[发明专利]一种多储能模块组合式多功能电动汽车移动储能充电系统及控制方法

权利要求书

1.一种多储能模块组合式多功能电动汽车移动储能充电系统及控制方法，主要包括：主控电路模块(1)、电压源控制器(2)、电流源控制器(3)、双向逆变电路模块(4)、直流充电控制电路模块(5)、直流母线排(6)、直流汽车充电输出电控开关(7)、直流汽车充电计量保护模块(8)、交流汽车充电输出电控开关(91)、交流电网电力输入输出电控开关(92)、交流汽车充电计量保护模块(101)、交流电网电力计量保护模块(102)、网电调峰控制器(11)、汽车充电参数与策略调控器(12)、系统总线(13)、通信电路(14)、系统操控面板(15)、直流汽车充电插头(16)、交流汽车充电插头(17)、网电储能充放电连接器(18)、系统电源电路(19)、直流充电输出及汽车蓄电电参数采集传感器(20)、交流充电输出及汽车蓄电电参数采集传感器(21)、网电交互电力电参数采集传感器(22)、第1储能蓄电池组串(231)、第1蓄电池组串电量监测均衡管理系统BMS(241)、第n储能蓄电池组串(23n)、第n蓄电池组串电量监测均衡管理系统BMS(24n)、远程数据服务系统及移动终端(25)、通信网络(26)、电网(27)、用户用电负荷(28)、第1储能蓄电池组串直流连接线(291)、第n储能蓄电池组串(29n)直流连接线、第1储能蓄电池组串直流连线插头(301)、第n储能蓄电池组串直流连线插头(30n)、第1储能蓄电池组串直流母线排连线插座(311)、第n储能蓄电池组串直流母线排连线插座(31n)，其中：

第1储能蓄电池组串(231)通过第1储能蓄电池组串直流连接线(291)连接第1储能蓄电池组串直流连线插头(301)并接入直流母线排(6)连接的第1储能蓄电池组串直流母线排连线插座(311)，再直流母线排(6)顺次连接直流充电控制电路模块(5)、直流汽车充电输出电控开关(7)、直流汽车充电计量保护模块(8)、直流汽车充电插头(16)，并由直流汽车充电插头(16)接入电动汽车直流充电连接器，构成第1储能蓄电池组串(231)直流充电的电力路径；

第1储能蓄电池组串(231)通过第1储能蓄电池组串直流连接线(291)连接第1储能蓄电池组串直流连线插头(301)并接入直流母线排(6)连接的第1储能蓄电池组串直流母线排连线插座(311)，再直流母线排(6)顺次连接双向逆变电路模块(4)、交流汽车充电输出电控开关(91)、交流汽车充电计量保护模块(101)、交流汽车充电插头(17)，并由交流汽车充电插头(17)接入电动汽车交流充电连接器，构成第1储能蓄电池组串(231)交流充电的电力路径；

第1储能蓄电池组串(231)通过第1储能蓄电池组串直流连接线(291)连接第1储能蓄电池组串直流连线插头(301)并接入直流母线排(6)连接的第1储能蓄电池组串直流母线排连线插座(311)，再直流母线排(6)顺次连接双向逆变电路模块(4)、交流电网电力输入输出电控开关(92)、交流电网电力计量保护模块(102)、网电储能充放电连接器(18)，并由网电储能充放电连接器(18)经电网(27)连接用户用电负荷(28)，构成第1储能蓄电池组串(231)为用户用电负荷(28)提供调峰及不间断应急供电的电力路径；

第1储能蓄电池组串(231)通过第1储能蓄电池组串直流连接线(291)连接第1储能蓄电池组串直流连线插头(301)并接入直流母线排(6)连接的第1储能蓄电池组串直流母线排连线插座(311)，再直流母线排(6)顺次连接双向逆变电路模块(4)、交流电网电力输入输出电控开关(92)、交流电网电力计量保护模块(102)、网电储能充放电连接器(18)，并由网电储能充放电连接器(18)连接电网(27)，构成电网与第1储能蓄电池组串(231)进行充放电的电力路径；

