一种基于单体电量的搬移式主动均衡蓄电池组串管理系统及控制方法与流程

本发明属于蓄电池储能技术领域，具体涉及一种基于单体电量的搬移式主动均衡蓄电池组串管理系统及控制方法。

背景技术

电池管理系统(bms)在管理电池组的使用过程中，为维持电池组中单体电池的状态一致性，监控电池组中各单体电池的状态，对电量低的蓄电池补充电量，对电量高的蓄电池放出电量，虽然不能从根本上改变偏差蓄电池的缺陷，但是可以提高蓄电池组串的安全使用容量，从而起到保障电池安全，提高蓄电池使用效益和维护电池寿命的作用。

现有技术先进的技术手段是采用主动均衡，其原理是将蓄电池组串中电量高的蓄电池的一部分电量通过转换装置回送到低电量蓄电池中，借助的储能元件主要为电容或电感，通过电容或电感的反复充放电实现电池组内各电池电压的基本平衡；这些方法大多针对单一高低两个蓄电池之间进行，时效性比较差，受到转移电量较小的限制，效率比较低，往往不能满足实际应用的要求。

技术实现要素：

为了解决现有技术的缺陷和不足，本发明提出一种基于单体电量的搬移式主动均衡蓄电池组串管理系统及控制方法，主要包括：搬移电量双向dc/dc电路、搬移电量缓存蓄电池、搬移电量控制器、搬移电量正极直流母线、蓄电池组串管理系统bms、蓄电池组串信号采集电路、搬移电量负极直流母线、搬移电量缓存蓄电池信号采集传感器、系统通信网线路、搬移电量控制线路、蓄电池组串第1电池、蓄电池组串第2电池、蓄电池组串第l电池、蓄电池组串第n电池、第1电控单端通断开关、第2电控双端选择通断开关、第3电控双端选择通断开关、第l电控双端选择通断开关、第n电控单端通断开关、第1负极搬电直流母线连接端子及连线、第2负极搬电直流母线连接端子及连线、第3负极搬电直流母线连接端子及连线、第n负极搬电直流母线连接端子及连线、第1正极搬电直流母线连接端子及连线、第2正极搬电直流母线连接端子及连线、第l正极搬电直流母线连接端子及连线、第n正极搬电直流母线连接端子及连线、蓄电池监测第1传感器、蓄电池监测第2传感器、蓄电池监测第3传感器、蓄电池监测第l传感器、蓄电池监测第n传感器，其中：

搬移电量双向dc/dc电路通过搬移电量正极直流母线连接第1正极搬电直流母线连接端子及连线，由第1正极搬电直流母线连接端子及连线经第2电控双端选择通断开关连接蓄电池组串第1电池的正极端子，构成蓄电池组串第1电池搬移电量的正极电力路径；

搬移电量双向dc/dc电路通过搬移电量正极直流母线连接第2正极搬电直流母线连接端子及连线，由第2正极搬电直流母线连接端子及连线经第3电控双端选择通断开关连接蓄电池组串第2电池的正极端子，构成蓄电池组串第2电池搬移电量的正极电力路径；

搬移电量双向dc/dc电路通过搬移电量正极直流母线连接第l正极搬电直流母线连接端子及连线，由第l正极搬电直流母线连接端子及连线经第l电控双端选择通断开关连接蓄电池组串第l电池的正极端子，构成蓄电池组串第l电池搬移电量的正极电力路径；

搬移电量双向dc/dc电路通过搬移电量正极直流母线连接第n正极搬电直流母线连接端子及连线，由第n正极搬电直流母线连接端子及连线经第n电控双端选择通断开关连接蓄电池组串第n电池的正极端子，构成蓄电池组串第n电池搬移电量的正极电力路径；

搬移电量双向dc/dc电路通过搬移电量负极直流母线连接第1负极搬电直流母线连接端子及连线，由第1负极搬电直流母线连接端子及连线经第1电控单端通断开关连接蓄电池组串第1电池的负极端子，构成蓄电池组串第1电池搬移电量的负极电力路径；

搬移电量双向dc/dc电路通过搬移电量负极直流母线连接第2负极搬电直流母线连接端子及连线，由第2负极搬电直流母线连接端子及连线经第2电控双端选择通断开关连接蓄电池组串第2电池的负极端子，构成蓄电池组串第2电池搬移电量的负极电力路径；

搬移电量双向dc/dc电路通过搬移电量负极直流母线连接第3负极搬电直流母线连接端子及连线，由第3负极搬电直流母线连接端子及连线经第3电控双端选择通断开关连接蓄电池组串第l电池的负极端子，构成蓄电池组串第l电池搬移电量的负极电力路径；

