CN113489086A - 一种矩阵电池模组精细化状态控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种矩阵电池模组精细化状态控制系统及方法，其特征在于：包括控制主机、电气参数检测模块和若干个电池模组；每一个电池模组包括状态控制单元、电池单元、检测控制单元、模式选择单元和充放电单元；可实现在电池组储能系统中，对每一个电芯元素在各种状态下的实时检测，实现全面精确测控。在整个电池储能系统应用保养过程中，可就只针对状态不良的电芯进行更换，不必将整个电池系统更换；从而达到降低应用成本，提高使用寿命的作用。同时可对每一个电池单元进行控制，实现了在不对每一个电芯元素进行同时充放电的前提下，对整个电池模组同时进行充放电作用。在满足实际使用要求的前提下，提高电池使用寿命，降低电池系统应用成本。
Description
技术领域
本发明属于电池控制领域，尤其涉及一种矩阵电池模组精细化状态控制系统及方法。
背景技术
目前，公知的电池组管理系统是基于现有电池电气管理应用技术，尤其是充放电技术的特点所设计的电池管理系统。由于传统的电池管理系统只能够就电池的充电电压、放电电压、充电电流、放电电流进行宏观测试，然后进行粗略的电池状态测评，并进行大系统级别的“过压保护”、“过流保护”、“过充保护”以及“过放保护”等。
然而，对于由多个诸如电芯的电池单体所组成的电池储能系统，尤其像电动汽车、舰船用全电推进系统、工业储能系统等大型和特大型电池储能系统，只依赖对总输入输出节点的电气参数来对其整个电池组的性能状态进行判定及管理是不准确且不可靠的。根据电源系统特性可知，某一个或多个位置的电池单体的状态性能均可能严重影响整个电池组系统的整体性能。虽然现有部分测量方案可以实现单个电芯的测量，但由于电池管理系统的不足，也使得更加先进的电池单体管理技术无法得到兼容应用。从而无法使电池系统的性能价值得到更大的提升。
当前的电池管理系统大都无法实现充放电隔离，即电芯在接受充电的同时又接受放电应用。这样的使用状态会使得电芯的使用寿命大幅的缩减，如此不仅提高了应用成本，且对电芯的安全状态带来极大的隐患。当前电池管理系统大都无法实现可涉及到每一个电芯的全面的，电池参数测量与传感。这样的电池管理系统可靠性不高，存在严重的设计漏洞，为电池应用带来极大的安全隐患，提高应用成本。
随着人工智能、大数据等技术的发展，均为更深层度地测量、计算、控制电池系统带来了新的技术解决方案，但是传统的电池管理系统结构已经无法有效兼容如上新型科技，使其在电池管理领域发挥重要作用，且当前电池管理系统结构以定制化为主，其标准化、模块化、应用兼容能力不足，导致大多数电池管理系统不能够有效实现低成本应用和跨领域应用的要求。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提供一种可对电池单元中的电芯进行单独控制的矩阵电池模组精细化状态控制系统及方法。
本发明所述矩阵电池模组精细化状态控制系统，包括控制主机、电气参数检测模块和若干个电池模组；每一个所述电池模组包括状态控制单元、电池单元、检测控制单元、模式选择单元和充放电单元；所述状态控制单元、电池单元、模式选择单元和充放电单元依次电连接；所述状态控制单元、电池单元、检测控制单元、模式选择单元和充放电单元均与前述控制主机相电连接；所述检测控制单元与前述电池单元相电连接；所述检测控制单元与电气参数检测模块相电连接；所述电气参数检测模块与前述控制主机相电连接；所述检测控制单元设置有用于对电池单元检测进行控制的检测使能控制模块；所述电池单元包括有若干个电芯；所述电池单元设置有用于对每一个前述电芯进行控制的电芯使能控制模块。
进一步，本发明所述矩阵电池模组精细化状态控制系统，所述电池单元包括若干串联连接的电芯；每一个所述电芯设置有独立的引线与状态单元相电连接；每一个所述电芯设置有使能位开关；所述使能位开关与前述控制主机相电连接；所述状态控制单元包括开关控制器；所述开关控制器与前述控制主机相电连接；所述开关控制器与前述电芯通过独立的引线相电连接；所述开关控制器与每一个所述电芯之间设置有独立的状态控制开关。
