一种基于分布式多蓄电池模块的直流储能系统及控制方法与流程

本发明属于电动汽车蓄电池储能技术领域，具体涉及一种基于分布式多蓄电池模块的直流储能系统及控制方法。

背景技术：

众所周知，新能源电力和电动汽车正在越来越广泛的应用和普及，已经成为能源与环境保护的一个发展趋势。特别是储能蓄电池的进步为新能源电力平稳供电提供了一种可行的支撑及技术路径，同时也促进了电动汽车的应用推广，为了环境保护和改善雾霾天气，电动汽车受到了政府和民众的大力扶植与响应。

目前由于电动汽车充电桩不够多、充电速度慢，造成充电不便，浪费了用户的宝贵时间；而采用换电的电动汽车，由于蓄电池价格昂贵，用户不能一用一备；特别是目前市场使用的蓄电池不具备控制运行的功能电路模块，在换电站更换又存在蓄电池新旧不同，价值不同，而且真假难辨；目前电动汽车采用直流电机和电器，而且主要供电的蓄电池也是直流，所以蓄电池直流供电可以获得更高的效率；另一方面大部分换电电动汽车采用一体化蓄电池模块，一个单体重达上百公斤，需要专业搬运设备进行换电作业，造成投资大网点少，用户换电困难，影响了用户使用电动汽车的积极性，也给电动汽车用户造成困扰。

技术实现要素：

如果换电电动汽车采用多模块、小型化具有控制运行功能电路的蓄电池模块，不需要专门设备便于人工更换，并且蓄电池组串模块可以辨识及控制，多个蓄电池模块每一个都可以独立受控运行，直流分布式蓄电池模块也可以独立单独连接电网进行充放电，实现无桩即插即用的功能；就可以实现蓄电池组串模块的共享和灵活更换，便于实现用户购买的蓄电池组串模块在保用期或保用量范围内，可以任意更换只需要支付电费及服务费即可，这将大大满足电动汽车使用的要求。为此，本发明提出了一种基于分布式多蓄电池模块的直流储能系统及控制方法，主要包括：储能系统控制器、系统通信电路模块、系统通信总线、系统电源模块、输入输出电力连接及监测保护与计量模块、电动汽车电力连接器电力线、电动汽车电力连接器通信线、电动汽车电力连接器、整流电路模块、电源电力连接器电力线、电源电力连接器通信线、电网及外部电源连接器、储能蓄电池模块多模块并接连接器、第1直流分布式蓄电池模块、第i直流分布式蓄电池模块、第n直流分布式蓄电池模块、蓄电池组串bms线束、储能蓄电池组串、蓄电池组串管理系统bms、双向储能dc/dc电力变换模块、直流电控开关、直流多路连接电控开关电路模块、蓄电池模块内部通信线、直流电力调控电路、外部交流电源整流电路、模块主控系统电路、数据编码器、数据存储器、通信控制电路、定位信息处理电路、人工操控界面、提示电路模块、模块工作电源、模块通信接口电路、外部信息网络通信接口电路、模块内部总线、公共通信网络、调控中心及信息平台系统、手机及移动终端，其中：

第1直流分布式蓄电池模块、第i直流分布式蓄电池模块、第n直流分布式蓄电池模块分别接入储能蓄电池模块多模块并接连接器，并由储能蓄电池模块多模块并接连接器通过输入输出电力连接及监测保护与计量模块以及分别经电动汽车电力连接器电力线和电动汽车电力连接器通信线连接电动汽车电力连接器，构成能够为电动汽车提供电能的分布式多蓄电池模块储能系统并且每一个蓄电池模块均受控独立运行；

第1直流分布式蓄电池模块、第i直流分布式蓄电池模块、第n直流分布式蓄电池模块分别接入储能蓄电池模块多模块并接连接器，并由储能蓄电池模块多模块并接连接器通过输入输出电力连接及监测保护与计量模块以及分别经电源电力连接器电力线和电源电力连接器通信线顺次连接整流电路模块、电网及外部电源连接器，构成能够为储能蓄电池模块充电蓄电的分布式多蓄电池模块储能系统并且每一个蓄电池模块均受控独立运行；

储能系统控制器通过系统通信电路模块连接系统通信总线并由系统通信总线分别连接输入输出电力连接及监测保护与计量模块、电动汽车电力连接器、整流电路模块、储能蓄电池模块多模块并接连接器、第1直流分布式蓄电池模块、第i直流分布式蓄电池模块、第n直流分布式蓄电池模块，构成分布式多蓄电池模块储能系统的监控链路；