搬移电量双向dc/dc电路通过搬移电量负极直流母线连接第n负极搬电直流母线连接端子及连线，由第n负极搬电直流母线连接端子及连线经第l电控双端选择通断开关连接蓄电池组串第n电池的负极端子，构成蓄电池组串第n电池搬移电量的负极电力路径；

搬移电量双向dc/dc电路连接搬移电量缓存蓄电池，构成搬移电量缓存电力路径以及搬移电量正极直流母线和搬移电量负极直流母线的搬移电量双向流动电力路径；

蓄电池组串信号采集电路分别连接蓄电池监测第1传感器、蓄电池监测第2传感器、蓄电池监测第3传感器、蓄电池监测第l传感器、蓄电池监测第n传感器，同时蓄电池组串第1电池的负极和正极分别连接蓄电池监测第1传感器和蓄电池监测第2传感器、蓄电池组串第2电池的负极和正极分别连接蓄电池监测第2传感器和蓄电池监测第3传感器、蓄电池组串第l电池的负极和正极分别连接蓄电池监测第3传感器和蓄电池监测第l传感器以及蓄电池组串第n电池的负极和正极分别连接蓄电池监测第l传感器、蓄电池监测第n传感器，构成蓄电池组串各单体蓄电池的监测信号采集链路；

搬移电量控制器通过搬移电量控制线路分别连接搬移电量双向dc/dc电路和搬移电量缓存蓄电池信号采集传感器，并通过系统通信网线路连接蓄电池组串管理系统bms，构成蓄电池组串主动均衡搬移电量的调控链路；

一种基于单体电量的搬移式主动均衡蓄电池组串管理系统的控制方法为：

在蓄电池组串开启运行时蓄电池组串管理系统bms根据蓄电池组串信号采集电路采集的蓄电池参数信息，进行计算、分析、比对、判定；在充电过程中找出至少一个电量最高的蓄电池，通过搬移电量双向dc/dc电路将比较高的一个或多个蓄电池的高出电量搬移到搬移电量缓存蓄电池中；在放电过程中找出至少一个电量最低的蓄电池，通过搬移电量双向dc/dc电路将搬移到搬移电量缓存蓄电池中的电量搬移到比较低的一个或多个蓄电池中使其补充缺少的电量；通过蓄电池组串管理系统bms的持续调控，使得蓄电池组串中的各个蓄电池单体的电量保持在设定的一致性范围内；

同时，蓄电池组串管理系统bms通过搬移电量控制器监测搬移电量缓存蓄电池的电量偏高时，通过计算分析控制搬移电量双向dc/dc电路将搬移电量缓存蓄电池中偏高部分电量搬移到蓄电池组串中多个比较低的蓄电池中，使搬移电量缓存蓄电池中的电量保持在设定的范围内；蓄电池组串管理系统bms通过搬移电量控制器监测搬移电量缓存蓄电池的电量偏低时，通过计算分析控制搬移电量双向dc/dc电路将蓄电池组串中多个电量比较低的蓄电池接通到搬移电量双向dc/dc电路，由搬移电量双向dc/dc电路将缺少的电量搬移到搬移电量缓存蓄电池中，使搬移电量缓存蓄电池中的电量保持在设定的范围内。

一种基于单体电量的搬移式主动均衡蓄电池组串管理系统及控制方法，所述搬移电量缓存蓄电池的特征是：搬移电量缓存蓄电池的容量大于蓄电池组串系统容量允许的最大误差容量。

本发明一种基于单体电量的搬移式主动均衡蓄电池组串管理系统及控制方法，不仅有效的实现了蓄电池组串的主动均衡，还可以作为蓄电池组串系统并行工作的辅助储能系统一同为用电负载供电；并且搬移电量缓存蓄电池以通过蓄电池组串系统中分出一部分容量的蓄电池作为搬移电量缓存蓄电池子系统来担当。本发明通过在蓄电池组串系统中设置的搬移电量双向dc/dc电路、搬移电量缓存蓄电池、搬移电量控制器等部件构成的与蓄电池组串系统并行工作的辅助储能系统，其容量仅仅大于蓄电池组串系统容量允许的最大误差容量，投资少、功效大，能够更好满足实际应用的要求。