进一步，本发明所述矩阵电池模组精细化状态控制系统，所述检测控制单元设置有检测使能控制模块；所述检测使能控制模块包括若干个独立的检测控制开关；每一前述电芯经前述检测控制开关后与电气参数检测模块相电连接。
进一步，本发明所述矩阵电池模组精细化状态控制系统，所述模式选择模块设置有若干个独立的模式选择开关；每一前述电芯经前述模式选择开关与充放电单元相电连接。
进一步，本发明所述矩阵电池模组精细化状态控制系统，所述模式选择模块设置有三种模式，分别为充电模式、放电模式和空载模式。
进一步，本发明所述矩阵电池模组精细化状态控制系统，所述充放电单元包括充电模块和放电模块；所述充电模块设置有充电外接口和充电内接口；所述放电模块设置有放电外接口和放电内接口；所述充电模块依次经充电内接口、模式选择开关后与前述电芯相电连接；所述放电模块依次经放电内接口、模式选择开关后与前述电芯相电连接。
本发明所述矩阵电池模组精细化状态控制系统的控制方法，包括：
控制主机以广播式发送针对所有电池单元的状态控制指令，有各电池模组中的状态控制单元获取状态控制指令，并从中识别属于该电池模组的状态控制指令；
根据状态控制指令通过电芯使能控制模块控制使该电池模块中的电池单元进入可操控状态；
通过模式选择单元选择该电池模组的模式，使该电池模组按所选择的模式通过充放电模块进行充放电工作；
电气参数检测模块通过检测使能控制模块与该电池模块的电池单元连接，使对应的电池单元的检测功能接通；对电池单元内电芯的运行参数进行检测，并将检测结果发送至控制主机用于运算、存储、交互。
进一步，本发明所述矩阵电池模组精细化状态控制方法，所述控制主机通过广播的方式对所有电池模组的状态控制单元发送控制信号，各状态控制单元识别接受到属于自己的控制信号，由开关控制器控制相应的状态控制开关，实现对该电池模组中电池单元的每一个电芯进行实时状态控制；所述模式选择单元通过接收控制主机的广播式通讯，识别接受属于自己的控制信号所对应的电池模组中的电池单元按指令要求连接充电模块、放电模块或悬空。
进一步，本发明所述矩阵电池模组精细化状态控制方法，所述状态控制单元可设置为经预设时间循环进行电池单元的充放电状态进行控制的模式；所述电气参数检测模块可设置为经预设时间循环进行可控参数检测的模式。
进一步，本发明所述矩阵电池模组精细化状态控制方法，所述充电模式包括对所有电池模组进行SOC扫描，对非放电状态下的低SOC的电池模组进行充电，并将整个充电进程中的直测参数进行扫描测量并反馈给控制主机；放电模式包括首先获取负载需求，然后根据负载需求和当前非充电状态下的各电池模组情况，选择多个高SOC电池模组提供满足需求的负载；并将整个放电进程中的直测参数进行扫描测量并反馈给控制主机。
本发明所述矩阵电池模组精细化状态控制系统及方法，可实现在电池组储能系统中，对每一个电芯元素在各种状态（充电、放电、空载）下的实时检测，实现全面精确测控。在整个电池储能系统应用保养过程中，可就只针对状态不良的电芯进行更换，不必将整个电池系统更换；从而达到降低应用成本，提高使用寿命的作用。同时可对每一个电池单元进行控制，实现了在不对每一个电芯元素进行同时充放电的前提下，对整个电池模组同时进行充放电作用。在满足实际使用要求的前提下，提高电池使用寿命，降低电池系统应用成本。
附图说明
图1为本发明实施例所述矩阵电池模组精细化状态控制系统结构示意图；
图2为本发明实施例所述电池单元结构示意图；
图3为本发明实施例所述状态控制单元结构示意图；
图4为本发明实施例所述检测控制单元结构示意图；
图5为本发明实施例所述模式选择单元结构示意图；
图6为本发明实施例所述控制主机结构示意图；
图7为本发明实施例所述状态控制流程示意图；
图8为本发明实施例所述循环进行可控参数检测流程示意图；
图9为本发明实施例所述可控参数检测流程示意图。
具体实施方式
下面通过附图及实施例对本发明所述矩阵电池模组精细化状态控制系统及方法进行详细说明。
实施例一
