一种电池模组、储能系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种电池模组、储能系统及其控制方法。


背景技术：

2.储能系统中的电池簇，通常是由多个电池模组串联而成；而同一电池簇内，其各个电池模组在使用过程中难免会出现soc(stateofcharge，剩余电量)不均衡的问题。
3.为了解决电池模组soc不均衡的问题，目前常用的方案是：将能量高的电池模组通过电阻被动放电，进而将其多出的能量以热量的形式耗散掉，使该电池模组的能量保持与低能量的电池模组一致。
4.但是该方案会将多余能量耗散掉，造成能量的浪费。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供一种电池模组、储能系统及其控制方法，以在实现电池模组soc均衡的同时避免能量浪费。
6.为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
7.本发明第一方面提供了一种电池模组，包括：电池本体、主回路通断控制电路、旁路通断控制电路以及至少一个缓冲电路；其中：
8.所述电池本体通过所述主回路通断控制电路连接所述电池模组的正负极；所述旁路通断控制电路设置于所述电池模组的正负极之间；
9.所述电池模组在满足相应预设条件时，通过所述主回路通断控制电路和所述旁路通断控制电路的通断，将自身切入或切出系统；
10.所述缓冲电路，与所述主回路通断控制电路或者所述旁路通断控制电路并联连接，用于吸收所述电池模组切入或切出系统时的能量冲击。
11.可选的，所述缓冲电路的个数为1个，为主回路缓冲电路或者旁路缓冲电路；或者，所述缓冲电路的个数为2个，分别为所述主回路缓冲电路和所述旁路缓冲电路；其中：
12.所述主回路缓冲电路，与所述主回路通断控制电路并联连接，用于吸收所述电池模组切入系统时的能量冲击；
13.所述旁路缓冲电路，与所述旁路通断控制电路并联连接，用于吸收所述电池模组切出系统时的能量冲击。
14.可选的，所述主回路缓冲电路和所述旁路缓冲电路，均包括：串联连接的缓冲器件和可控开关；
15.在所述电池模组进行切入或切出时，所述可控开关处于闭合状态；
16.在系统能量稳定时，所述可控开关处于断开状态。
17.可选的，所述缓冲器件包括：电阻。
18.可选的，所述主回路通断控制电路和所述旁路通断控制电路，均包括：单一通路的双向开关；
19.所述主回路通断控制电路中的所述双向开关，受控闭合以实现对所述电池本体的充电或放电；
20.所述旁路通断控制电路中的所述双向开关，受控闭合以实现对所述电池本体的充电旁路或放电旁路。
21.可选的，还包括：电池管理单元bmu，用于监控所述电池本体的参数，控制所述主回路通断控制电路、所述旁路通断控制电路、所述主回路缓冲电路和所述旁路缓冲电路的通断，并实现与外部之间的通信连接。
22.本发明第二方面提供了一种储能系统，包括：控制单元、至少一个电池簇及至少一个功率变换器；其中：
23.所述电池簇中包括多个如上述第一方面任一段落所述的电池模组，各所述电池模组串联连接，且串联连接后的两端用于连接相应所述功率变换器的直流母线；
24.所述控制单元控制各所述电池模组在满足相应预设条件时将自身切入或切出相应所述电池簇。
25.可选的，所述电池模组中包括两个缓冲电路：主回路缓冲电路和旁路缓冲电路；或者，
26.所述电池模组中包括一个缓冲电路：所述主回路缓冲电路或者所述旁路缓冲电路；且所述电池簇与所述功率变换器之间还设置有至少一个母线缓冲电路，所述母线缓冲电路设置于所述直流母线上，或者，所述母线缓冲电路与母线电容串联连接于所述直流母线的正负极之间。
27.可选的，所述母线缓冲电路包括：并联连接的母线可控开关及母线缓冲器件；
28.若电池模组中无所述主回路缓冲电路，则所述母线可控开关在相应所述电池簇中存在所述电池模组进行切入时处于断开状态；若电池模组中无所述旁路缓冲电路，则所述母线可控开关在相应所述电池簇中存在所述电池模组进行切出时处于断开状态；
29.相应所述电池簇的电压与所述母线电容之间的压差小于预设差值时，所述母线可控开关处于闭合状态。