附图说明

图1是一种基于单体电量的搬移式主动均衡蓄电池组串管理系统的构成原理框图。

具体实施方式

作为实施例子，结合图1对一种基于单体电量的搬移式主动均衡蓄电池组串管理系统及控制方法给予说明，但是，本发明的技术与方案不限于本实施例子给出的内容。

如图1所示，本发明提出一种基于单体电量的搬移式主动均衡蓄电池组串管理系统及控制方法，主要包括：搬移电量双向dc/dc电路(1)、搬移电量缓存蓄电池(2)、搬移电量控制器(3)、搬移电量正极直流母线(4)、蓄电池组串管理系统bms(5)、蓄电池组串信号采集电路(6)、搬移电量负极直流母线(7)、搬移电量缓存蓄电池信号采集传感器(8)、系统通信网线路(9)、搬移电量控制线路(10)、蓄电池组串第1电池(101)、蓄电池组串第2电池(102)、蓄电池组串第l电池(10l)、蓄电池组串第n电池(10n)、第1电控单端通断开关(201)、第2电控双端选择通断开关(202)、第3电控双端选择通断开关(203)、第l电控双端选择通断开关(20l)、第n电控单端通断开关(20n)、第1负极搬电直流母线连接端子及连线(301)、第2负极搬电直流母线连接端子及连线(302)、第3负极搬电直流母线连接端子及连线(303)、第n负极搬电直流母线连接端子及连线(30n)、第1正极搬电直流母线连接端子及连线(401)、第2正极搬电直流母线连接端子及连线(402)、第l正极搬电直流母线连接端子及连线(40l)、第n正极搬电直流母线连接端子及连线(40n)、蓄电池监测第1传感器(501)、蓄电池监测第2传感器(502)、蓄电池监测第3传感器(503)、蓄电池监测第l传感器(50l)、蓄电池监测第n传感器(50n)，其中：

搬移电量双向dc/dc电路(1)通过搬移电量正极直流母线(4)连接第1正极搬电直流母线连接端子及连线(401)，由第1正极搬电直流母线连接端子及连线(401)经第2电控双端选择通断开关(202)连接蓄电池组串第1电池(101)的正极端子，构成蓄电池组串第1电池(101)搬移电量的正极电力路径；

搬移电量双向dc/dc电路(1)通过搬移电量正极直流母线(4)连接第2正极搬电直流母线连接端子及连线(402)，由第2正极搬电直流母线连接端子及连线(402)经第3电控双端选择通断开关(203)连接蓄电池组串第2电池(102)的正极端子，构成蓄电池组串第2电池(102)搬移电量的正极电力路径；

搬移电量双向dc/dc电路(1)通过搬移电量正极直流母线(4)连接第l正极搬电直流母线连接端子及连线(40l)，由第l正极搬电直流母线连接端子及连线(40l)经第l电控双端选择通断开关(20l)连接蓄电池组串第l电池(10l)的正极端子，构成蓄电池组串第l电池(10l)搬移电量的正极电力路径；

搬移电量双向dc/dc电路(1)通过搬移电量正极直流母线(4)连接第n正极搬电直流母线连接端子及连线(40n)，由第n正极搬电直流母线连接端子及连线(40n)经第n电控双端选择通断开关(20n)连接蓄电池组串第n电池(10n)的正极端子，构成蓄电池组串第n电池(10n)搬移电量的正极电力路径；

搬移电量双向dc/dc电路(1)通过搬移电量负极直流母线(7)连接第1负极搬电直流母线连接端子及连线(301)，由第1负极搬电直流母线连接端子及连线(301)经第1电控单端通断开关(201)连接蓄电池组串第1电池(101)的负极端子，构成蓄电池组串第1电池(101)搬移电量的负极电力路径；

搬移电量双向dc/dc电路(1)通过搬移电量负极直流母线(7)连接第2负极搬电直流母线连接端子及连线(302)，由第2负极搬电直流母线连接端子及连线(302)经第2电控双端选择通断开关(202)连接蓄电池组串第2电池(102)的负极端子，构成蓄电池组串第2电池(102)搬移电量的负极电力路径；

搬移电量双向dc/dc电路(1)通过搬移电量负极直流母线(7)连接第3负极搬电直流母线连接端子及连线(303)，由第3负极搬电直流母线连接端子及连线(303)经第3电控双端选择通断开关(203)连接蓄电池组串第l电池(10l)的负极端子，构成蓄电池组串第l电池(10l)搬移电量的负极电力路径；

搬移电量双向dc/dc电路(1)通过搬移电量负极直流母线(7)连接第n负极搬电直流母线连接端子及连线(30n)，由第n负极搬电直流母线连接端子及连线(30n)经第l电控双端选择通断开关(20l)连接蓄电池组串第n电池(10n)的负极端子，构成蓄电池组串第n电池(10n)搬移电量的负极电力路径；

