一种用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统的制作方法

1.本发明涉及电动汽车充电相关技术领域，尤其涉及一种用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统。


背景技术：

2.随着我国电动汽车保有量的急速增长，电动汽车充电保障服务已成为该行业的重点关注的议题。现有的电动车充电站包括交流慢速充电站、直流快速充电站等几种形式，其中，交流慢速充电技术广泛应用于大型充电场站、便携式充电设备中，但因为该种形式的充电站充电功率小、电动汽车需长时间停靠在固定车位，极大程度的限制了电动汽车的“动态属性”。
3.直流快速充电站虽然具有数倍于交流充电站充电功率，但是，瞬间的能量完全依靠电网提供，因此受限于配电网改造、变压器容量等电网现有条件，难以实现住宅写字楼等充电需求旺盛地区大规模分布式部署。
4.另一方面，电动汽车道路失电救援、临时充电等需求也受制于充电保障技术瓶颈的制约急需解决。电动汽车在道路行驶时，当电量不足且身边没有能够可靠使用的充电设备时，用户不管是在驾驶过程中还是在等待过程中，会因为电量较低存在极大的里程焦虑问题。
5.传统充电技术受制于能量来源单一、设备不可移动、电池储能效果差等因素，带来了运营商新增充电设备报装难、建设维护投入大，电动车用户充电体验差、时间成本高等问题，供电局也面临充电用电需求在峰时用电、谷时闲置等时间上，以及在密集住宅区、高速公路休息区、大型活动临时停车区等空间上的巨大挑战。
6.综上，传统电动汽车充电设备已不能满足快速架设、分散部署、快速补电、能源优化利用等市场需求。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本发明旨在提出一种用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统，采用了高能量密度和高功率密度的电池系统和电池数字化管控方法，通过对电池的数字化精确管控和大倍率的充放电管理，实现了小容量电池组的瞬间大功率能量传输以及电池容量的精细化深度利用，实现慢充+快放的补电功能，能够随时随地便捷的为用户的电动汽车进行快速补电，克服用户在行驶过程中由于电量不足带来的里程焦虑问题。
8.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
9.一种用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统，包括：
10.小功率充电单元，作为数字储能单元的能量补充装置，能够将外部电源转变为存储在数字电池储能单元中的电量；
11.数字电池储能单元，作为移动数字储能系统的能量存储单元，能够为大功率直流放电单元提供大功率能量，同时完成电池能量的数字化高效管控；
12.大功率直流放电单元，作为移动数字储能系统的输出装置，使用数字电池储能单元中的能量为目标电动汽车进行快速充电；
13.系统能量管控单元，作为移动数字储能系统控制中枢，协调各装置和单元的工作状态，实现与外部信息平台的数据通讯。
14.本发明所述的用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统，能够实现可移动部署、能量缓冲、涓流储能、快速放电等功能，减小了充电设备对电网的依赖、优化了电动汽车充电服务体验、提高了充电设备能量利用效率、提升了充电运营经济收益。
15.本技术所述的用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统，相当于给电动汽车充电的移动充电宝，能够向电动汽车提供移动充电功能，使得电动汽车能够就近快速补电，降低电动汽车用户的里程焦虑，弥补了目前充电网络“最后一公里”的不足，应用前景和市场潜力巨大。
16.进一步的，所述小功率充电单元、数字电池储能单元、大功率直流放电单元、系统能量管控单元的设备采用高能量密度、高功率密度、模块化、小型化的结构设计，各部件基于直流母线进行互联。
17.该设置可为电动汽车提供灵活机动的、可移动的大功率充电服务保障。
18.进一步的，所述小功率充电单元，包括滤波整流电路，所述小功率充电单元物理上分别与外部电源、直流母线和系统能量管控单元连接。
19.该设置使得小功率充电单元受到系统能量管控单元的控制，可通过“低电价时段储能”降低储能成本，避免对现有电网的改造，进一步提高本技术应用的普适性和经济性。
20.进一步的，所述小功率充电单元采用模块化设计并支持多模块并联工作，所述小功率充电单元采用模块化插箱单元设计。