30.可选的，所述母线缓冲器件包括：电阻，电感，或者，并联连接的电阻和电感。
31.可选的，各所述电池簇与相应所述功率变换器之间还设置有开关盒，所述开关盒内包括：主回路开关；
32.所述储能系统包括母线缓冲电路，且所述母线缓冲电路包括：并联连接的母线可控开关及母线缓冲器件时，所述母线可控开关与所述开关盒中相应支路上的主回路开关为：同一开关或两个不同的开关。
33.可选的，所述控制单元为电池管理系统bms，且所述bms包括：系统电池管理单元smu、各个所述电池簇的电池簇管理单元cmu和设置于各个所述电池模组内部的bmu；
34.所述smu、所述cmu和所述bmu逐级通信连接；
35.所述cmu与所述功率变换器通信连接。
36.可选的，所述功率变换器为dcac变换器；或者，
37.所述功率变换器为dcdc变换器，各所述dcdc变换器均通过相应dcac变换器连接电网和/或负载。
38.本发明第三方面提供了一种储能系统的控制方法，应用于如上述第二方面任一段
落所述的储能系统中的控制单元；所述控制方法包括：
39.s101、判断所述储能系统相应电池簇中各电池模组是否满足相应预设条件；
40.若存在任一所述电池模组满足相应所述预设条件，则执行步骤s102；
41.s102、控制相应所述电池模组切入或切出所述电池簇，并控制所述电池模组中的相应缓冲电路吸收所述电池模组切入或切出时的能量冲击。
42.可选的，所述预设条件为切入预设条件或切出预设条件；
43.所述切出预设条件为以下任意一种：
44.所述电池簇充电时，相应所述电池模组的运行参数达到预设上限值的第一切出预设条件；所述运行参数包括：电压、剩余电量soc、电池健康度soh或者平均温度；
45.所述电池簇放电时，相应所述电池模组的运行参数达到预设下限值的第二切出预设条件；
46.相应所述电池模组出现异常或故障时的第三切出预设条件。
47.可选的，所述电池模组中包括：主回路通断控制电路、旁路通断控制电路、主回路缓冲电路和旁路缓冲电路；则：
48.所述预设条件为任一所述切出预设条件时，步骤s102包括：控制相应所述主回路通断控制电路切换为断路，控制相应所述旁路缓冲电路切换为通路；
49.所述预设条件为所述切入预设条件时，步骤s102包括：控制相应所述旁路通断控制电路切换为断路，控制相应所述主回路缓冲电路切换为通路。
50.可选的，所述电池模组中包括：主回路通断控制电路、旁路通断控制电路及主回路缓冲电路，所述电池簇与所述功率变换器之间还设置有母线缓冲电路；则：
51.所述预设条件为任一所述切出预设条件时，步骤s102包括：控制相应所述主回路通断控制电路切换为断路，控制所述母线缓冲电路中的母线可控开关断开，再控制相应所述旁路通断控制电路切换为通路；
52.所述预设条件为所述切入预设条件时，步骤s102包括：控制相应所述旁路通断控制电路切换为断路，控制相应所述主回路缓冲电路切换为通路；
53.或者，所述电池模组中包括：主回路通断控制电路、旁路通断控制电路及旁路缓冲电路，所述电池簇与所述功率变换器之间还设置有母线缓冲电路；则：
54.所述预设条件为任一所述切出预设条件时，步骤s102包括：控制相应所述主回路通断控制电路切换为断路，控制相应所述旁路缓冲电路切换为通路；
55.所述预设条件为所述切入预设条件时，步骤s102包括：控制相应所述旁路通断控制电路切换为断路，控制所述母线缓冲电路中的母线可控开关断开，再控制相应所述主回路通断控制电路切换为通路。
56.可选的，在步骤s102之后，还包括：
57.s103、判断所述电池簇与相应母线电容之间的电压差是否处于预设电压范围内；
58.若所述电压差处于所述预设电压范围内，则执行步骤s104；
59.s104、停止吸收能量冲击，完成切入或切出操作。
60.可选的，所述电池模组中包括：主回路通断控制电路、旁路通断控制电路、主回路缓冲电路和旁路缓冲电路；则：
61.所述预设条件为任一所述切出预设条件时，步骤s104包括：控制相应所述旁路通
断控制电路切换为通路；
62.所述预设条件为所述切入预设条件时，步骤s104包括：控制相应所述主回路通断控制电路切换为通路；
