[发明专利]一种适于人工换电的直流主动调控储能蓄电池模块及控制方法

摘要

本发明属于电动汽车蓄电池储能技术领域，具体涉及一种适于人工换电的直流主动调控储能蓄电池模块及控制方法。利用换电电动汽车采用多模块、小型化储能蓄电池模块，适于人工更换的多个储能蓄电池模块构成电动汽车换电蓄电池系统，自带双向电力变换模块实现独立充放电，解决了多个储能模块独立调控受控运行，更加安全、可靠，同时还可以在紧急情况时作为不间断电源使用；并且通过注册与加密验证确保蓄电池模块全程监控，保证了蓄电池运行、保存、更换全过程受控，极大的提供蓄电池的安全性，便于实现电与车分离管理，且蓄电池组串模块可以辨识控制，实现了蓄电池组串模块的共享和灵活更换，这将大大改善和满足电动汽车使用的要求。

主权项

1.一种适于人工换电的直流主动调控储能蓄电池模块及控制方法，主要包括：储能蓄电池组串(1)、蓄电池组串管理系统BMS(2)、双向DC/DC电力变换模块(3)、直流电控开关(4)、输入输出电力连接及监测保护及计量模块(5)、电力连接器电力线(6)、电力连接器通信线(7)、电动汽车电力连接器(8)、主控系统模块(9)、数据编码器(91)、数据存储器(92)、通信控制电路(93)、定位信息处理电路(94)、人工操控界面(95)、提示电路模块(96)、工作电源(97)、模块系统总线(10)、无线通信收发模块(11)、通信接口电路(12)、系统通信线路(13)、直流电控切换模块(14)、储能蓄电池模块多模块并接连接器(15)、相邻第i储能蓄电池模块多模块并接连接器(15i)、市电充电交直流转换电路模块(16)、公共通信网络(17)、调控中心及信息平台系统(18)、手机及移动终端(19)、蓄电池组串BMS线束(20)，其中：主控系统模块(9)通过模块系统总线(10)分别连接数据编码器(91)、数据存储器(92)、通信控制电路(93)、定位信息处理电路(94)、人工操控界面(95)、提示电路模块(96)、工作电源(97)，构成储能蓄电池组串模块的验证及监控管理的通信链路；主控系统模块(9)通过模块系统总线(10)连接双向DC/DC电力变换模块(3)，同时还通过模块系统总线(10)顺次连接通信控制电路(93)及通信接口电路(12)，由通信接口电路(12)通过系统通信线路(13)分别链接蓄电池组串管理系统BMS(2)、输入输出电力连接及监测保护及计量模块(5)，构成主控系统模块(9)调控电力输入输出的蓄电池组串充放电的控制通信链路；主控系统模块(9)通过模块系统总线(10)顺次连接通信控制电路(93)及通信接口电路(12)，由通信接口电路(12)通过系统通信线路(13)链接输入输出电力连接及监测保护及计量模块(5)以及经输入输出电力连接及监测保护及计量模块(5)连接的电力连接器通信线(7)与电动汽车电力连接器(8)链接，构成主控系统模块(9)与电动汽车控制器交互信息的通信链路；主控系统模块(9)通过模块系统总线(10)顺次连接通信控制电路(93)及无线通信收发模块(11)，由无线通信收发模块(11)通过公共通信网络(17)分别链接调控中心及信息平台系统(18)、手机及移动终端(19)，构成主控系统模块(9)与调控中心及信息平台系统(18)和手机及移动终端(19)交换信息的通信链路；蓄电池组串管理系统BMS(2)通过蓄电池组串BMS线束(20)连接储能蓄电池组串(1)中的每一个蓄电池，同时蓄电池组串管理系统BMS(2)通过系统通信线路(13)连接通信接口电路(12)，构成蓄电池组串管理系统BMS(2)与主控系统模块(9)交互信息的通信链路；储能蓄电池组串(1)通过直流电控开关(4)连接双向DC/DC电力变换模块(3)，由双向DC/DC电力变换模块(3)通过直流电控切换模块(14)接入输入输出电力连接及监测保护及计量模块(5)，再由输入输出电力连接及监测保护及计量模块(5)通过电力连接器电力线(6)连接电动汽车电力连接器(8)，构成储能蓄电池组串(1)