21.该设置使得在实际使用中可根据外部电源条件的强弱，进行多机部署进而提高系统总功率，以满足更大的功率转换需求；同时，便于安装和多装置并机，可根据储能充电的功率需求，配置多个小功率充电单元于移动数字储能系统中。
22.进一步的，所述大功率直流放电单元包括包括输出整流滤波单元，所述输出整流滤波单元能够接收直流母线输入的电量并通过输出整流滤波单元上的滤波与吸收电路及其电气接口与电动汽车快速充电口相连。
23.该设置将大功率直流放电单元采用高电压等级的直流电池母线设计，减少了能量交直流变换次数、降低了能量大功率流的传输损耗，整体提升了充电流程的能源利用效率。
24.进一步的，所述数字电池储能单元包括电池组和数字化能量管控装置，所述数字化能量管控装置通过多个独立控制的功率选通开关将电池单体/模组组成动态可重构电池网络。
25.该装置可在不影响电池整体工作输出的条件下，对电池单体/模组进行小时间尺度、小能量分格的数字化管理，避免因电池不均衡所带来的状态不确定和性能损失，尤其实现了在大电流工作条件下电池单体/模组能量的精益利用，提升了电池组的使用效能，延长了电池系统的实际使用寿命。
26.进一步的，所述电池组采用软件定义复合型电池储能系统构成，不同种类的电池单体/模组能够混用。
27.该设置使得数字电池储能单元具备大倍率发电能力，从而实现高功率密度。
28.进一步的，所述数字电池储能单元采用模块化箱体单元设计。
29.该设计使得数字电池储能单元便于拆装，且多个单元可同时并联接入同一直流母线。在实际使用中可根据充电服务能量需求配置多个数字电池储能单元，达到储能容量扩容的目的。
30.进一步的，所述系统能量管控单元包括可编程控制电路、检测电路、通讯电路以及人机互动电路，能够与外部进行人机交互和通讯，所述人机互动电路连接实际操作的交互界面，操作人员通过该交互界面进行电动汽车的充电操作、系统模块配置以及系统峰谷发电设定。
31.该设置作为本发明所述用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统的总控制检测装置，系统能量管控单元通过检测电路对系统交流侧、直流侧、储能侧、充电侧的相关单元装置的工作状态、运行参数进行检测，相关数据由可编程控制电路进行汇总分析作为系统运行策略的判断依据；通讯电路可与外部数据平台建立通讯，将移动数字储能系统相关运行信息和历史运行记录上传，可作为远程运维、用户行为评估、峰谷发电策略等运行模式的决策参考。
32.相对于现有技术，本发明所述的用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统具有以下优势：
33.(1)本发明所述的用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统，可进行移动部署和模块化配置，通过小功率充电单元
→
数字电池储能单元
→
大功率直流放电单元的能量流动，使得数字电池储能单元的充电电路以及放电电路采用单独的能量回路，实现“慢充+快放”的设计功能，一方面避免对现有电网进行改造带来的成本增加和实现分布式储能资产的高效管理和运营，提高本技术应用的普适性和经济性，同时实现向电动汽车提供移动充电功能，使得电动汽车能够随时就近快速补电，降低电动汽车用户的里程焦虑，弥补了目前充电网络“最后一公里”的不足。
34.(2)本发明所述的用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统，通过设置的数字电池储能单元，能够在用电低谷时存储小功率充电单元输入的直流能源，实现了电网与电动汽车之间的能量缓冲，通过峰谷储能等功能提升了设备利用率。
35.(3)本发明所述的用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统，所述小功率充电单元、数字电池储能单元、大功率直流放电单元、系统能量管控单元的设备采用高能量密度、高功率密度、模块化、小型化的形式设计，该设计使得本发明所述的用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统具有快速补电能力，通过该快速补电能力，能够快速实现电动汽车热点地区覆盖，迅速建设补电能力，克服对电网容量和部署地点的依赖，同时充分利用慢充桩的已有投资，能量缓存系统可以支持增值服务。
36.(4)本发明所述的用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统，改善了设备性能与体积、电池单体/模组与系统效能、大功率与长寿命等方面的矛盾，解决了电动汽车充电领域能量供给难、设备部署难、站点运维难、资产贬值快等问题，具有广阔的应用前景和市场潜力。