63.或者，所述电池模组中包括：主回路通断控制电路、旁路通断控制电路及主回路缓冲电路，所述电池簇与所述功率变换器之间还设置有母线缓冲电路；则：
64.所述预设条件为任一所述切出预设条件时，步骤s104包括：控制所述母线可控开关闭合；
65.所述预设条件为所述切入预设条件时，步骤s104包括：控制相应所述主回路通断控制电路切换为通路；
66.又或者，所述电池模组中包括：主回路通断控制电路、旁路通断控制电路及旁路缓冲电路，所述电池簇与所述功率变换器之间还设置有母线缓冲电路；则：
67.所述预设条件为任一所述切出预设条件时，步骤s104包括：控制相应所述旁路通断控制电路切换为通路；
68.所述预设条件为所述切入预设条件时，步骤s104包括：控制所述母线可控开关闭合。
69.可选的，在控制相应所述旁路通断控制电路切换为通路之后，还包括：控制相应所述旁路缓冲电路切换为断路；
70.在控制相应所述主回路通断控制电路切换为通路之后，还包括：控制相应所述主回路缓冲电路切换为断路。
71.可选的，在步骤s101之后，若存在任一所述电池模组满足相应所述预设条件，则在步骤s102之前，还包括：
72.s111、将所述储能系统中相应所述功率变换器的直流母线上的电流限制于预设电流范围内。
73.可选的，步骤s111包括：
74.控制相应所述功率变换器的直流母线上的电流下降至所述预设电流范围内；
75.控制相应所述功率变换器进行封波操作；或者，各所述电池簇与相应所述功率变换器之间还设置有开关盒时，控制相应所述开关盒内的主回路开关断开。
76.可选的，在步骤s104之后，还包括：
77.s105、更新相应所述电池簇的参数，并控制相应所述功率变换器正常运行；
78.重复执行s101至s105，直至各所述电池簇中的所述电池模组均满足相应所述预设条件。
79.可选的，在步骤s101之前，还包括：
80.s201、开机自检，并在自检结果为正常时，控制所述电池簇与相应所述功率变换器之间为通路；
81.s202、检测所述电池簇的参数，设定运行参数的参考范围；并控制各所述电池模组中的全部开关均断开；
82.s203、控制各所述电池模组中的主回路通断控制电路切换为通路，并控制相应所述功率变换器正常运行。
83.本发明提供的电池模组，在满足相应预设条件时，能够通过主回路通断控制电路
和旁路通断控制电路的通断，将自身切入或切出系统，以实时调整系统内当前接入的电池模组，进而能够使系统内各个电池模组逐一满足相应预设条件，也即达到相同的状态，比如实现soc均衡；且同时不会造成能量的浪费。而且，该电池模组中设置有主回路缓冲电路或旁路缓冲电路，能够吸收其切入或切出系统时的能量冲击；进而避免相应器件承受较大电压/电流应力。
附图说明
84.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
85.图1a、图1b、图1c及图2分别为本发明实施例提供的储能系统的四种结构示意图；
86.图3至图6分别为本发明实施例提供的储能系统的控制方法的四种流程图。
具体实施方式
87.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
88.在本技术中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
89.本发明提供一种电池模组，以在实现电池模组soc均衡的同时避免能量浪费。
90.参见图1a，电池模组，如图1a中所示的pack1、pack2、pack3
…
packn，以第n个电池模组packn为例进行展示，其具体包括：电池本体、主回路通断控制电路201、旁路通断控制电路202以及至少一个缓冲电路(如图1a中所示的203和/或204)；其中：
91.电池本体通过主回路通断控制电路201连接电池模组的正负极；旁路通断控制电路202设置于电池模组的正负极之间。