储能系统控制器通过系统通信电路模块连接公共通信网络并通过公共通信网络链接调控中心及信息平台系统及手机及移动终端，构成分布式多蓄电池模块储能系统的远程监控链路；

系统电源模块连接储能系统控制器，构成分布式多蓄电池模块储能系统的工作供电电源及电力路径；

系统电源模块连接储能蓄电池模块多模块并接连接器并通过储能蓄电池模块多模块并接连接器分别连接第1直流分布式蓄电池模块、第i直流分布式蓄电池模块、第n直流分布式蓄电池模块，构成直流分布式蓄电池模块的工作供电电源及电力路径；

直流分布式蓄电池模块主要由蓄电池组串bms线束、储能蓄电池组串、蓄电池组串管理系统bms、双向储能dc/dc电力变换模块、直流电控开关、直流多路连接电控开关电路模块、蓄电池模块内部通信线、直流电力调控电路、模块主控系统电路、数据编码器、数据存储器、通信控制电路、定位信息处理电路、人工操控界面、提示电路模块、模块工作电源、模块通信接口电路、外部信息网络通信接口电路、模块内部总线组成，其特征是：

模块主控系统电路通过模块内部总线分别连接数据编码器、数据存储器、通信控制电路、定位信息处理电路、人工操控界面、提示电路模块、模块工作电源以及由通信控制电路分别连接模块通信接口电路、外部信息网络通信接口电路，构成直流分布式蓄电池模块的管控子系统；

模块主控系统电路通过模块内部总线顺次连接通信控制电路、模块通信接口电路，并由模块通信接口电路通过蓄电池模块内部通信线分别连接蓄电池组串管理系统bms、双向储能dc/dc电力变换模块、直流电控开关、直流多路连接电控开关电路模块、直流电力调控电路，构成直流分布式蓄电池模块充放电管控信息链路，实施直流分布式蓄电池模块中储能蓄电池的监测和充放电调控；

通过蓄电池组串bms线束接入蓄电池组串管理系统bms的储能蓄电池组串经直流电控开关接入双向储能dc/dc电力变换模块并由双向储能dc/dc电力变换模块连接直流多路连接电控开关电路模块，构成直流分布式蓄电池模块的充放电电力路径；

模块工作电源通过直流电力调控电路并通过直流电力调控电路分别经过直流多路连接电控开关电路模块和外部交流电源整流电路与外部电源连接，构成为直流分布式蓄电池模块供电的电力路径；

外部信息网络通信接口电路通过系统通信总线连接系统通信电路模块，构成直流分布式蓄电池模块与储能系统控制器之间的监控通信链路；

一种基于分布式多蓄电池模块的直流储能系统的控制方法为：

系统电源模块具有电能存储能力并通过储能蓄电池模块多模块并接连接器通过输入输出电力连接及监测保护与计量模块交互电能，实现由系统电源模块为分布式多蓄电池模块直流储能系统提供工作电源及电能；

分布式多蓄电池模块直流储能系统开启运行后，通过人工操控界面或调控中心及信息平台系统为直流分布式蓄电池模块和分布式多蓄电池模块直流储能系统设置相应参数及运行指令；储能系统控制器根据设置的指令和参数控制系统正常运行；

分布式多蓄电池模块直流储能系统运行中，储能系统控制器实时监控每一个直流分布式蓄电池模块运行状况并通过蓄电池组串bms线束监控储能蓄电池组串及每一个蓄电池的荷电状态及健康状况，分别调控每一个直流分布式蓄电池模块的充放电功率并满足供电用电需求以及充电蓄电需求，同时监控并保证蓄电池运行在健康的工作区间，在监测到蓄电池及系统的故障或报警信息时，分析和切出故障部件及相应直流分布式蓄电池模块并通过提示电路模块提示和报警，同时调整余下分布式多蓄电池模块及系统的电力功率，在降级运行的条件下满足供电用电需求以及充电蓄电需求，提高系统的可用性和可靠性。

一种基于分布式多蓄电池模块的直流储能系统及控制方法，所述外部交流电源整流电路的特征是，外部交流电源整流电路具备市电或外部电源连接端口，并且顺次通过直流电力调控电路、直流多路连接电控开关电路模块和双向储能dc/dc电力变换模块，构成直流分布式蓄电池模块独立与交流电网进行充放电的电力路径。

一种基于分布式多蓄电池模块的直流储能系统及控制方法，所述直流电力调控电路的特征是，具备外部交流电源整流电路与直流多路连接电控开关电路模块和模块工作电源两个电力路径分别受控连接和选通的电路及功能。

