[发明专利]一种蓄电池组串全单体主动监测均衡管控系统及控制方法

权利要求书

1.一种蓄电池组串全单体主动监测均衡管控系统及控制方法，主要包括：第1单体蓄电池(1)、第2单体蓄电池(2)、第3单体蓄电池(3)、第m单体蓄电池(m)、第1单体蓄电池正极(a11)、第1单体蓄电池负极(aa1)、第2单体蓄电池正极(a21)、第2单体蓄电池负极(aa2)、第3单体蓄电池正极(a31)、第3单体蓄电池负极(aa3)、第m单体蓄电池正极(am1)、第m单体蓄电池负极(aam)、DC/DC模块输入端正极输入直流母线(4)、DC/DC模块输入端负极输入直流母线(5)、DC/DC模块输出端正极输出直流母线(6)、DC/DC模块输出端负极输出直流母线(7)、监测与控制模块(8)、监测与控制总线(9)、蓄电池单体间串联连接线(10)、DC/DC充电模块(15)、第1单体蓄电池正极直流母线选通控制开关(11)、第1单体蓄电池负极直流母线选通控制开关(12)、第2单体蓄电池正极直流母线选通控制开关(21)、第1单体蓄电池负极直流母线选通控制开关(22)、第3单体蓄电池正极直流母线选通控制开关(31)、第1单体蓄电池负极直流母线选通控制开关(32)、第m单体蓄电池正极直流母线选通控制开关(m1)、第m单体蓄电池负极直流母线选通控制开关(m2)、第1单体蓄电池正极直流母线选通控制开关的正极输出直流母线连接端(b11)、第1单体蓄电池正极直流母线选通控制开关的正极输入直流母线连接端(c11)、第1单体蓄电池负极直流母线选通控制开关的负极输入直流母线连接端(bb1)、第1单体蓄电池负极直流母线选通控制开关的负极输出直流母线连接端(cc1)、第2单体蓄电池正极直流母线选通控制开关的正极输出直流母线连接端(b21)、第2单体蓄电池正极直流母线选通控制开关的正极输入直流母线连接端(c21)、第2单体蓄电池负极直流母线选通控制开关的负极输入直流母线连接端(bb2)、第2单体蓄电池负极直流母线选通控制开关的负极输出直流母线连接端(cc2)、第3单体蓄电池正极直流母线选通控制开关的正极输出直流母线连接端(b31)、第3单体蓄电池正极直流母线选通控制开关的正极输入直流母线连接端(c31)、第3单体蓄电池负极直流母线选通控制开关的负极输入直流母线连接端(bb3)、第3单体蓄电池负极直流母线选通控制开关的负极输出直流母线连接端(cc3)、第m单体蓄电池正极直流母线选通控制开关的正极输出直流母线连接端(bm1)、第m单体蓄电池正极直流母线选通控制开关的正极输入直流母线连接端(cm1)、第m单体蓄电池负极直流母线选通控制开关的负极输入直流母线连接端(bbm)、第m单体蓄电池负极直流母线选通控制开关的负极输出直流母线连接端(ccm)，其中：

第1单体蓄电池(1)、第2单体蓄电池(2)、第3单体蓄电池(3)、第m单体蓄电池(m)依顺序每两个相邻的单体蓄电池其一个蓄电池正极与另一个蓄电池的负极通过蓄电池单体间串联连接线(10)相连，构成蓄电池组串；

第1单体蓄电池(1)其正极第1单体蓄电池正极(a11)通过第1单体蓄电池正极直流母线选通控制开关(11)选通连接第1单体蓄电池正极直流母线选通控制开关的正极输出直流母线连接端(b11)并由第1单体蓄电池正极直流母线选通控制开关的正极输出直流母线连接端(b11)连接DC/DC模块输出端正极输出直流母线(6)，同时第1单体蓄电池(1)其负极第1单体蓄电池负极(aa1)通过第1单体蓄电池负极直流母线选通控制开关(12)选通连接第1单体蓄电池负极直流母线选通控制开关的负极输出直流母线连接端(cc1)并由第1单体蓄电池负极直流母线选通控制开关的负极输出直流母线连接端(cc1)连接DC/DC模块输出端负极输出直流母线(7)，构成第1单体蓄电池(1)的充电电力路径；