92.正常运行情况下，主回路通断控制电路201为通路、旁路通断控制电路202为断路，相应电池本体连接于系统的相应电池簇中。当电池模组满足切出预设条件时，比如已充满、已放空或出现异常或故障等情况，通过将旁路通断控制电路202控制为通路、将主回路通断控制电路201控制为断路，可以切出该电池模组。当电池模组满足切入预设条件时，比如全部电池模组需要执行后续统一操作，或改变充满或放空的设定参数时，或故障电池模组已修好，或新电池模组需要投入运行，通过将旁路通断控制电路202控制为断路、将主回路通断控制电路201重新控制为通路，进而切入该电池模组。
93.也即，电池模组在满足相应预设条件时，通过主回路通断控制电路201和旁路通断控制电路202的通断，能够将自身切入或切出系统，进而实时调整系统内当前接入的电池模
组，只留下未满足相应预设条件的电池模组继续投入到当前的运行模式中，比如充电模式或放电模式，进而能够使各个电池模组逐一满足相应预设条件，直至此电池簇内全部电池模组均已达到相同状态，比如实现soc均衡，则可以停止对于此电池簇的电池模组接入调整。而且，由于该方案不需要将soc较多的电池模组的能量以热量的形式耗散掉，因此不会造成能量的浪费。另外，传统储能系统中，其电池模组不论采用主动均衡还是被动均衡，其均衡电流均为毫安级，而且均衡速度比较慢、均衡时间比较常。但本实施例中的储能系统，通过上述过程，可以将均衡速度提高10倍或以上。
94.实际应用中，在电池簇中有任一电池模组切入或切出时，功率变换器102直流侧的母线电容上的电压不能突变，因此会使得电池簇的电压和母线电容上的电压之间存在一个电池模组的压差；如果直接切入或切出，则会造成此电池簇的电流路径上出现电压尖峰，使得电流路径上部分器件承受较大电压/电流应力，影响安全性。因此，通过缓冲电路吸收电池模组切入或切出系统时的能量冲击；进而，在任一电池模组切入或切出时，能够确保相应电池簇中电流路径上的各器件不会承受较大的电压/电流应力，提高安全性。
95.实际应用中，该电池模组内部，缓冲电路的个数可以为2个，分别为与主回路通断控制电路201并联连接的主回路缓冲电路204，以及，与旁路通断控制电路202并联连接的旁路缓冲电路203，如图1a所示。其中，主回路缓冲电路204用于吸收电池模组切入系统时的能量冲击，而旁路缓冲电路203用于吸收电池模组切出系统时的能量冲击。或者，缓冲电路的个数也可以为1个，即仅包括图1a中所示的主回路缓冲电路204和旁路缓冲电路203中的任意一个；具体的，若该电池模组内仅包括主回路缓冲电路204，则该电池模组能够通过主回路缓冲电路204实现自身切入系统时的能量冲击吸收，如图1b所示；而当其需要切出系统时，还需借助系统的母线缓冲电路103来吸收相应的能量冲击；若该电池模组内仅包括旁路缓冲电路203，则该电池模组能够通过旁路缓冲电路203实现自身切出系统时的能量冲击吸收，而当其需要切入系统时，还需借助系统的母线缓冲电路103来吸收相应的能量冲击，如图1c所示；具体请参见下面对于储能系统的介绍实施例。
96.并且，具体的，如图2中所示，主回路缓冲电路204和旁路缓冲电路203，均包括：串联连接的缓冲器件和可控开关。其中，缓冲器件可以为电阻，且电阻的个数不限，可以是一个，也可以是两个或更多个电阻的串并联形式；当然也可以为其他能够吸收能量冲击的器件，比如电感或电容等，视其具体应用环境而定即可，均在本技术的保护范围内。
97.主回路缓冲电路204包括：串联连接的缓冲器件r2和可控开关(如图1a中所示的k4
‑
1、k4
‑
2、k4
‑3…
k4
‑
n)；旁路缓冲电路203包括：串联连接的缓冲器件r1和可控开关(如图2中所示的k3
‑
1、k3
‑
2、k3
‑3…
k3
‑
n)。
98.而且，在电池模组进行切出操作时，可控开关k3
‑
n处于闭合状态，吸收能量冲击；切出操作完成后，系统能量恢复稳定，电池簇的电压ub与相应母线电容c1的电压uc之间的电压差小于一定的阈值，可控开关k3
‑
n处于断开状态。在电池模组进行切入操作时，可控开关k4
‑
n处于闭合状态，吸收能量冲击；切入操作完成后，系统能量恢复稳定，ub与uc之间的电压差小于一定的阈值，可控开关k4
‑
n处于断开状态。
99.另外，在上述实施例的基础之上，如图2所示，该主回路通断控制电路201和旁路通断控制电路202，可以均包括：单一通路的双向开关，比如继电器。
100.其中，主回路通断控制电路201中的双向开关(如图2中所示的k1