37.(5)本发明通过采用高效数字电池储能系统和互联网化管控平台，通过对分布式数字电池储能系统的数字化和互联网化精确管控，实现了分布式小容量电池组的瞬间大功率放电以及电池容量的数字化深度利用，弥补了目前电动汽车领域缺乏泛在化移动数字电
源的短板。
附图说明
38.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
39.图1为本发明实施例所述移动数字储能系统功能框图；
40.图2为本发明实施例所述小功率充电单元的功能框图；
41.图3为本发明实施例所述小功率充电单元的第二种功能框图；
42.图4为本发明实施例所述大功率直流放电单元功能框图；
43.图5为本发明实施例所述数字电池储能单元功能框图；
44.图6为本发明实施例数字电池储能单元架构。
具体实施方式
45.为了使本发明的技术手段及达到目的与功效易于理解，下面结合具体图示对本发明的实施例进行详细说明。
46.需要说明，本发明中所有进行方向性和位置性指示的术语，诸如：“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“低”、“横向”、“纵向”、“中心”等，仅用于解释在某一特定状态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、连接情况等，仅为了便于描述本发明，而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
47.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
48.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
49.如图1所示，本申清公开一种用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统，包括：
50.小功率充电单元，作为数字储能单元的能量补充装置，同样也是与外部电源进行能量互动的电力电子装置，能够将外部电源转变为存储在数字电池储能单元中的电量，其中，外部电源包括交流市电、电池或光伏中的至少一种电源；
51.数字电池储能单元，作为移动数字储能系统的能量存储单元，能够存储外部电源能量，和/或，能够独立为快速放电装置提供大功率能量，同时完成电池能量的数字化高效管控；
52.大功率直流放电单元，作为移动数字储能系统的输出装置，使用数字电池储能单
元中的能量为目标电动汽车进行快速充电；
53.系统能量管控单元，作为移动数字储能系统控制中枢，协调各装置和单元的工作状态，实现与外部信息平台的数据通讯。
54.本发明所述的用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统，包括小功率充电单元、大功率直流放电单元、数字电池储能单元以及系统能量管控单元。其中，小功率充电单元是移动数字储能系统从外部电源处获取能源、与外部电源进行能量互动的电力电子装置，其中，小功率充电单元包括交流充电单元和/或直流充电单元，小功率充电单元可将外部电源转变为存储在数字电池储能单元中的电量，其中，外部电源可以是交流市电，电池或光伏等电源；大功率直流放电单元是移动数字储能系统的输出装置，采用大功率高压直流的能源形式，使用数字电池储能单元中的能量为目标电动汽车进行快速充电；数字电池储能单元是移动数字储能系统的能量存储单元，可存储外部电源能量，也可独立为快速充电装置提供大功率能量，同时完成电池能量的数字化高效管控；系统能量管控单元是移动数字储能系统控制中枢，协调各装置和单元的工作状态，优化能源的存储和使用效果，实现与外部信息平台的数据通讯。
55.本发明所述的用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统，小功率充电单元，采用小功率交流充电单元和/或小功率直流充电单元，用于对本技术所述的移动数字储能系统充电，优选的，采用小功率交流充电单元，通过现有的电网系统即可实现本技术所述用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统的充电，避免对现有电网进行改造，提高本技术的普适性和经济性；数字电池储能单元，通过模拟电池能量流的离散化和数字化，从理论上解决了数字电池储能单元的短板效应问题，同时，数字电池储能单元中的数字化能量管控装置是进行电池单体在线精确检测、电池能量网络高速动态重组的管理和控制装置，通过能量信息化技术促进储能系统技术与信息技术的深度融合，实现储能系统的数字化和软件定义化，进而与云计算和大数据等互联网技术紧密融合，数字电池储能单元是实现储能系统的互联网化管控的基础；大功率直流放电单元是将数字电池储能单元中储存的电能为目标电动汽车快速放电。本发明所述的用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统，通过小功率充电单元