本公开实施例所述矩阵电池模组精细化状态控制系统，如图1所示，包括控制主机、电气参数检测模块和四个电池模组；每一个所述电池模组包括状态控制单元、电池单元、检测控制单元、模式选择单元和充放电单元；所述状态控制单元、电池单元、模式选择单元和充放电单元依次电连接；所述状态控制单元、电池单元、检测控制单元、模式选择单元和充放电单元均与前述控制主机相电连接；所述检测控制单元与前述电池单元相电连接；所述检测控制单元与电气参数检测模块相电连接；所述电气参数检测模块与前述控制主机相电连接；所述检测控制单元设置有用于对电池单元检测进行控制的检测使能控制模块；所述电池单元包括有三个电芯；所述电池单元设置有用于对每一个前述电芯进行控制的电芯使能控制模块。对本公开技术方案而言，所述控制器可采用MCU或DSP或PLC或FPGA或SOC或可编程逻辑器件，为8位或16位或32位控制器；通讯总线可选择包括Ethernet、CANBus、UART、IIC、SPI、ZIGBEE等所有可进行数字信号传输的串行、并行、有线、无线的通讯总线。
本公开实施例中所述电池单元包括三个串联连接的电芯；每一个所述电芯设置有独立的引线与状态单元相电连接；每一个所述电芯设置有使能位开关；所述使能位开关与前述控制主机相电连接；所述状态控制单元包括开关控制器；所述开关控制器与前述控制主机相电连接；所述开关控制器与前述电芯通过独立的引线相电连接；所述开关控制器与每一个所述电芯之间设置有独立的状态控制开关。如图2所示，在本公开实施例中电池单元用3节电芯串联组成一个4位电池管理单元。每一个单元的每一个电芯设置独立引线，总共4根引线（3根正极线、1根负极线）。该结构中各级正极、负极均由相应位数的数字开关电路或器件进行独立控制，并由UxEB端口对第x个电池 单元进行使能控制，控制总线的Ctrl_0001…1000分别控制PWR_0001…1000。在本公开实施例中，单元使能位“UxEB”（“Unit xEnable Bit”）就是该控制器的使能端，即前述的电芯使能控制模块，只有触发该使能位，才能对Ctrl_0001…1000进行操作。
在本公开实施例中，如图3所示，总线USB（单元状态总线“Unit Status Bus”）通过广播的方式对所有电池模组的状态控制单元发送控制信号，各状态控制单元识别接受到属于自己的控制信号，由内部开关控制器控制相应开光的闭合与打开，从而实现对相应的PWR总线的控制，最终实现对第x个电池单元的每一个电芯进行实时状态控制。
在本公开实施例中，如图4所示，所述检测控制单元设置有检测使能控制模块，即检测使能位UxCEb（Unit x Check Enable bit）；所述检测使能控制模块包括四个独立的检测控制开关；每一前述电芯经前述检测控制开关后与电气参数检测模块相电连接。当检测使能位UxCEb使能后，对应的第x个电池单元的检测功能接通，将相应的参数准确测量并将检测数据结果编码通过UCCB发送到用于电池管理的控制计算机运算通讯部分，进行数据解码用于运算、存储、交互等。
在本公开实施例中电气参数检测模块是一个集成MCU控制的，含有电压、电流梯度转换电路、温度、烟雾、火焰等传感器电路以及ADC测量的一个集成模块。
如图5所示，所述模式选择模块设置有四个独立的模式选择开关；每一前述电芯经前述模式选择开关与充放电单元相电连接。在本公开实施例中充放电单元包括充电模块和放电模块；所述充电模块设置有充电外接口和充电内接口；所述放电模块设置有放电外接口和放电内接口；所述充电模块依次经充电内接口、模式选择开关后与前述电芯相电连接；所述放电模块依次经放电内接口、模式选择开关后与前述电芯相电连接。
在本公开实施例中，模式选择模块由串行总线UxMB（单元模式总线“Unit x ModeBus”），通过接收控制主机的广播式通讯，实现控制第x个电池单元的PWR电源总线按指令要求连接充电电源模块、放电模块或悬空，对应的三种工作模式分别为充电、放电、空载。