第n储能蓄电池组串(23n)通过第n储能蓄电池组串直流连接线(29n)连接第n储能蓄电池组串直流连线插头(30n)并接入直流母线排(6)连接的第n储能蓄电池组串直流母线排连线插座(31n)，再由直流母线排(6)顺次连接直流充电控制电路模块(5)、直流汽车充电输出电控开关(7)、直流汽车充电计量保护模块(8)、直流汽车充电插头(16)，并由直流汽车充电插头(16)接入电动汽车直流充电连接器，构成第n储能蓄电池组串(23n)直流充电的电力路径；

第n储能蓄电池组串(23n)通过第n储能蓄电池组串直流连接线(29n)连接第n储能蓄电池组串直流连线插头(30n)并接入直流母线排(6)连接的第n储能蓄电池组串直流母线排连线插座(31n)，再由直流母线排(6)顺次连接双向逆变电路模块(4)、交流汽车充电输出电控开关(91)、交流汽车充电计量保护模块(101)、交流汽车充电插头(17)，并由交流汽车充电插头(17)接入电动汽车交流充电连接器，构成第n储能蓄电池组串(23n)交流充电的电力路径；

第n储能蓄电池组串(23n)通过第n储能蓄电池组串直流连接线(29n)连接第n储能蓄电池组串直流连线插头(30n)并接入直流母线排(6)连接的第n储能蓄电池组串直流母线排连线插座(31n)，再由直流母线排(6)顺次连接双向逆变电路模块(4)、交流电网电力输入输出电控开关(92)、交流电网电力计量保护模块(102)、网电储能充放电连接器(18)，并由网电储能充放电连接器(18)经电网(27)连接用户用电负荷(28)，构成第n储能蓄电池组串(23n)为用户用电负荷(28)提供调峰及不间断应急供电的电力路径；

第n储能蓄电池组串(23n)通过第n储能蓄电池组串直流连接线(29n)连接第n储能蓄电池组串直流连线插头(30n)并接入直流母线排(6)连接的第n储能蓄电池组串直流母线排连线插座(31n)，再由直流母线排(6)顺次连接双向逆变电路模块(4)、交流电网电力输入输出电控开关(92)、交流电网电力计量保护模块(102)、网电储能充放电连接器(18)，并由网电储能充放电连接器(18)连接电网(27)，构成电网与第n储能蓄电池组串(23n)进行充放电的电力路径；

主控电路模块(1)通过系统总线(13)分别连接双向逆变电路模块(4)、直流充电控制电路模块(5)直流汽车充电输出电控开关(7)、直流汽车充电计量保护模块(8)、交流汽车充电输出电控开关(91)、交流电网电力输入输出电控开关(92)、交流汽车充电计量保护模块(101)、交流电网电力计量保护模块(102)、网电调峰控制器(11)、汽车充电参数与策略调控器(12)、直流充电输出及汽车蓄电电参数采集传感器(20)、交流充电输出及汽车蓄电电参数采集传感器(21)、网电交互电力电参数采集传感器(22)、第1蓄电池组串电量监测均衡管理系统BMS(241)、第n蓄电池组串电量监测均衡管理系统BMS(24n)，构成多储能模块组合式多功能电动汽车移动储能充电系统的运行监测、调控、计量的控制与通信链路；

主控电路模块(1)分别通过电压源控制器(2)、电流源控制器(3)连接双向逆变电路模块(4)，构成双向逆变电路模块(4)运行模式与功率调节的控制链路；

主控电路模块(1)连接系统操控面板(15)，构成系统人工操控交互界面；

主控电路模块(1)连接通信电路(14)，并由通信电路(14)通过通信网络(26)与远程数据服务系统及移动终端(25)联通，构成系统远程通信的信息链路；

系统电源电路(19)连接主控电路模块(1)，构成系统运行供电电力路径；

第1蓄电池组串电量监测均衡管理系统BMS(241)连接第1储能蓄电池组串(231)，同时第1蓄电池组串电量监测均衡管理系统BMS(241)通过系统总线(13)连接主控电路模块(1)，构成第1储能蓄电池组串(231)受控监测与均衡管理的监控链路；