→
数字电池储能单元
→
大功率直流放电单元的能量流动，使得数字电池储能单元的充电电路以及放电电路采用单独的能量回路，实现“慢充+快放”的补电功能，一方面避免对现有电网进行改造带来的成本增加，提高本技术的普适性；另一方面也使得本技术所述的用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统能够移动部署，快速补电，实现给电动汽车充电的移动充电宝功能，降低电动汽车用户的里程焦虑。
56.优选的，本发明所述的用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统，通过与外部市电连接小功率交流充电单元，将外部市电的交流能源转变为直流能源存储处在数字电池储能单元，通过设置的数字电池储能单元，可以在用电低谷时存储小功率充电单元输入的直流能源，并且可以作为快速充电装置为大功率直流放电单元供电，大功率直流放电单元将接收到的直流能源采用大功率高压直流的能源形式，使用外部市电或储能单元中的能量为目标电动汽车进行快速充电。
57.本发明所述的用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统，能够实现可移动部署、能量缓冲、涓流储能、快速放电等功能。
58.本发明所述的用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统，减小了充电设
备对电网的依赖、优化了电动汽车充电服务体验、提高了充电设备能量利用效率、提升了充电运营经济收益，应用前景和市场潜力巨大。
59.优选的，作为本发明的一个示例，所述小功率充电单元、数字电池储能单元、大功率直流放电单元、系统能量管控单元的设备采用高能量密度、高功率密度、模块化、小型化的形式设计，各部件基于直流母线进行互联。优选的，各部件能够基于高压直流母线进行模块化级联。
60.本发明所述的用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统，由小功率充电单元、大功率直流放电单元、数字电池储能单元以及系统能量管控单元等部分组成。各单元设备采用高能量密度、高功率密度、模块化、小型化设计，可安装于箱式货车、集装箱或室外机柜等载体内；各部件可基于高压直流母线进行模块化级联，根据服务场景进行模块化扩容。
61.高功率密度和能量密度的数字电池储能单元结合在一起，即意味着快速补电能力。而通过该快速补电能力，能够快速实现电动汽车热点地区覆盖，迅速建设补电能力，克服对电网容量和部署地点的依赖，同时充分利用慢充桩的已有投资，能量缓存系统可以支持增值服务。
62.因此，本系统可为电动汽车提供灵活机动的、可移动的大功率充电服务保障。
63.优选的，作为本发明的一个示例，如图2所示，本发明所述的小功率充电单元，包括滤波整流电路，所述小功率充电单元物理上分别与外部电源、内部直流母线和系统能量管控单元连接。
64.该设置公开了一种小功率充电单元的功能模块连接电路，使得当本发明所述的用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统在储能工作状态下，所述小功率充电单元能够把外部电源通过整流滤波储存在电池单元中；该设置使得小功率充电单元受到系统能量管控单元的控制，可通过“低电价时段储能”降低储能成本，避免对现有电网的改造，进一步提高本技术应用的普适性和经济性。
65.作为本发明的另一个示例，如图3所示，所述外部电源为外部市电交流电源，在所述外部交流电源、直流母线之间依次设置有切换电路、滤波整流电路和调压电路，完成将外部交流能源转变为直流能源的转换；在所述调压电路远离所述滤波整流电路的一端并联有高频逆变电路，所述高频逆变电路通过调频调压电路与切换电路连接。进一步的，所述小功率充电单元还包括与系统能量管控单元中依次设置的检测电路、控制电路和驱动电路相连的电路，所述驱动电路与切换电路连接，或者，所述小功率充电单元还包括依次设置的检测电路、控制电路和驱动电路，所述驱动电路与切换电路连接，所述检测电路与调压电路连接，所述控制电路与所述通讯及人际交互电路互通，此处的互通为，所述控制电路的单元能够向所述通讯及人际交互电路的单元反馈信息，又能够接收并执行所述通讯及人际交互电路的单元发出的指令。