在本公开实施例中充电源模块是一个由MCU进行数字化控制的，通过外接标准电源接口将输入电源进行整流、滤波、稳压以及多级调压等控制操作，并向内分出如图示多条充电电源线用来对电池单元进行充电的功能单元，向外连接充电总电源（“Chrg_src”）。该模块通过CPCB（充电电源控制总线“Charging Power Control Bus”）由控制主机运算通讯部分进行控制。
放电模块是一个由MCU进行数字化控制的电路，将电池输出的电能通过升降调压、整流稳压，以及电气总线标准转换成为标准电气输出，并通过标准电源接口供给于负载使用。该模块通过DCB（放电电源控制总线“Discharging Control Bus”）由控制主机运算通讯部分进行控制。
在本公开实施例中，如图6所示，所述控制主机包括了逻辑控制部分和运算通讯部分组成；其中逻辑控制部分根据运算通讯部分所给出的指令，利用逻辑算法对整个矩阵电池管理系统的各个部分进行实时、准确地控制，让整个系统有效运作。运算通讯部分实现整个电池矩阵数据的实时数据采集、存储、交互；系统应用环境检测预评估，并因之更改系统运转状态（充、放电策略等）；实现对每一个电芯的状态数据评估，为大系统维护与维修提供数据参考与方案建议；为电池检测技术、人工智能、大数据分析等先进技术的应用提供运算、通讯、存储承载平台。如下说明该部分的各控制与通讯总线的定义。
如下是对本实施例中该部分的各控制与通讯总线的定义说明。
UxEb位（单元使能位“Unit x Enable bit”）：对相应的电池单元进行使能控制。
USB（单元状态总线“Unit Status Bus”）：对电池单元的充电或放电的过程状态进行实时控制，实现对每一个单元的每一个电芯进行实时精确控制。
UxMB（单元模式总线“Unit x Mode Bus”）：串行广播式通讯总线，控制已连接的每一个电池单元的充电、放电、空载等的模式。
UxCEb（单元检测使能位“Unit x Check Enable bit”）：使能对应的第x组电池单元的检测功能。
内部通讯总线“Inner Comm Bus”：利用该通讯总线设立运算通讯部分与逻辑控制部分的数据交互通道，为运算通讯部分提供同步实时控制状态数据，来协助其进行电池矩阵管理数据运算。
UCCB（单元检测通讯总线“Unit Check Communication Bus”）：该总线连接电池参数检测模块，实时回传整个电池矩阵的每一个电芯元素的实时电气参数数据，作为控制反馈信号。
GCB（通用通讯总线“General Communication Bus”）：该总线是对所有计算机通讯总线的统称，及利用该总线实现电池管理系统与外界进行数据交互，并实现数据存储、显示、数据输入等计算机数据输入与输出的应用功能。
DCB（放电控制总线“Discharging Control Bus”）：主要对含有MCU的放电控制模块进行数据通信，实现对放电电路数字控制的作用。
CPCB（充电电源控制总线“Charging Power Control Bus”）：主要对含有MCU的充电电源控制模块进行数据通信，实现对充电电源控制模块中的电路数字控制的作用。
在检测时，本公开实施例所述控制系统可以对每一个电芯进行独立检测，可实现电芯的空载电压、负载电压、充电电压、负载电流、充电电流、电池温度、烟雾、火焰等参数进行直接检测。此外在以实现对每一节电芯进行精确地、独立地测量，而实现对整个电池矩阵的精确测量。
本公开实施例所述矩阵电池模组精细化状态控制系统的控制方法可概括为：控制主机以广播式发送针对所有电池单元的状态控制指令，有各电池模组中的状态控制单元获取状态控制指令，并从中识别属于该电池模组的状态控制指令；根据状态控制指令通过电芯使能控制模块控制使该电池模块中的电池单元进入可操控状态；通过模式选择单元选择该电池模组的模式，使该电池模组按所选择的模式通过充放电模块进行充放电工作；电气参数检测模块通过检测使能控制模块与该电池模块的电池单元连接，使对应的电池单元的检测功能接通；对电池单元内电芯的运行参数进行检测，并将检测结果发送至控制主机用于运算、存储、交互。