第2单体蓄电池(2)其正极第2单体蓄电池正极(a21)通过第2单体蓄电池正极直流母线选通控制开关(21)选通连接第2单体蓄电池正极直流母线选通控制开关的正极输出直流母线连接端(b21)并由第2单体蓄电池正极直流母线选通控制开关的正极输出直流母线连接端(b21)连接DC/DC模块输出端正极输出直流母线(6)，同时第2单体蓄电池(2)其负极第2单体蓄电池负极(aa2)通过第2单体蓄电池负极直流母线选通控制开关(22)选通连接第2单体蓄电池负极直流母线选通控制开关的负极输出直流母线连接端(cc2)并由第2单体蓄电池负极直流母线选通控制开关的负极输出直流母线连接端(cc2)连接DC/DC模块输出端负极输出直流母线(7)，构成第2单体蓄电池(2)的充电电力路径；

第3单体蓄电池(3)其正极第3单体蓄电池正极(a31)通过第1单体蓄电池正极直流母线选通控制开关(31)选通连接第3单体蓄电池正极直流母线选通控制开关的正极输出直流母线连接端(b31)并由第3单体蓄电池正极直流母线选通控制开关的正极输出直流母线连接端(b31)连接DC/DC模块输出端正极输出直流母线(6)，同时第3单体蓄电池(3)其负极第3单体蓄电池负极(aa3)通过第3单体蓄电池负极直流母线选通控制开关(32)选通连接第3单体蓄电池负极直流母线选通控制开关的负极输出直流母线连接端(cc3)并由第1单体蓄电池负极直流母线选通控制开关的负极输出直流母线连接端(cc3)连接DC/DC模块输出端负极输出直流母线(7)，构成第3单体蓄电池(3)的充电电力路径；

第m单体蓄电池(m)其正极第m单体蓄电池正极(am1)通过第m单体蓄电池正极直流母线选通控制开关(m1)选通连接第m单体蓄电池正极直流母线选通控制开关的正极输出直流母线连接端(bm1)并由第m单体蓄电池正极直流母线选通控制开关的正极输出直流母线连接端(bm1)连接DC/DC模块输出端正极输出直流母线(6)，同时第m单体蓄电池(m)其负极第m单体蓄电池负极(aam)通过第m单体蓄电池负极直流母线选通控制开关(m2)选通连接第m单体蓄电池负极直流母线选通控制开关的负极输出直流母线连接端(ccm)并由第m单体蓄电池负极直流母线选通控制开关的负极输出直流母线连接端(ccm)连接DC/DC模块输出端负极输出直流母线(7)，构成第m单体蓄电池(m)的充电电力路径；

第1单体蓄电池(1)其正极第1单体蓄电池正极(a11)通过第1单体蓄电池正极直流母线选通控制开关(11)选通连接第1单体蓄电池正极直流母线选通控制开关的正极输入直流母线连接端(c11)并由第1单体蓄电池正极直流母线选通控制开关的正极输入直流母线连接端(c11)连接DC/DC模块输入端正极输入直流母线(4)，同时第1单体蓄电池(1)其负极第1单体蓄电池负极(aa1)通过第1单体蓄电池负极直流母线选通控制开关(12)选通连接第1单体蓄电池负极直流母线选通控制开关的负极输入直流母线连接端(bb1)并由第1单体蓄电池负极直流母线选通控制开关的负极输入直流母线连接端(bb1)连接DC/DC模块输入端负极输入直流母线(5)，构成第1单体蓄电池(1)的放电电力路径；

第2单体蓄电池(2)其正极第2单体蓄电池正极(a21)通过第2单体蓄电池正极直流母线选通控制开关(21)选通连接第2单体蓄电池正极直流母线选通控制开关的正极输入直流母线连接端(c21)并由第2单体蓄电池正极直流母线选通控制开关的正极输入直流母线连接端(c21)连接DC/DC模块输入端正极输入直流母线(4)，同时第2单体蓄电池(2)其负极第2单体蓄电池负极(aa2)通过第2单体蓄电池负极直流母线选通控制开关(22)选通连接第2单体蓄电池负极直流母线选通控制开关的负极输入直流母线连接端(bb2)并由第2单体蓄电池负极直流母线选通控制开关的负极输入直流母线连接端(bb2)连接DC/DC模块输入端负极输入直流母线(5)，构成第2单体蓄电池(2)的放电电力路径；