66.作为本发明的示例，所述的小功率充电单元还可以为双向变换装置，当系统在并网工作状态下，该装置可把电池单元中的直流能源逆变为交流电后并网发电；当系统在充电工作状态下，该装置可与电池单元并联协同为充电单元提供能量对目标电动汽车进行直流快速充电。
67.该设置使得小功率充电单元受到系统能量管控单元的控制，工作在储能/ 并网/
充电等状态下，例如通过选择开关或者通断开关来调节，可通过“低电价时段储能、高电价时段并网发电”峰谷电价差获利。
68.本发明所述的用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统，通过与外部市电连接小功率充电单元，将外部市电的交流能源转变为直流能源供给大功率直流放电单元使用或存储处在数字电池储能单元，通过设置的数字电池储能单元，既可以在用电低谷时存储小功率充电单元输入的直流能源，也可以在用电高峰时反馈给小功率充电单元进而为大功率直流放电单元供电，也可以直接作为快速充电装置为大功率直流放电单元供电，大功率直流放电单元将接收到的直流能源采用大功率高压直流的能源形式，使用外部市电或储能单元中的能量为目标电动汽车进行快速充电。
69.作为本发明的示例，所述小功率充电单元采用模块化设计支持多机或者多模块并联工作。在实际使用中可根据外部电源/外部电网条件的强弱，进行多机 /多模块部署进而提高系统总功率，以满足更大的功率转换需求。
70.作为本发明的示例，所述小功率充电单元采用模块化插箱单元设计。该设置便于安装和多装置并机，可根据储能充电或者并网发电的功率需求，配置多个小功率充电单元于移动数字储能系统中。
71.优选的，作为本发明的一个示例，所述大功率直流放电单元包括输出整流滤波单元，所述输出整流滤波单元能够接收直流母线输入的电量并通过输出整流滤波单元上的电气接口与电动汽车快速充电口相连。
72.所述大功率直流放电单元还包括逆变单元，所述逆变单元与直流母线连接，用于将直流电压通过变降压斩波后变为方波传递到变压器；输出整流滤波单元，用于将变压器传递过来的高压高频电压信号进行整流降压滤波，然后输出稳定的直流电压为电动汽车供电。如图4所示，所述大功率直流放电单元包括高频逆变电路、高频变压电路、全桥整流电路、滤波与吸收电路、驱动电路、控制电路、检测电路、通讯及人机交互电路。其中，所述高频逆变电路、高频变压电路、全桥整流电路、滤波与吸收电路依次连接，所述高频逆变电路与直流母线连接，所述滤波与吸收电路及其电气接口能够与电动汽车快速充电口相连，所述检测电路、控制电路和驱动电路依次连接，所述检测电路、控制电路和驱动电路是系统能量管控单元中延伸的电路，或者，所述检测电路、控制电路和驱动电路是大功率直流放电单元中的能量管理电路，所述检测电路的两端并联在所述高频变压电路、全桥整流电路的两侧，所述驱动电路与所述高频逆变电路连接，所述控制电路与所述通讯及人际交互电路互通，此处的互通为，所述控制电路的单元能够向所述通讯及人际交互电路的单元反馈信息，又能够接收并执行所述通讯及人际交互电路的单元发出的指令。
73.在本发明中，所述大功率直流放电单元是为电动汽车提供快速充电服务的电力变换装置，通过直流母线使用数字电池储能单元做储存的能源进行升压调节，采用恒流恒压的充电控制策略对电动汽车进行充电。大功率直流放电单元受系统能量管控单元控制，当充电电流逐渐减小至目标值或者累计充电电量达到目标值或电池电源储能水平降低到目标值时，高压直流充电过程将停止。
74.本发明所述的大功率直流放电单元采用了高电压等级的直流电池母线设计。该设计减少了能量交直流变换次数、降低了能量大功率流的传输损耗，整体提升了充电流程的能源利用效率。
75.优选的，如图5所示，作为本发明的一个示例，所述数字电池储能单元包括电池组和数字化能量管控装置，所述数字化能量管控装置通过大量独立控制的功率选通开关将电池单体/模组组成动态可重构电池网络。
76.该能量网络即为动态可重构电池网络，动态可重构电池网络是数字电池储能单元的核心，其架构如图6所示。在数字化能量管控装置的控制下，在动态可重构电池网络单元中，通过电池能量交换背板对每个电池单体/模组的电流、电压和温度等信息进行实时测量，电池网络控制器可以在线精确估算电池单体/ 模组的的健康状态(soh)和荷电状态(soc)等状态信息，然后分析形成电池网络拓扑的最优控制策略，最后通过电池能量交换背板实现当前时刻最优电池网络拓扑。