本公开实施例所述矩阵电池模组精细化状态控制系统可根据检测单元提供的实时放电检测数据，为计算机运算部分提供负载情况信息，然后再由计算机根据算法调控增加或减少多路电池单元并联放电，实现了可根据用电需求实时进行负载能力调整。同时可控多路并联精确充电，在电芯性能不变的前提下，实现了可控快速充电，且在充电过程中，进行充电方案的变化，有效在充电过程中保护每一个电芯的最佳使用状态。
本公开实施例所述的矩阵电池模组精细化状态控制系统整个系统由控制主机进行矩阵式实时控制，实时性高、测控精度高、信息化水平高，可以有效进行多路闭环伺服、系统管理、信息交互、数据存储，从而可以和其他计算机信息系统进行无差别有效配合应用。且整个系统设计标准化、模块化程度高，可根据实际使用的需求，简单高效地进行电池单元电气参数控制、电池系统总容量控制、充电速率控制、放电负载能力控制、电池检测项目控制等。
同时本控制系统的兼容性由于系统设计复杂程度更高、测控精度更高、测控实时度更高、测控单位更小，从而使得整个系统设计兼容性高。以该系统为基础，不仅可以兼容更先进的电池储能系统的应用设计开发需求，也可兼容测控精度低、实时度低、测控单位大的简单应用设计开发需求。由于实现了软硬件隔离，只需要根据某属性电池，在软件上调整相应管理策略或算法，就可以针对不同属性的可充电电池进行管理，如锂离子电池、铅酸电池、镍镉电池等。也可实现在同一系统中的多种属性的可充电电池进行高效管理。通过大量利用串行总线同步控制方式，用最少的通讯与电源线路实现矩阵控制。具备高实用性。
在具体应用中可根据实际需要，在充电时，以主正级、主负极接线进行主流充电，并辅以对某个电芯的补充平衡充电。实现电池充电过程中，每个电池单元中电芯的最优化储能状态控制。在放电时，可以就每个电池单元的每个电芯放电状态进行控制，不仅可以进行电池单元放电，为了实现单吃单元状态最佳，可就某单个电芯进行补充性放电等。
在本公开实施例中设置4个电池模组，在具体应用时，可根据整个矩阵电池模组系统需求，设置多个电池模组来组并联组合使用来实现电容量和驱动能力的扩充；在电池管理过程中可针对所设立的所有电池模组和每个模组的电池单元的每个电芯进行实时、同步的隔离控制。
实施例二
在实施例一的基础上，在本公开实施例中，如图1所示，假设一个模块化电池单元由三个电芯组成，如图2所示，且每一个电芯的标准充电电压为5V，即电源电压U（PWR_0100）-U（PWR_0010）= U（PWR_0010）-U（PWR_0001）= U（PWR_0001）-U（-）=5V，则U（PWR_0100）-U（0001）=U（PWR_0010）-U（-）= 10V；U（PWR_0100）-U（-）=15V。
本公开实施例的充放电控制过程为：控制主机使能电池单元的UxEB使能位，让电池单元进入可操控状态。通过UxMB选择该电池组模式为充电状态，PWR_-、PWR_0001、PWR_0010、PWR_0100电源总线分别与Chrg_-、Chrg_0001、Chrg_0010、Chrg_0100相连接。
在充电状体中可根据具体需求设置成经若干时间进行一次状态控制。如图7所示，在本公开实施例中为每一秒进行一次状态控制。
秒时钟过一秒则秒计时器置1，判断秒计时器置1后，先清零秒计时器，进行一次控制循环。控制循环中，首先由控制主机通过单元状态总线USB，广播式发送针对所有单元的状态控制指令，由各电池模组中的状态控制单元获取总线上的控制指令，并从中识别属于其所属电池模组的控制指令。最后根据控制指令单元内的开关组打开和闭合，从而实现对Ctrl位相应的电池电气总线开关的控制，最终实现对相应的电池PWR电源总线的控制。例如USB=1001，则Ctrl=1001即Ctrl_0001和Ctrl_-接地，及接通PWR_0001和PWR_-，实现对电池单元整体进行充电状态；充电状态控制如下表1所示。
| 电源总线接通状态 | 充电对象 |
| PWR_0001\PWR_- | 电芯1 |
| PWR_0010\PWR_0001 | 电芯2 |
| PWR_0100\PWR_0010 | 电芯3 |
| PWR_0010\PWR_- | 电芯1、2 |
