负极端子n。
25.上述开关既可以是机械开关，又可以是电子开关，如图3所示，q1、q2、d1、d2是电子开关。
26.上述开关既可以是单个开关，又可以是多个开关的串联或者并联组合，如图3所示，受控电子开关q1和不控电子开关d1反并联组成第一开关，受控电子开关q2和不控电子开关d2反并联组成第二开关。
27.上述电池子模块包含闭锁、投入、退出三种状态，所述闭锁状态下第一开关和第二
开关都关断，所述投入状态下第一开关开通，第二开关关断，所述退出状态下第一开关关断，第二开关开通。
28.在有冗余配置的情况下，所述电池子模块还包含旁路状态，所述旁路状态下第一开关关断，第二开关两侧短路。
29.在电池串冗余设计情况下，可以在电池子模块第二开关两端并联旁路开关s3来实现旁路功能，如图4所示，也可以开通第二开关或者击穿第二开关来实现旁路功能。
30.电池串中的n个电池子模块包括n-m个工作电池子模块和m个冗余电池子模块，0≤m≤n-1。
31.电池串充电阶段挑选电池本体电压最低或者电池本体荷电状态最低的a个电池子模块设置为投入状态，其余电池子模块设置为退出或旁路状态，电池串放电阶段挑选电池本体电压最高或者电池本体荷电状态最高的a个电池子模块设置为投入状态，其余电池子模块设置为退出或旁路状态,0≤a≤n-m。
32.当电池串中旁路状态或即将进入旁路状态的电池子模块数量大于m时，电池串失效。
33.以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。
技术特征：
1.一种电池子模块，其特征在于，所述电池子模块包括第一开关、第二开关和电池本体，所述电池本体的正极与第一开关的第一端子相连，第一开关的第二端子与第二开关的第一端子相连，该连接点作为电池子模块的第一端子；电池本体的负极与第二开关的第二端子相连，该连接点作为电池子模块的第二端子。2.根据权利要求1所述的电池子模块，其特征在于，所述第一开关和第二开关为机械开关或者电子开关。3.根据权利要求1所述的电池子模块，其特征在于，所述第一开关和第二开关为单个开关，或者多个开关的串联或者并联组合。4.根据权利要求1所述的电池子模块，其特征在于，所述电池子模块包含闭锁、投入、退出三种状态，所述闭锁状态下第一开关和第二开关都关断，所述投入状态下第一开关开通，第二开关关断，所述退出状态下第一开关关断，第二开关开通。5.根据权利要求4所述的电池子模块，其特征在于，所述电池子模块还包含旁路状态，所述旁路状态下第一开关关断，第二开关两侧短路。6.一种电池串，其特征在于，所述电池串由n个权利要求1-5之一所述的电池子模块串联而成，1号电池子模块的第一端子作为电池串的正极端子，1号电池子模块的第二端子与相邻地2号电池子模块的第一端子相连，依次串接，n号电池子模块的第二端子作为电池串的负极端子。7.根据权利要求6所述的电池串，其特征在于，所述n个电池子模块分为两组，其中n-m个电池子模块作为工作电池子模块，m个电池子模块作为冗余电池子模块，0≤m≤n-1。
技术总结
本实用新型提供一种电池子模块及电池串，所述电池子模块包括第一开关、第二开关和电池本体，所述电池本体的正极与第一开关的第一端子相连，第一开关的第二端子与第二开关的第一端子相连，该连接点作为电池子模块的第一端子；电池本体的负极与第二开关的第二端子相连，该连接点作为电池子模块的第二端子；通过电池子模块的串联来实现电池串电压的提高，实现电池串的模块化安装和维护，通过选择电池子模块的投入和退出来实现电池的均衡控制，通过设置一定数量的冗余电池子模块并将故障电池子模块旁路来提高电池串的整体可靠性。子模块旁路来提高电池串的整体可靠性。子模块旁路来提高电池串的整体可靠性。
技术研发人员：丁久东 谢亚荣
受保护的技术使用者：丁久东
技术研发日：2021.09.10
技术公布日：2022/4/1