77.在数字化电池能量交换系统中，模拟能量流被以网络化连接的高频 mosfet电力电子开关离散化成为时间序列上的“能量片”(energy slice)，离散化后的“能量片”上附加其他信息数据，如电池资产的所有者、电池电荷状态、电池健康状态等信息。通过采用程序控制的电池网络控制器对来自不同电芯的“能量片”进行重组和优化，去除电池单体/模组能量产生和使用过程中的不确定性和非线性，彻底屏蔽了电池单体/模组物理和化学上的差异性，克服短板效应，进而提升了数字电池储能单元的性能。
78.通过采用电池能量交换系统，数字电池能量交换系统可以对数字电池储能单元中的电池单体/模组输出模拟能量流进行微秒级的离散化和数字化处理和管控，通过毫秒级的电池网络拓扑动态重构保证了每一个电池单体/模组不过充不过放，并且在微秒级隔离故障电池单体/模组，从而极大提升了备用电池供电系统的有效容量、效率、安全性、可靠性和可维护性，显著提升了数字电池储能单元的循环寿命。
79.由于在可重构电池网络中电池单体/模组之间的串并联拓扑可根据电池运行状况、负载需求、安全阈值等条件进行细粒度动态重构，实现了模拟电池能量流的离散化和数字化，从理论上解决了数字电池储能单元的短板效应问题，因此极大提升了数字电池储能单元的有效容量、循环寿命、安全性和可靠性。
80.在所述的数字电池储能单元中，所述数字化能量管控装置是进行电池单体/ 模组在线精确检测、电池能量网络高速动态重组的管理和控制装置。该装置可在不影响数字电池储能单元整体工作输出的条件下，对电池单体/模组进行小时间尺度、小能量分格的数字化管理，避免因电池单体/模组不均衡所带来的状态不确定和性能损失，尤其实现了在大电流工作条件下电池单体/模组能量的精益利用，提升了电池组的使用效能，延长了电池系统的实际使用寿命。
81.作为本发明的示例，所述电池组采用软件定义复合型电池储能系统构成，支持不同种类的电池单体/模组混用。优选的，所述电池组采用功率型锂电池单体构成，包括但不限于磷酸铁锂电池、钛酸锂电池、固态锂电池等，该设置使得数字电池储能单元具备大倍率发电能力，从而实现高功率密度。
82.作为本发明的示例，所述电池组通过采用高倍率锂电池，从而形成高功率快速补电系统，例如采用4c-6c充放，10-15分钟即可放空，并且具备20000+ 次的循环寿命。
83.在实际使用中，电池单体/模组可在数字化能量管控装置的控制下工作在在线或旁路状态；当电池组持续充放电时，电池单体/模组会因状态差异先后进入过充或者过放状态；此时，数字化能量管控装置会单独控制电池单体/模组进入旁路，其余电池单体/模组不
受影响继续充放电，从而扩大了电池组的有效利用容量。
84.在系统大功率充电模式时，电池差异带来电池单体/模组不同步会进一步凸显，本设计有效的回避了该问题。另一方面，本功能的电池单体/模组独立管控和数字化能量管理可应用在电池二次利用相关领域，延长电池单体/模组再使用寿命。
85.作为本发明的示例，所述数字电池储能单元采用模块化箱体单元设计。该设计使得数字电池储能单元便于拆装，且多个单元可同时并联接入同一直流母线。在实际使用中可根据充电服务能量需求配置多个数字电池储能单元，达到储能容量扩容的目的。
86.优选的，作为本发明的一个示例，所述系统能量管控单元包括可编程控制电路、检测电路、通讯电路以及人机互动电路，能够与外部进行人机交互和通讯。
87.作为本发明的示例，所述人机互动电路连接本系统实际操作的交互界面，操作人员可进行电动汽车充电操作、系统模块配置以及系统峰谷发电设定。
88.本发明所述的用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统中的系统能量管控单元是移动数字储能系统工作状态的总控制检测装置，系统能量管控单元通过检测电路对系统交流侧、直流侧、储能侧、充电侧的相关单元装置的工作状态、运行参数进行检测，相关数据由可编程控制电路进行汇总分析作为系统运行策略的判断依据；通讯电路可与外部数据平台建立通讯，将移动数字储能系统相关运行信息和历史运行记录上传，可作为远程运维、用户行为评估、峰谷发电策略等运行模式的决策参考。
89.在能源互联网中，不同性质的能量存储介质适用于不同储能应用需求。基于能量信息化技术，可以针对不同储能应用需求，将多种物理化学性质迥异的储能介质进行数字化混用，实现一套物理储能系统同时满足多种储能应用需求，实现储能系统的价值最大化。值得指出的是，软件定义数字复合储能系统可以从根本上解耦电池系统应用需求与电池单体物理化学特性，在系统应用层面上打破对当前电池应用依赖于电池单体能量密度和功率密度的迷思。
90.本技术的系统能量管控单元包括电池能量管控云平台，所述电池能量管控云平台的实质是将原来高度耦合的一体化电池硬件通过标准化、抽象化(虚拟化)等信息技术手段解耦成不同的物理子系统，进而围绕这些物理子系统建立虚拟化软件层，通过定义应用编程接口(api)的方式实现原来硬件系统才提供的功能。通过管理控制软件，系统可以自动地进行硬件资源的部署、组合、优化和管理，为应用提供高度灵活性的服务。