一种基于分布式多蓄电池模块的直流储能系统及控制方法，针对电动汽车采用多模块、小型化具有控制运行功能电路的蓄电池模块，不需要专门设备便于人工更换，多个蓄电池模块每一个都可以独立受控运行，直流分布式蓄电池模块也可以独立单独连接电网进行充放电，实现无桩即插即用的功能；再则电动汽车采用直流电机和电器，而且主要供电的蓄电池也是直流，所以蓄电池直流供电可以获得更高的效率；且直流分布式蓄电池模块可以辨识控制，可以实现直流分布式蓄电池模块的共享和灵活更换，便于实现用户购买的直流分布式蓄电池模块在保用期或保用量范围内，可以任意更换只需要支付电费及服务费即可，便于实现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，这将大大满足电动汽车使用的要求。

附图说明

图1是一种基于分布式多蓄电池模块的直流储能系统的构成原理框图。

图2是直流直流分布式蓄电池模块的构成原理框图。

具体实施方式

作为实施例子，结合图1对一种基于分布式多蓄电池模块的直流储能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分布式多蓄电池模块的直流储能系统及控制方法，主要包括：储能系统控制器(1)、系统通信电路模块(2)、系统通信总线(3)、系统电源模块(4)、输入输出电力连接及监测保护与计量模块(5)、电动汽车电力连接器电力线(6)、电动汽车电力连接器通信线(7)、电动汽车电力连接器(8)、整流电路模块(9)、电源电力连接器电力线(10)、电源电力连接器通信线(11)、电网及外部电源连接器(12)、储能蓄电池模块多模块并接连接器(30)、第1直流分布式蓄电池模块(201)、第i直流分布式蓄电池模块(20i)、第n直流分布式蓄电池模块(20n)、蓄电池组串bms线束(20)、储能蓄电池组串(21)、蓄电池组串管理系统bms(22)、双向储能dc/dc电力变换模块(23)、直流电控开关(24)、直流多路连接电控开关电路模块(25)、蓄电池模块内部通信线(26)、直流电力调控电路(27)、外部交流电源整流电路(28)、模块主控系统电路(90)、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)、模块工作电源(97)、模块通信接口电路(98)、外部信息网络通信接口电路(99)、模块内部总线(100)、公共通信网络(101)、调控中心及信息平台系统(102)、手机及移动终端(103)，其中：

第1直流分布式蓄电池模块(201)、第i直流分布式蓄电池模块(20i)、第n直流分布式蓄电池模块(20n)分别接入储能蓄电池模块多模块并接连接器(30)，并由储能蓄电池模块多模块并接连接器(30)通过输入输出电力连接及监测保护与计量模块(5)以及分别经电动汽车电力连接器电力线(6)和电动汽车电力连接器通信线(7)连接电动汽车电力连接器(8)，构成能够为电动汽车提供电能的分布式多蓄电池模块储能系统并且每一个蓄电池模块均受控独立运行；

第1直流分布式蓄电池模块(201)、第i直流分布式蓄电池模块(20i)、第n直流分布式蓄电池模块(20n)分别接入储能蓄电池模块多模块并接连接器(30)，并由储能蓄电池模块多模块并接连接器(30)通过输入输出电力连接及监测保护与计量模块(5)以及分别经电源电力连接器电力线(10)和电源电力连接器通信线(11)顺次连接整流电路模块(9)、电网及外部电源连接器(12)，构成能够为储能蓄电池模块充电蓄电的分布式多蓄电池模块储能系统并且每一个蓄电池模块均受控独立运行；

储能系统控制器(1)通过系统通信电路模块(2)连接系统通信总线(3)并由系统通信总线(3)分别连接输入输出电力连接及监测保护与计量模块(5)、电动汽车电力连接器(8)、整流电路模块(9)、储能蓄电池模块多模块并接连接器(30)、第1直流分布式蓄电池模块(201)、第i直流分布式蓄电池模块(20i)、第n直流分布式蓄电池模块(20n)，构成分布式多蓄电池模块储能系统的监控链路；

储能系统控制器(1)通过系统通信电路模块(2)连接公共通信网络(101)并通过公共通信网络(101)链接调控中心及信息平台系统(102)及手机及移动终端(103)，构成分布式多蓄电池模块储能系统的远程监控链路；

系统电源模块(4)连接储能系统控制器(1)，构成分布式多蓄电池模块储能系统的工作供电电源及电力路径；

系统电源模块(4)连接储能蓄电池模块多模块并接连接器(30)并通过储能蓄电池模块多模块并接连接器(30)分别连接第1直流分布式蓄电池模块(201)、第i直流分布式蓄电池模块(20i)、第n直流分布式蓄电池模块(20n)，构成直流分布式蓄电池模块的工作供电电源及电力路径；

直流分布式蓄电池模块主要由蓄电池组串bms线束(20)、储能蓄电池组串(21)、蓄电池组串管理系统bms(22)、双向储能dc/dc电力变换模块(23)、直流电控开关(24)、直流多路连接电控开关电路模块(25)、蓄电池模块内部通信线(26)、直流电力调控电路(27)、模块主控系统电路(90)、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)、模块工作电源(97)、模块通信接口电路(98)、外部信息网络通信接口电路(99)、模块内部总线(100)组成，其特征是：

