[发明专利]一种基于多单元分选的双路单向主动均衡蓄电池管理系统及控制方法

摘要

本发明属于蓄电池储能技术领域，具体涉及一种基于多单元分选的双路单向主动均衡蓄电池管理系统及控制方法。利用多单元分选的双路单向并行主动均衡力法，将蓄电池组串作为均衡电力的电源和“负载”，同时对蓄电池组串中电压值和电量值偏差大于等于设定的允许偏差值的多个蓄电池单体进行双路单向并行主动均流均衡调控，可以有效的实现蓄电池运行的高精度实时监测、精准科学的充放电电流控制、蓄电池组串各蓄电池单体的电压和电量一致性主动均衡，可使电压及电量偏差较大的多个蓄电池，在每一次充电放电过程中实现蓄电池组串的均衡，达到有效的蓄电池组串电压及电量的一致性管控，实现蓄电池储能系统的安全、健康、高效运行，对储能系统应用具有重大积极意义。

主权项

1.一种基于多单元分选的双路单向主动均衡蓄电池管理系统及控制方法，主要包括：单向充电DC/DC模块(1)、直流充电隔离变压器(2)、高压正极直流母线(3)、高压负极直流母线(4)、蓄电池组串负极端子(5)、蓄电池组串正极端子(6)、低压充电正极直流母线(71)、低压放电正极直流母线(72)、低压负极直流母线(8)、系统控制模块(9)、电控开关驱动电路(10)、蓄电池参数采集模块(11)、系统总线(12)、系统电源模块(13)、单向放电DC/DC模块(14)、直流放电隔离变压器(15)、信号参数采集线束(16)、电控开关驱动控制线(17)、通信接口电路(18)、上位控制机(19)、双向储能换流装置(20)、第1蓄电池单体(S1)、第2蓄电池单体(S2)、第n蓄电池单体(Sn)、第1电控选通开关(K1)、第2电控选通开关(K2)、第n电控选通开关(Kn)、第1电控选通开关充电正极连接端(a1)、第1电控选通开关放电正极连接端(b1)、第1电控选通开关蓄电池连接端(c1)、第2电控选通开关充电正极连接端(a2)、第2电控选通开关放电正极连接端(b2)、第2电控选通开关蓄电池连接端(c2)、第n电控选通开关充电正极连接端(an)、第n电控选通开关放电正极连接端(bn)、第n电控选通开关蓄电池连接端(cn)、第1蓄电池单体负极电压及温度参数采集传感器(T11)、第1蓄电池单体正极电压及温度参数采集传感器(T12)、第2蓄电池单体负极电压及温度参数采集传感器(T21)、第2蓄电池单体正极电压及温度参数采集传感器(T22)、第n蓄电池单体负极电压及温度参数采集传感器(Tn1)、第n蓄电池单体正极电压及温度参数采集传感器(Tn2)、蓄电池组串电流参数采集传感器(Ti)，其中：蓄电池组串按顺序第1蓄电池单体(S1)、第2蓄电池单体(S2)、第n蓄电池单体(Sn)排列，依次由第1蓄电池单体(S1)正极开始连接下一个蓄电池的负极，每一个蓄电池单体的正极连接下一个蓄电池单体的负极组成串联的蓄电池组串并且蓄电池组串的第1蓄电池单体负极(S11)接入蓄电池组串负极端子(5)，以及蓄电池组串的第n蓄电池单体正极(Sn2)接入蓄电池组串正极端子(6)，再由蓄电池组串负极端子(5)和蓄电池组串正极端子(6)分别通过高压负极直流母线(4)和高压正极直流母线(3)顺次连接直流充电隔离变压器(2)和单向充电DC/DC模块(1)，同时蓄电池组串负极端子(5)和蓄电池组串正极端子(6)分别连接双向储能换流装置(20)直流输入端的负极和正极，构成蓄电池组串作为均流电源进行充电的电力供给单向电力路径以及蓄电池组串的储能充放电电力路径；蓄电池组串按顺序第1蓄电池单体(S1)、第2蓄电池单体(S2)、第n蓄电池单体(Sn)排列，依次由第1蓄电池单体(S1)正极开始连接下一个蓄电池的负极，每一个蓄电池单体的正极连接下一个蓄电池单体的负极组成串联的蓄电池组串并且蓄电池组串的第1蓄电池单体负极(S11)接入蓄电池组串负极端子(5)，以及蓄电池组串的第n蓄电池单体正极(Sn2)接入蓄电池组串正极端子(6)，再由蓄电池组串负极端子(5)和蓄电池组串正极端子(6)分别通过高压负极直流母线(4)和高压正极直流母线(3)顺次连接直流放电隔离变压器(15)和单向放电DC/DC模块(14)，同时蓄电池组串负极端子(5)和蓄电池组串正极端子(6)分别连接双向储能换流装置(20)直流输入端的负极和正极，构成蓄电池组串作为均流电源进行放电的电力吸纳单向电力路径和蓄电池组串的储能充放电电力路径；第1蓄电池单体负极(S11)连接低压负极直流母线(8)并且第1蓄电池单体正极(S12)连接