91.通过电池能量信息化管控技术可以实现电池组寿命＝电池单体/模组寿命，经济性比传统电池系统提升3倍。
92.本发明所述的系统能量管控单元设计有自动运维软件功能，可就地对数字电池储能单元进行周期性电池单体/模组巡检、维护以及修复，并实施与外部上级数据平台同步运维数据，供以设备总体管理参考，极大地减少了人工上站工作。
93.现有储能系统本质上是模拟系统，其核心特征为模拟连续的能量流，并且储能系统中模拟能量流和数字信息流是在不同时空尺度上相互独立存在和运行的，缺乏能量流与信息流相同尺度上的深度融合。以目前发展速度最为迅猛的电池储能系统为例，由于缺乏能量流和信息流在相同时空尺度上的互动和管控，会出现系统“短板效应”，进而极大影响了电池储能系统的性能。而本发明所述的用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统，通过能量信息化技术促进储能系统技术与信息技术的深度融合，实现储能系统的数字
化和软件定义化，即形成数字电池储能单元，进而与云计算和大数据等互联网技术紧密融合，实现储能系统的互联网化管控，提高储能系统运维的自动化程度和储能资源的利用效率，充分发挥储能系统在能源互联网中的多元化作用。
94.作为本发明的示例，数字电池储能单元中的电池组采用2kwh～10kwh的电池能量缓存系统，小功率充电单元中的充电单元选择3kw～8kw的内置交流充电装置，所述大功率直流放电单元中的放电单元采用15～30kw的直流放电装置，所述用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统的放电方式采用大功率放电，例如2c-10c，当采用大功率放电，如4c放电时，在15分钟将5度电转移到车上，从而使得电动车可行驶约40公里，从而实现对电动汽车的快速补电；所述用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统的充电方式通过便携或内置交流慢充充电，慢充充电的电流值可以为6a～20a之间的范围值；通过上述设置的用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统，可以采用物流配送。从而降低了本发明所述用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统的生产成本，并且实现用户等同于拥有移动充电宝的目的，随时就近快速补电，消除里程焦虑，弥补了目前充电网络“最后一公里”的不足。
95.本发明所述用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统的系统电池容量支持弹性部署和换电模式，可以基本消除里程焦虑。例如城市内(以leaf 为例)，1kwh可以行驶8公里，5kwh可以行驶40公里，以单点配置5kwh 的能量缓存为例，每小时可以充一辆电动车，行驶40公里。本发明所述用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统，既能够为电动汽车实现快速补电的功能，从而使得电动汽车在任意地点都能够进行快速补电，从而延长电动汽车的续航里程，降低用户的里程焦虑；同时也能够根据用户的需要对电动汽车进行快速充电，相当于用户拥有了移动充电宝，降低电动汽车用户的里程焦虑，弥补了目前充电网络“最后一公里”的不足。
96.本发明所述的用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统，通过采用高效数字电池储能系统和互联网化管控平台，通过对分布式数字电池储能系统的数字化和互联网化精确管控，实现了分布式小容量电池组的瞬间大功率放电以及电池容量的数字化深度利用，弥补了目前电动汽车领域缺乏泛在化移动数字电源的短板。
97.本发明所述的用于电动汽车快速补电的分布式移动数字储能系统，可进行移动部署和模块化配置，通过“涓流储能+快速放电”的功能设计实现了电网与电动汽车之间的能量缓冲，通过峰谷储能发电等功能提升了设备利用率。
98.综上，这种用于电动汽车充电保障的移动数字储能系统改善了设备性能与体积、电池单体/模组与系统效能、大功率与长寿命等方面的矛盾，解决了电动汽车充电领域能量供给难、设备部署难、站点运维难、资产贬值快等问题，具有广阔的应用前景和市场潜力。
99.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。