‑
1、k1
‑
2、k1
‑3…
k1
‑
n)，受控闭合以实现对电池本体的充电或放电。旁路通断控制电路202中的双向开关(如图2中所示的k2
‑
1、k2
‑
2、k2
‑3…
k2
‑
n)，受控闭合以实现对电池本体的充电旁路或放电旁路。
101.值得说明的是，当控制主回路通断控制电路201和旁路通断控制电路202中任意一个由通路切换为断路时，由于控制信号难免会有所延迟，实际应用中会存在其与串接的缓冲电路均为通路的情况，进而会将相应电池本体短路，对电池本体的安全性造成威胁；所以，对于某个通断控制电路进行断开控制时，可以在断开控制之后延迟一定时间，再控制其所串接的缓冲电路切换为通路，也即进行带死区的控制。
102.实际应用中，如图2所示，该电池模组内通常还包括：bmu(battery management unit，电池管理单元)，用于监控电池本体的参数，比如电压、电流等；并用于控制主回路通断控制电路201、旁路通断控制电路202、主回路缓冲电路204和旁路缓冲电路203的通断；同时，还负责实现与外部之间的通信连接，比如与其他bmu或者其所属电池簇的cmu(cell monitor unit，电池簇管理单元)之间的通信连接。
103.本发明另一实施例还提供了一种储能系统，其如图1a至图2所示，包括：控制单元、至少一个电池簇及至少一个功率变换器102；其中：
104.电池簇中包括多个如上述任一实施例所述的电池模组(如图1a至图2中所示的pack1、pack2、pack3
…
packn)，各电池模组串联连接，且串联连接后的两端用于连接相应功率变换器102的直流母线。
105.实际应用中，各电池簇与相应功率变换器102之间可以设置有一个开关盒103，该开关盒103内部设置有主回路开关s1和s2，进而实现电池簇与功率变换器102之间的通断控制。
106.并且，该直流母线的正负极之间设置有母线电容c1，该母线电容c1可以是功率变换器102直流侧的支撑电容，也可以是独立于功率变换器102的额外电容，该额外电容可以设置于该开关盒103中(如图2中所示)；视其具体的应用环境而定即可，均在本技术的保护范围内。
107.为了实现对于电池模组切入或切出系统时的能量冲击吸收，该各个电池簇的具体设置可以为以下任意一种：
108.(1)如图1a所示，各个电池模组中均包括两个缓冲电路：主回路缓冲电路204和旁路缓冲电路203。
109.(2)如图1b所示，各个电池模组中仅包括一个缓冲电路：主回路缓冲电路204；且电池簇与功率变换器之间还设置有至少一个母线缓冲电路103。
110.(3)如图1b所示，各个电池模组中仅包括一个缓冲电路：旁路缓冲电路203；且电池簇与功率变换器之间还设置有至少一个母线缓冲电路。
111.对于(2)和(3)两种情况，该母线缓冲电路103可以设置于直流母线上，比如图中所示的电池簇与开关盒102之间；或者，该母线缓冲电路103也可以与母线电容c1串联连接于直流母线的正负极之间(未进行图示)，也即设置于开关盒102内正负极传输支路之间母线电容c1的任意一端。视其具体应用环境而定即可，均在本技术的保护范围内。
112.并且，如图1b和图1c中所示，该母线缓冲电路103具体包括：并联连接的母线可控开关s3及母线缓冲器件。若电池模组中无主回路缓冲电路，则母线可控开关s3在相应电池
簇中存在电池模组进行切入时处于断开状态；若电池模组中无旁路缓冲电路，则母线可控开关s3在相应电池簇中存在电池模组进行切出时处于断开状态；相应电池簇的电压与母线电容之间的压差小于预设差值时，母线可控开关s3处于闭合状态。实际应用中，该母线可控开关s3与开关盒中相应支路上的主回路开关s1，可以是图中所示的两个不同的开关，也可以是同一个开关，也即，实际应用中可以复用该主回路开关s1来实现该母线可控开关s3；视其具体应用环境而定即可，均在本技术的保护范围内。
113.实际应用中，该母线缓冲器件具体可以为电阻r，也可以为电感l，但是实际情况中单独电感l的应用会出现磁饱和现象，所以一般会采用电阻r配合电感l并联使用(如图1b和图1c中所示)，视其具体应用环境而定即可，均在本技术的保护范围内。