为电动汽车供电的电力路径；储能蓄电池组串(1)通过直流电控开关(4)连接双向DC/DC电力变换模块(3)，由双向DC/DC电力变换模块(3)连接的直流电控切换模块(14)通过输入输出电力连接及监测保护及计量模块(5)连接储能蓄电池模块多模块并接连接器(15)，构成本储能蓄电池组串模块与扩展储能蓄电池组串模块并联的多模块并联电力路径；储能蓄电池模块多模块并接连接器(15)通过输入输出电力连接及监测保护及计量模块(5)连接的电力连接器电力线(6)与电动汽车电力连接器(8)，并且储能蓄电池模块多模块并接连接器(15)与相邻第i储能蓄电池模块的相邻第i储能蓄电池模块多模块并接连接器(15i)并联，构成多个储能蓄电池模块并联通过电动汽车电力连接器(8)供电的电力路径；电网市电接入市电充电交直流转换电路模块(16)，由市电充电交直流转换电路模块(16)通过输入输出电力连接及监测保护及计量模块(5)连接直流电控切换模块(14)，并通过直流电控切换模块(14)顺次连接双向DC/DC电力变换模块(3)、直流电控开关(4)及储能蓄电池组串(1)，构成电网市电为储能蓄电池组串(1)充电的电力路径；一种适于人工换电的直流主动调控储能蓄电池模块的控制方法为：直流主动调控储能蓄电池模块更换使用过程中，首先用户需要在调控中心及信息平台系统(18)注册，注册成功的用户在需要更换缺电的储能蓄电池组串模块时，通过注册的手机及移动终端(19)或通过未注册的手机及移动终端发送用户账户信息或用户驾车到预约的储能蓄电池更换地点或查询到的蓄电池更换站点出示证件信息并由工作人员利用手机及移动终端(19)将通过手机及移动终端扫码及通过与缺电的储能蓄电池组串模块的无线通信收发模块(11)或通信接口电路(12)的外接端口链接并获取的储能蓄电池组串模块的标识编码、蓄电池组串的荷电数据及相关信息与调控中心及信息平台系统(18)进行信息交互并获取动态码，并由无线通信收发模块(11)或通信接口电路(12)的外接端口链接或利用人工操控界面(95)将动态码传送至缺电的储能蓄电池组串模块主控系统模块(9)，由其通过数据编码器(91)审核确认通过后发送或显示约定方法产生的回复编码；同时工作人员通过人工操作将回复编码和准备替换的满电储能蓄电池组串模块的编码扫码上传至调控中心及信息平台系统(18)，经审核无误由调控中心及信息平台系统(18)发送审核码给准备替换的满电储能蓄电池组串模块，被审核的准备替换的满电储能蓄电池组串模块的主控系统模块(9)验证审核码后生成相应的动态密码及混合编码发送至调控中心及信息平台系统(18)；由调控中心及信息平台系统(18)审核并记录相应信息后生成本次更换服务的结算单，用户确认付款成功时，调控中心及信息平台系统(18)向本次准备替换的满电储能蓄电池组串模块发送激活指令，并提示工作人员进行电池更换，在储能蓄电池组串模块更换并连接正常时，由更换的满电储能蓄电池模块的主控系统模块(9)根据激活指令控制输入输出电力连接及监测保护及计量模块(5)选通并按照调控中心及信息平台系统(18)指定的方式投切直流电控切换模块(14)，此后储能蓄电池组串模块进行正常受控充放电运行；在需要充电的储能蓄电池组串(1)连接市电充电交直流转换电路模块(16)进行充电时，需要充电的储能蓄电池组串模块的主控系统模块(9)通过模块系统总线(10)顺次连接通信控制电路(93)及无线通信收发模块(11)，由无线通信收发模块(11)通过公共通信网络(17)向调控中心及信息平台系统(18)发送需要充电的储能蓄电池组串模块的相应身份信息、蓄电池状态数据及连接并获取的充电设备信息，调控中心及信息平台系统(18)与之前存留记录的该储能蓄电池模块数据信息进行分析及审核确认后发送充电激活指令和充电策略，充电完成后充电的储能蓄电池组串模块的主控系统模块(9)向调控中心及信息平台系统(18)发送充电过程及完成的相应数据，由调控中心及信息平台系统(18)记录在充电的储能蓄电池组串模块的数据档案中。