第3单体蓄电池(3)其正极第3单体蓄电池正极(a31)通过第3单体蓄电池正极直流母线选通控制开关(31)选通连接第3单体蓄电池正极直流母线选通控制开关的正极输入直流母线连接端(c31)并由第3单体蓄电池正极直流母线选通控制开关的正极输入直流母线连接端(c31)连接DC/DC模块输入端正极输入直流母线(4)，同时第3单体蓄电池(3)其负极第3单体蓄电池负极(aa3)通过第3单体蓄电池负极直流母线选通控制开关(32)选通连接第3单体蓄电池负极直流母线选通控制开关的负极输入直流母线连接端(bb3)并由第3单体蓄电池负极直流母线选通控制开关的负极输入直流母线连接端(bb3)连接DC/DC模块输入端负极输入直流母线(5)，构成第3单体蓄电池(3)的放电电力路径；

第m单体蓄电池(m)其正极第m单体蓄电池正极(am1)通过第m单体蓄电池正极直流母线选通控制开关(1m)选通连接第m单体蓄电池正极直流母线选通控制开关的正极输入直流母线连接端(cm1)并由第m单体蓄电池正极直流母线选通控制开关的正极输入直流母线连接端(cm1)连接DC/DC模块输入端正极输入直流母线(4)，同时第m单体蓄电池(m)其负极第m单体蓄电池负极(aam)通过第m单体蓄电池负极直流母线选通控制开关(m2)选通连接第m单体蓄电池负极直流母线选通控制开关的负极输入直流母线连接端(bbm)并由第m单体蓄电池负极直流母线选通控制开关的负极输入直流母线连接端(bbm)连接DC/DC模块输入端负极输入直流母线(5)，构成第m单体蓄电池(m)的放电电力路径；

DC/DC模块输入端正极输入直流母线(4)、DC/DC模块输入端负极输入直流母线(5)分别接入DC/DC充电模块(15)的输入端，同时DC/DC模块输出端正极输出直流母线(6)、DC/DC模块输出端负极输出直流母线(7)分别连接DC/DC充电模块(15)的输出端，构成蓄电池单体之间的充放电电力路径；

监测与控制模块(8)通过监测与控制总线(9)分别连接第1单体蓄电池正极直流母线选通控制开关(11)、第1单体蓄电池负极直流母线选通控制开关(12)、第2单体蓄电池正极直流母线选通控制开关(21)、第1单体蓄电池负极直流母线选通控制开关(22)、第3单体蓄电池正极直流母线选通控制开关(31)、第1单体蓄电池负极直流母线选通控制开关(32)、第m单体蓄电池正极直流母线选通控制开关(m1)、第m单体蓄电池负极直流母线选通控制开关(m2)以及DC/DC充电模块(15)，构成蓄电池监测及充放电管控链路；

其蓄电池组串全单体主动监测均衡管控系统的主要控制方法为：

1)系统上电运行，首先进行自检，异常时报警进入故障处理；

2)正常时，监测与控制模块(8)通过监测与控制总线(9)监测每一个蓄电池单体的参数，并计算蓄电池的荷电状态和健康状态；

3)监测与控制模块(8)判断选择蓄电池组串中电量偏高和电量偏低的蓄电池单体，并控制相应的单体蓄电池正极直流母线选通控制开关和单体蓄电池负极直流母线选通控制开关，将电量偏高的蓄电池单体选通接入DC/DC充电模块(15)的输入直流母线，将电量偏低的蓄电池单体选通接入DC/DC充电模块(15)的输出直流母线，使得电量偏高的蓄电池单体中部分电量通过DC/DC充电模块(15)转移到电量偏低的蓄电池单体中；

4)充放电过程中发现异常，则报警进入故障处理；

5)监测与控制模块(8)实时监控和调节DC/DC充电模块(15)的充放电电流与电量并按照设置的策略完成电量转移的充放电控制；

6)转入第2)步继续运行。