114.值得说明的是，该储能系统内部，可以包括多个图1a至图1c所示的结构，其中，各个功率变换器102可以为dcac变换器，dcac变换器的交流侧接电网和/或负载；各个功率变换器102也可以为dcdc变换器，各dcdc变换器可以汇流至光伏发电系统的逆变单元直流侧，也可以通过该储能系统内配备的dcac变换器实现与电网和/或负载的连接。
115.无论采用何种结构，该储能系统内部的控制单元，均能够控制各电池模组在满足相应预设条件时将自身切入或切出相应电池簇。
116.实际应用中，该控制单元可以为bms(batterymanagementsystem，电池管理系统)，该bms具体包括：smu(batterysystemmanagementunit，系统电池管理单元)、各个电池簇的cmu和设置于各个电池模组内部的bmu。
117.smu、cmu和bmu逐级通信连接；cmu与功率变换器102通信连接。如图1a所示，每个电池簇内，各bmu与cmu手拉手通信连接，实际应用中并不仅限于此，只要各个bmu均能够与相应cmu进行通信，各个cmu均能够与smu进行通信即可。cmu控制各个bmu来实时的调整接入相应电池簇的电池模组，将各电池簇内全部电池模组均通过上述实施例提供的原理达到相同状态。
118.实际应用中，开关盒103内的主回路开关s1和s2受控于相应电池簇的cmu。进而，一个电池簇可以通过其cmu实现参数监控、电池模组切入切出控制、缓冲控制、是否投入运行控制以及充放电模式控制等等。并且，cmu可以设置于开关盒103内，但并不仅限于此。
119.本发明另一实施例还提供了一种储能系统的控制方法，其应用于如上述任一实施例所述的储能系统中的控制单元该储能系统的具体结构及原理可以参见上述实施例，不再一一赘述。
120.如图3所示，该控制方法包括：
121.s101、判断储能系统相应电池簇中各电池模组是否满足相应预设条件。
122.该预设条件可以是切出预设条件或切入预设条件。
123.该切出预设条件可以为以下任意一种：(1)电池簇充电时，相应电池模组的运行参数达到预设上限值的第一切出预设条件；也即某一电池满足先充满，则满足该第一切出预设条件。(2)电池簇放电时，相应电池模组的运行参数达到预设下限值的第二切出预设条件；也即某一电池满足先放空，则满足该第二切出预设条件。(3)相应电池模组出现异常或故障时的第三切出预设条件；也即，某一电池模组出现故障或需要更换新电池模组时，则满足该第三切出预设条件。其中，该运行参数可以是：电压、soc、soh(state of health，电池健康度)或者平均温度等，此处不做具体限定，视其应用环境而定即可，均在本技术的保护
范围内。
124.而当改变充满或放空的设定参数时，或故障电池模组已修好，或新电池模组需要投入运行，则满足该切入预设条件；或者当电池簇需要调整运行模式时，比如从充电模式到放电模式，或从放电模式到充电模式，也可以先将全部电池模组调整为相同状态，也可将其视为满足该切入预设条件；视其具体应用环境而定即可，均在本技术的保护范围内。
125.若存在任一电池模组满足相应预设条件，则执行步骤s102。
126.s102、控制相应电池模组切入或切出电池簇；并控制电池模组中的主回路缓冲电路或旁路缓冲电路吸收电池模组切入或切出时的能量冲击。
127.如图1a中所示，各个电池模组中均包括：主回路通断控制电路、旁路通断控制电路、主回路缓冲电路和旁路缓冲电路；主回路通断控制电路和旁路通断控制电路内均为单路双向开关，则：切出某一电池模组时，需要先控制主回路通断控制电路中的双向开关关断，同时或延迟一定时间控制旁路缓冲电路中的可控开关闭合、进行能量冲击的吸收。而切入某一电池模组时，需要先控制旁路通断控制电路中的双向开关断开，同时或延迟一定时间控制主回路缓冲电路中的可控开关闭合、进行电压尖峰的吸收。
128.如图1b中所示，各个电池模组中均包括：主回路通断控制电路、旁路通断控制电路和主回路缓冲电路；电池簇与功率变换器之间还设置有母线缓冲电路；主回路通断控制电路和旁路通断控制电路内均为单路双向开关，则：切出某一电池模组时，需要先控制相应主回路通断控制电路中的双向开关关断，同时或延迟一定时间控制母线缓冲电路中的母线可控开关断开、以备吸收能量冲击，再控制相应旁路通断控制电路中的双向开关导通。而切入某一电池模组时，需要先控制旁路通断控制电路中的双向开关断开，同时或延迟一定时间控制主回路缓冲电路中的可控开关闭合、进行电压尖峰的吸收。