第n蓄电池组串电量监测均衡管理系统BMS(24n)连接第n储能蓄电池组串(23n)，同时第n蓄电池组串电量监测均衡管理系统BMS(24n)通过系统总线(13)连接主控电路模块(1)，构成第n储能蓄电池组串(23n)受控监测与均衡管理的监控链路；

其系统构成的结构特征是：

第1蓄电池组串电量监测均衡管理系统BMS(241)连接第1储能蓄电池组串(231)并安装在一个壳体内以及第1储能蓄电池组串直流连接线(291)一端连接第1储能蓄电池组串(231)的直流端且另一端连接第1储能蓄电池组串直流连线插头(301)，构成系统的第1储能蓄电池组串独立模块子系统；

第n蓄电池组串电量监测均衡管理系统BMS(24n)连接第n储能蓄电池组串(23n)并安装在一个壳体内以及第n储能蓄电池组串直流连接线(29n)一端连接第n储能蓄电池组串(23n)的直流端且另一端连接第n储能蓄电池组串直流连线插头(30n)，构成系统的第n储能蓄电池组串独立模块子系统；

主控电路模块(1)、电压源控制器(2)、电流源控制器(3)、双向逆变电路模块(4)、直流充电控制电路模块(5)、直流母线排(6)、直流汽车充电输出电控开关(7)、直流汽车充电计量保护模块(8)、交流汽车充电输出电控开关(91)、交流电网电力输入输出电控开关(92)、交流汽车充电计量保护模块(101)、交流电网充放电计量保护模块(102)、网电调峰控制器(11)、汽车充电参数与策略调控器(12)、系统总线(13)、通信电路(14)、系统操控面板(15)、系统电源电路(19)、直流充电输出及汽车蓄电电参数采集传感器(20)、交流充电输出及汽车蓄电电参数采集传感器(21)、网电交互电力电参数采集传感器(22)安装在一个主控逆变装置壳体内，并且壳体内直流母线排(6)通过直流连接线分别连接壳体外的第1储能蓄电池组串直流母线排连线插座(311)、第n储能蓄电池组串直流母线排连线插座(31n)；

直流汽车充电插头(16)、交流汽车充电插头(17)、网电储能充放电连接器(18)分别通过相应的电力线连接主控逆变装置壳体内的直流汽车充电计量保护模块(8)、交流汽车充电计量保护模块(101)、交流电网充放电计量保护模块(102)，构成电网电力输入输出及储能蓄电池电力充放电的电力交互连接装置；

一种多储能模块组合式多功能电动汽车移动储能充电系统的主要控制方法为：

1)系统上电启动，自检异常时报警进入故障处理模式；

2)系统上电启动，自检正常时主控电路模块(1)接受系统操控面板(15)和远程数据服务系统及移动终端(25)发出充电车型、电池类型、充电方式、相应参数的选择及设置以及运行模式、充电量、充电金额及调控指令并执行；无新的设置及指令时，主控电路模块(1)执行已有设置及指令，进入相应运行模式；

①调峰储能蓄电模式

主控电路模块(1)根据设置的低谷电时段，以及根据储能蓄电池组串的蓄电池荷电状态，通过电流源控制器(3)控制调节双向逆变电路模块(4)的充放电功率为储能蓄电池组串充电至达到设定的充电量；