| PWR_0100\PWR_0001 | 电芯2、3 |
| PWR_0100\PWR_- | 电芯1、2、3 |
表1
当进行电池放电操作时，由于每个电池电源由若干电芯组成，可形成梯度负载电压。为了负载驱动或者电池修复保护等应用目的，可进行多种状态的均衡放电模式控制。
控制主机通过UxMB选择该电池组模式为放电状态，PWR_-、PWR_0001、PWR_0010、PWR_0100电源总线分别与DisChrg_-、DisChrg_0001、DisChrg_0010、DisChrg_0100相连接。
秒时钟过一秒则秒计时器置1，判断秒计时器置1后，先清零秒计时器，进行一次控制循环。控制循环中，首先由控制主机通过单元状态总线USB，广播式发送针对所有单元的状态控制指令，由各电池模组中的状态控制单元获取总线上的控制指令，并从中识别属于其所属电池模组的控制指令。最后根据控制指令单元内的开关组打开和闭合，从而实现对Ctrl位相应的电池电气总线开关的控制，最终实现对相应的电池PWR电源总线的控制。例如USB=1001，则Ctrl=1001即Ctrl_0001和Ctrl_-接地，及接通PWR_0001和PWR_-，实现对电池单元整体进行放电状态；放电状态控制如下表2所示。
| 电源总线接通状态 | 放电对象 |
| PWR_0001\PWR_- | 电芯1 |
| PWR_0010\PWR_0001 | 电芯2 |
| PWR_0100\PWR_0010 | 电芯3 |
| PWR_0010\PWR_- | 电芯1、2 |
| PWR_0100\PWR_0001 | 电芯2、3 |
| PWR_0100\PWR_- | 电芯1、2、3 |
表2
当控制主机通过UxMB选择该电池组模式为空载状态，即PWR_-、PWR_0001、PWR_0010、PWR_0100电源总线均悬空，此时电池单元为空载状态。
实施例三
在上述实施例一、实施例二的基础上，在本公开实施例中控制系统设计为可实现经过预设时间循环进行可控参数检测的模式。如图8所示，本公开实施例为每秒进行一次完成的检测操作。
完整的进程包括充电进程（进程0）、放电进程（进程1）、测算进程（进程2）和记录进程（进程3）。其中充电进程，包括对所有电池模组进行SOC扫描，对非放电状态下的低SOC的电池模组进行充电，并将整个充电进程中的直测参数（充电电压、充电电流等）进行扫描测量并反馈给控制主机。
放电进程，首先获取负载需求，然后根据负载需求和当前非充电状态下的各电池模组情况拟定放电方案，组织多个高SOC电池模组提供足够满足需求的负载。并将整个放电进程中的直测参数（放电电压、放电电流等）进行扫描测量并反馈给控制主机。
测算进程，则是负责对各空载电池模组的空载电压，并结合充电进程和放电进程中的电气参数对电池的内阻、SOC和SOH等延展性参数进行计算。与此同时，针对温度、烟雾、火焰等非电气传感数据进行测量。
记录进程，将各个进程中的，电芯的参数整理编辑成电芯矩阵参数数据、电池模组参数整理编辑成模组矩阵参数数据、宏观电池系统参数数据，并将所有相关数据进行记录保存。如上数据可供给与下一个控制循环作为反馈，以及工程数据用于系统，也可为系统应用提供操控、保养、维修等的数据参考。
实施例四
在上述实施例一、实施例二的基础上，在本公开实施例中控制系统设计为对系统下的每一个电池模组的每一个电芯，经过若干时间进行一次可控参数检测；如图9所示，在本公开实施例中设置为每一秒对控制系统中某一电池模组的每一个电芯进行一次多指标（包括空载电压、放电电压、放电电流、充电电压、充电电流、温度、烟雾、火焰等）传感测量，并且可根据各测量指标参数进行运算得出每一个电芯的内阻、SOC和SOH参数等延展参数。同时，可利用这些参数对每一个电芯进行状态监控，为整个电池系统管理提供详细的、全面的参数依据，使得整个电池管理系统形成一个完整的闭环控制系统结构。
Claims (10)