第1电控选通开关(K1)的第1电控选通开关蓄电池连接端(c1)，并由第1电控选通开关蓄电池连接端(c1)通过第1电控选通开关充电正极连接端(a1)接入低压充电正极直流母线(71)，同时低压充电正极直流母线(71)和低压负极直流母线(8)分别接入单向充电DC/DC模块(1)的低压侧正极和负极，构成第1蓄电池单体(S1)进行均流的充电电力路径；第1蓄电池单体负极(S11)连接低压负极直流母线(8)并且第1蓄电池单体正极(S12)连接第1电控选通开关(K1)的第1电控选通开关蓄电池连接端(c1)，并由第1电控选通开关蓄电池连接端(c1)通过第1电控选通开关放电正极连接端(b1)接入低压放电正极直流母线(72)，同时低压放电正极直流母线(72)和低压负极直流母线(8)分别接入单向放电DC/DC模块(14)的低压侧正极和负极，构成第1蓄电池单体(S1)进行均流的放电电力路径；第2蓄电池单体负极(S21)连接低压负极直流母线(8)并且第2蓄电池单体正极(S22)连接第2电控选通开关(K2)的第2电控选通开关蓄电池连接端(c2)，并由第2电控选通开关蓄电池连接端(c2)通过第2电控选通开关充电正极连接端(a2)接入低压充电正极直流母线(71)，同时低压充电正极直流母线(71)和低压负极直流母线(8)分别接入单向充电DC/DC模块(1)的低压侧正极和负极，构成第2蓄电池单体(S2)进行均流的充电电力路径；第2蓄电池单体负极(S21)连接低压负极直流母线(8)并且第2蓄电池单体正极(S22)连接第2电控选通开关(K2)的第2电控选通开关蓄电池连接端(c2)，并由第2电控选通开关蓄电池连接端(c2)通过第2电控选通开关放电正极连接端(b2)接入低压放电正极直流母线(72)，同时低压放电正极直流母线(72)和低压负极直流母线(8)分别接入单向放电DC/DC模块(14)的低压侧正极和负极，构成第2蓄电池单体(S2)进行均流的放电电力路径；第n蓄电池单体负极(Sn1)连接低压负极直流母线(8)并且第n蓄电池单体正极(Sn2)连接第n电控选通开关(Kn)的第n电控选通开关蓄电池连接端(cn)，并由第n电控选通开关蓄电池连接端(cn)通过第n电控选通开关充电正极连接端(an)接入低压充电正极直流母线(71)，同时低压充电正极直流母线(71)和低压负极直流母线(8)分别接入单向充电DC/DC模块(1)的低压侧正极和负极，构成第n蓄电池单体(Sn)进行均流的充电电力路径；第n蓄电池单体负极(Sn1)连接低压负极直流母线(8)并且第n蓄电池单体正极(Sn2)连接第n电控选通开关(Kn)的第n电控选通开关蓄电池连接端(cn)，并由第n电控选通开关蓄电池连接端(cn)通过第n电控选通开关放电正极连接端(bn)接入低压放电正极直流母线(72)，同时低压放电正极直流母线(72)和低压负极直流母线(8)分别接入单向放电DC/DC模块(14)的低压侧正极和负极，构成第n蓄电池单体(Sn)进行均流的放电电力路径；系统控制模块(9)通过系统总线(12)分别连接双向充放电DC/DC模块(1)、电控开关驱动电路(10)、蓄电池参数采集模块(11)、单向放电DC/DC模块(14)，构成系统监测与控制链路；电控开关驱动电路(10)通过电控开关驱动控制线(17)分别连接第1电控选通开关(K1)、第2电控选通开关(K2)、第n电控选通开关(Kn)，构成蓄电池正极连接低压充电正极直流母线(71)或蓄电池连接低压放电负极直流母线(72)的受控选通控制驱动链路；蓄电池参数采集模块(11)通过信号参数采集线束(16)分别连接第1蓄电池单体负极电压及温度参数采集传感器(T11)、第1蓄电池单体正极电压及温度参数采集传感器(T12)、第2蓄电池单体负极电压及温度参数采集传感器(T21)、第2蓄电池单体正极电压及温度参数采集传感器(T22)、第n蓄电池单体负极电压及温度参数采集传感器(Tn1)、第n蓄电池单体正极电压及温度参数采集传感器(Tn2)以及蓄电池组成电流参数采集传感器(Ti)，构成蓄电池电压及温度参数采集的信息链路；系统电源模块(13)分别连接双向充放电DC/DC模块(1)、单向放电DC/DC模块(14)和系统控制模块(9)，构成蓄电池管理系统的供电电力路径；系统控制模块(9)连接通信接口电路(18)，并通过通信接口电路(18)链接上位控制机(19)和双向储能换流装置(20)，构成蓄电池管理系统与上位控制机(19)和双向储能换流装置(20)进行信息交互的通信链路。