搬移电量双向dc/dc电路(1)连接搬移电量缓存蓄电池(2)，构成搬移电量缓存电力路径以及搬移电量正极直流母线(4)和搬移电量负极直流母线(7)的搬移电量双向流动电力路径；

蓄电池组串信号采集电路(6)分别连接蓄电池监测第1传感器(501)、蓄电池监测第2传感器(502)、蓄电池监测第3传感器(503)、蓄电池监测第l传感器(50l)、蓄电池监测第n传感器(50n)，同时蓄电池组串第1电池(101)的负极和正极分别连接蓄电池监测第1传感器(501)和蓄电池监测第2传感器(502)、蓄电池组串第2电池(102)的负极和正极分别连接蓄电池监测第2传感器(502)和蓄电池监测第3传感器(503)、蓄电池组串第l电池(10l)的负极和正极分别连接蓄电池监测第3传感器(503)和蓄电池监测第l传感器(50l)以及蓄电池组串第n电池(10n)的负极和正极分别连接蓄电池监测第l传感器(50l)、蓄电池监测第n传感器(50n)，构成蓄电池组串各单体蓄电池的监测信号采集链路；

搬移电量控制器(3)通过搬移电量控制线路(10)分别连接搬移电量双向dc/dc电路(1)和搬移电量缓存蓄电池信号采集传感器(8)，并通过系统通信网线路(9)连接蓄电池组串管理系统bms(5)，构成蓄电池组串主动均衡搬移电量的调控链路；

一种基于单体电量的搬移式主动均衡蓄电池组串管理系统的控制方法为：

在蓄电池组串开启运行时蓄电池组串管理系统bms(5)根据蓄电池组串信号采集电路(6)采集的蓄电池参数信息，进行计算、分析、比对、判定；在充电过程中找出至少一个电量最高的蓄电池，通过搬移电量双向dc/dc电路(1)将比较高的一个或多个蓄电池的高出电量搬移到搬移电量缓存蓄电池(2)中；在放电过程中找出至少一个电量最低的蓄电池，通过搬移电量双向dc/dc电路(1)将搬移到搬移电量缓存蓄电池(2)中的电量搬移到比较低的一个或多个蓄电池中使其补充缺少的电量；通过蓄电池组串管理系统bms(5)的持续调控，使得蓄电池组串中的各个蓄电池单体的电量保持在设定的一致性范围内；

同时，蓄电池组串管理系统bms(5)通过搬移电量控制器(3)监测搬移电量缓存蓄电池(2)的电量偏高时，通过计算分析控制搬移电量双向dc/dc电路(1)将搬移电量缓存蓄电池(2)中偏高部分电量搬移到蓄电池组串中多个比较低的蓄电池中，使搬移电量缓存蓄电池(2)中的电量保持在设定的范围内；蓄电池组串管理系统bms(5)通过搬移电量控制器(3)监测搬移电量缓存蓄电池(2)的电量偏低时，通过计算分析控制搬移电量双向dc/dc电路(1)将蓄电池组串中多个电量比较低的蓄电池接通到搬移电量双向dc/dc电路(1)，由搬移电量双向dc/dc电路(1)将缺少的电量搬移到搬移电量缓存蓄电池(2)中，使搬移电量缓存蓄电池(2)中的电量保持在设定的范围内。

一种基于单体电量的搬移式主动均衡蓄电池组串管理系统及控制方法，所述搬移电量缓存蓄电池(2)的特征是：搬移电量缓存蓄电池(2)的容量大于蓄电池组串系统容量允许的最大误差容量。

本发明一种基于单体电量的搬移式主动均衡蓄电池组串管理系统及控制方法，不仅有效的实现了蓄电池组串的主动均衡，还可以作为蓄电池组串系统并行工作的辅助储能系统一同为用电负载供电；并且搬移电量缓存蓄电池(2)可以通过蓄电池组串系统中分出一部分容量的蓄电池作为搬移电量缓存蓄电池(2)子系统来担当。本发明通过在蓄电池组串系统中设置的搬移电量双向dc/dc电路(1)、搬移电量缓存蓄电池(2)、搬移电量控制器(3)等部件构成的与蓄电池组串系统并行工作的辅助储能系统，其容量仅仅大于蓄电池组串系统容量允许的最大误差容量，投资少、功效大，能够更好满足实际应用的要求。