1.一种矩阵电池模组精细化状态控制系统，其特征在于：包括控制主机、电气参数检测模块和若干个电池模组；每一个所述电池模组包括状态控制单元、电池单元、检测控制单元、模式选择单元和充放电单元；所述状态控制单元、电池单元、模式选择单元和充放电单元依次电连接；所述状态控制单元、电池单元、检测控制单元、模式选择单元和充放电单元均与前述控制主机相电连接；所述检测控制单元与前述电池单元相电连接；所述检测控制单元与电气参数检测模块相电连接；所述电气参数检测模块与前述控制主机相电连接；所述检测控制单元设置有用于对电池单元检测进行控制的检测使能控制模块；所述电池单元包括有若干个电芯；所述电池单元设置有用于对每一个前述电芯进行控制的电芯使能控制模块。
2.根据权利要求1所述矩阵电池模组精细化状态控制系统，其特征在于：所述电池单元包括若干串联连接的电芯；每一个所述电芯设置有独立的引线与状态单元相电连接；每一个所述电芯设置有使能位开关；所述使能位开关与前述控制主机相电连接；
所述状态控制单元包括开关控制器；所述开关控制器与前述控制主机相电连接；所述开关控制器与前述电芯通过独立的引线相电连接；所述开关控制器与每一个所述电芯之间设置有独立的状态控制开关。
3.根据权利要求2所述矩阵电池模组精细化状态控制系统，其特征在于：所述检测控制单元设置有检测使能控制模块；所述检测使能控制模块包括若干个独立的检测控制开关；每一前述电芯经前述检测控制开关后与电气参数检测模块相电连接。
4.根据权利要求3所述矩阵电池模组精细化状态控制系统，其特征在于：所述模式选择模块设置有若干个独立的模式选择开关；每一前述电芯经前述模式选择开关与充放电单元相电连接。
5.根据权利要求4所述矩阵电池模组精细化状态控制系统，其特征在于：所述模式选择模块设置有三种模式，分别为充电模式、放电模式和空载模式。
6.根据权利要求5所述矩阵电池模组精细化状态控制系统，其特征在于：所述充放电单元包括充电模块和放电模块；所述充电模块设置有充电外接口和充电内接口；所述放电模块设置有放电外接口和放电内接口；所述充电模块依次经充电内接口、模式选择开关后与前述电芯相电连接；所述放电模块依次经放电内接口、模式选择开关后与前述电芯相电连接。
7.一种根据权利要求1-6任一所述矩阵电池模组精细化状态控制系统的控制方法，其特征在于包括：
控制主机以广播式发送针对所有电池单元的状态控制指令，有各电池模组中的状态控制单元获取状态控制指令，并从中识别属于该电池模组的状态控制指令；
根据状态控制指令通过电芯使能控制模块控制使该电池模块中的电池单元进入可操控状态；
通过模式选择单元选择该电池模组的模式，使该电池模组按所选择的模式通过充放电模块进行充放电工作；
电气参数检测模块通过检测使能控制模块与该电池模块的电池单元连接，使对应的电池单元的检测功能接通；对电池单元内电芯的运行参数进行检测，并将检测结果发送至控制主机用于运算、存储、交互。
8.根据权利要求7所述矩阵电池模组精细化状态控制方法，其特征在于：所述控制主机通过广播的方式对所有电池模组的状态控制单元发送控制信号，各状态控制单元识别接受到属于自己的控制信号，由开关控制器控制相应的状态控制开关，实现对该电池模组中电池单元的每一个电芯进行实时状态控制；所述模式选择单元通过接收控制主机的广播式通讯，识别接受属于自己的控制信号所对应的电池模组中的电池单元按指令要求连接充电模块、放电模块或悬空。
9.根据权利要求8所述矩阵电池模组精细化状态控制方法，其特征在于：所述状态控制单元可设置为经预设时间循环进行电池单元的充放电状态控制的模式；所述电气参数检测模块可设置为经预设时间循环进行可控参数检测的模式。
10.根据权利要求9所述矩阵电池模组精细化状态控制方法，其特征在于：所述充电模式包括对所有电池模组进行SOC扫描，对非放电状态下的低SOC的电池模组进行充电，并将整个充电进程中的直测参数进行扫描测量并反馈给控制主机；放电模式包括首先获取负载需求，然后根据负载需求和当前非充电状态下的各电池模组情况，选择多个高SOC电池模组提供满足需求的负载；并将整个放电进程中的直测参数进行扫描测量并反馈给控制主机。
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