②电动车充电模式

主控电路模块(1)根据充电操控指令进入充电模式，检测连接的一个或多个充电抢连接状态，异常时报警；正常时，确认直流充电或交流充电并执行充电控制流程：

主控电路模块(1)确认为电动汽车主动取电充电时，通过电压源控制器(2)控制双向逆变电路模块(4)作为电压源提供充电电力；否则按判别执行：

直流充电时：

主控电路模块(1)通过第1蓄电池组串电量监测均衡管理系统BMS(241)监测第1储能蓄电池组串(231)中蓄电池的荷电状态，以及通过第n蓄电池组串电量监测均衡管理系统BMS(24n)监测第n储能蓄电池组串(23n)中蓄电池的荷电状态，同时通过直流充电输出及汽车蓄电电参数采集传感器(20)和交流充电输出及汽车蓄电电参数采集传感器(21)实时监测蓄电池组串连接状态和电动车电力蓄电池的电压及温度参数，调用汽车充电参数与策略调控器(12)并控制直流充电控制电路模块(5)调节相应充电电流，至本次直流充电完成；

交流充电时：

主控电路模块(1)通过第1蓄电池组串电量监测均衡管理系统BMS(241)监测第1储能蓄电池组串(231)中蓄电池的荷电状态，以及通过第n蓄电池组串电量监测均衡管理系统BMS(24n)监测第n储能蓄电池组串(23n)中蓄电池的荷电状态，同时通过直流充电输出及汽车蓄电电参数采集传感器(20)和交流充电输出及汽车蓄电电参数采集传感器(21)实时监测蓄电池组串连接状态和电动车电力蓄电池的电压及温度参数，调用汽车充电参数与策略调控器(12)并通过电流源控制器(3)控制双向逆变电路模块(4)调节相应充电电流，至本次交流充电完成；

直流和交流同时分别为直流充电和交流充电的两辆电动汽车充电时：

主控电路模块(1)选择并通过第1蓄电池组串电量监测均衡管理系统BMS(241)监测第1储能蓄电池组串(231)中蓄电池的荷电状态，以及通过直流充电输出及汽车蓄电电参数采集传感器(20)实时监测蓄电池组串连接状态和电动车电力蓄电池的电压及温度参数，调用汽车充电参数与策略调控器(12)并控制直流充电控制电路模块(5)调节相应充电电流，至本次直流充电完成；同时主控电路模块(1)选择并通过通过第n蓄电池组串电量监测均衡管理系统BMS(24n)监测第n储能蓄电池组串(23n)中蓄电池的荷电状态，以及通过交流充电输出及汽车蓄电电参数采集传感器(21)实时监测蓄电池组串连接状态和电动车电力蓄电池的电压及温度参数，调用汽车充电参数与策略调控器(12)并通过电流源控制器(3)控制双向逆变电路模块(4)调节相应充电电流，至本次交流充电完成；

③调峰供电模式

主控电路模块(1)调用网电调峰控制器(11)分析计算峰电、平电、谷电的电价差与蓄电池充放电度电成本，在电价差大于蓄电池充放电度电成本时，通过电流源控制器(3)控制双向逆变电路模块(4)调节第1储能蓄电池组串(231)及第n储能蓄电池组串(23n)充放电为用户用电负荷(28)供电，实现经济用电调峰获利；

④不间断应急供电模式

在电网因故断电不能供电时，断开电网并选择进入不间断应急供电模式，主控电路模块(1)通过第1蓄电池组串电量监测均衡管理系统BMS(241)、第n蓄电池组串电量监测均衡管理系统BMS(24n)监测蓄电池的荷电状态，同时通过网电交互电力电参数采集传感器(22)实时监测电网(27)的用户用电负荷(28)，并通过电压源控制器(2)控制双向逆变电路模块(4)进入离网微电网运行，实现控制电压与频率为用户用电负荷(28)提供电力；

⑤储能蓄电池组串主动维护模式

系统运行时，第1蓄电池组串电量监测均衡管理系统BMS(241)和第n蓄电池组串电量监测均衡管理系统BMS(24n)始终实时监测第1储能蓄电池组串(231)和第n储能蓄电池组串(23n)中每一个蓄电池的荷电状态，对电压及电量偏大及偏小的蓄电池单体主动进行补偿充电及增加放电，使其动态消除电压及电量的偏差，使第1储能蓄电池组串(231)和第n储能蓄电池组串(23n)能够动态主动得到实时均衡和维护。