模块主控系统电路(90)通过模块内部总线(100)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)、模块工作电源(97)以及由通信控制电路(93)分别连接模块通信接口电路(98)、外部信息网络通信接口电路(99)，构成直流分布式蓄电池模块的管控子系统；

模块主控系统电路(90)通过模块内部总线(100)顺次连接通信控制电路(93)、模块通信接口电路(98)，并由模块通信接口电路(98)通过蓄电池模块内部通信线(26)分别连接蓄电池组串管理系统bms(22)、双向储能dc/dc电力变换模块(23)、直流电控开关(24)、直流多路连接电控开关电路模块(25)、直流电力调控电路(27)，构成直流分布式蓄电池模块充放电管控信息链路，实施直流分布式蓄电池模块中储能蓄电池的监测和充放电调控；

通过蓄电池组串bms线束(20)接入蓄电池组串管理系统bms(22)的储能蓄电池组串(21)经直流电控开关(24)接入双向储能dc/dc电力变换模块(23)并由双向储能dc/dc电力变换模块(23)连接直流多路连接电控开关电路模块(25)，构成直流分布式蓄电池模块的充放电电力路径；

模块工作电源(97)通过直流电力调控电路(27)并通过直流电力调控电路(27)分别经过直流多路连接电控开关电路模块(25)和外部交流电源整流电路(28)与外部电源连接，构成为直流分布式蓄电池模块供电的电力路径；

外部信息网络通信接口电路(99)通过系统通信总线(3)连接系统通信电路模块(2)，构成直流分布式蓄电池模块与储能系统控制器(1)之间的监控通信链路；

一种基于分布式多蓄电池模块的直流储能系统的控制方法为：

系统电源模块(4)具有电能存储能力并通过储能蓄电池模块多模块并接连接器(30)通过输入输出电力连接及监测保护与计量模块(5)交互电能，实现由系统电源模块(4)为分布式多蓄电池模块直流储能系统提供工作电源及电能；

分布式多蓄电池模块直流储能系统开启运行后，通过人工操控界面(95)或调控中心及信息平台系统(102)为直流分布式蓄电池模块和分布式多蓄电池模块直流储能系统设置相应参数及运行指令；储能系统控制器(1)根据设置的指令和参数控制系统正常运行；

分布式多蓄电池模块直流储能系统运行中，储能系统控制器(1)实时监控每一个直流分布式蓄电池模块运行状况并通过蓄电池组串bms线束(20)监控储能蓄电池组串及每一个蓄电池的荷电状态及健康状况，分别调控每一个直流分布式蓄电池模块的充放电功率并满足供电用电需求以及充电蓄电需求，同时监控并保证蓄电池运行在健康的工作区间，在监测到蓄电池及系统的故障或报警信息时，分析和切出故障部件及相应直流分布式蓄电池模块并通过提示电路模块(96)提示和报警，同时调整余下分布式多蓄电池模块及系统的电力功率，在降级运行的条件下满足供电用电需求以及充电蓄电需求，提高系统的可用性和可靠性。

一种基于分布式多蓄电池模块的直流储能系统及控制方法，所述外部交流电源整流电路(28)的特征是，外部交流电源整流电路(28)具备市电或外部电源连接端口，并且顺次通过直流电力调控电路(27)、直流多路连接电控开关电路模块(25)和双向储能dc/dc电力变换模块(23)，构成直流分布式蓄电池模块独立与交流电网进行充放电的电力路径。

一种基于分布式多蓄电池模块的直流储能系统及控制方法，所述直流电力调控电路(27)的特征是，具备外部交流电源整流电路(28)与直流多路连接电控开关电路模块(25)和模块工作电源(97)两个电力路径分别受控连接和选通的电路及功能。

一种基于分布式多蓄电池模块的直流储能系统及控制方法，针对电动汽车采用多模块、小型化具有控制运行功能电路的蓄电池模块，不需要专门设备便于人工更换，多个蓄电池模块每一个都可以独立受控运行，直流分布式蓄电池模块也可以独立单独连接电网进行充放电，实现无桩即插即用的功能；再则电动汽车采用直流电机和电器，而且主要供电的蓄电池也是直流，所以蓄电池直流供电可以获得更高的效率；且直流分布式蓄电池模块可以辨识控制，可以实现直流分布式蓄电池模块的共享和灵活更换，便于实现用户购买的直流分布式蓄电池模块在保用期或保用量范围内，可以任意更换只需要支付电费及服务费即可，便于实现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，这将大大满足电动汽车使用的要求。