129.如图1c中所示，各个电池模组中均包括：主回路通断控制电路、旁路通断控制电路和旁路缓冲电路；电池簇与功率变换器之间还设置有母线缓冲电路；主回路通断控制电路和旁路通断控制电路内均为单路双向开关，则：切出某一电池模组时，需要先控制主回路通断控制电路中的双向开关关断，同时或延迟一定时间控制旁路缓冲电路中的可控开关闭合、进行能量冲击的吸收。而切入某一电池模组时，需要先控制相应旁路通断控制电路中的双向开关断开，同时或延迟一定时间控制母线缓冲电路中的母线可控开关断开、以备吸收能量冲击，再控制主回路缓冲电路中的可控开关闭合。
130.采用本实施例提供的控制方法，在电池模组切出或切入时，通过合理控制相应电池模组内开关阵列的切换及缓冲电路的投入，可有效抑制主开关器件上可能出现的开关电压/电流尖峰，吸收电压突变带来的能量冲击。
131.实际应用中，参见图3，该控制方法在执行完步骤s102之后，还可以进一步执行步骤s103。
132.s103、判断电池簇与相应母线电容之间的电压差是否处于预设电压范围内。
133.如图1a至图1c中所示，若电池簇的电压ub与相应母线电容的电压uc之间的电压差未处于预设电压范围内，则持续缓冲电路对能量冲击的吸收。若该电压差处于预设电压范围内，则执行步骤s104。
134.s104、停止吸收能量冲击，完成切入或切出操作。
135.对于图1a所示的结构，当该预设条件为任一切出预设条件时，步骤s104包括：控制
相应旁路通断控制电路中的双向开关闭合，之后，可以控制相应旁路缓冲电路中的可控开关断开，也可以在旁路通断控制电路中的双向开关下次断开前，再控制该旁路缓冲电路中的可控开关断开，至少要在主回路通断控制电路中的双向开关闭合前控制该旁路缓冲电路中的可控开关断开。而当该预设条件为切入预设条件时，步骤s104包括：控制相应主回路通断控制电路中的双向开关闭合，之后，可以控制相应主回路缓冲电路中的可控开关断开，也可以在主回路通断控制电路中的双向开关下次断开前，再控制该主回路缓冲电路中的可控开关断开，至少要在旁路通断控制电路中的双向开关闭合前控制该主回路缓冲电路中的可控开关断开。
136.假设图1a中的第n个电池模组packn进行切出操作，则通过步骤s102使其k1
‑
n断开、k3
‑
n闭合后，当母线电容c1上的电压uc逐渐与电池簇的电压ub平衡之后，直流母线上基本不再有电流，电阻r1两端的压差非常小，此时可以闭合k2
‑
n，不会导致电弧出现；而且k2
‑
n闭合后能够将r1旁路掉，进而停止吸收能量冲击；另外，实际应用中，可以在闭合k2
‑
n之后再断开k3
‑
n，当然也可以在闭合k2
‑
n的同时断开k3
‑
n；进而完成切出操作。切入操作同理，不再赘述。
137.对于图1b所示的结构，当该预设条件为任一切出预设条件时，步骤s104包括：控制母线可控开关s3闭合，旁路掉母线缓冲器件；当该预设条件为切入预设条件时，步骤s104包括：控制相应主回路通断控制电路中的双向开关闭合，之后，再适时控制相应主回路缓冲电路中的可控开关断开。
138.对于图1c所示的结构，当该预设条件为任一切出预设条件时，步骤s104包括：控制相应旁路通断控制电路中的双向开关闭合，之后，再适时控制相应旁路缓冲电路中的可控开关断开；当该预设条件为切入预设条件时，步骤s104包括：控制母线可控开关s3闭合，旁路掉母线缓冲器件。
139.需要说明的是，电池模组需要切入或切出时，相应开关动作前后，其两端的电压需要避免发生突变，以免出现电弧，所以需要通过上述过程来等待ub与uc基本相等；但是如果功率变换器一直处于工作状态，则会导致其与电池簇之间的直流母线上始终存在电流，则相应缓冲电路并联的双向开关(比如k2
‑
n)闭合时，由于该缓冲电路中缓冲器件(比如r1)两端存在不小的压差，所以电池模组带载进行相应操作时，仍有可能会导致相应开关在动作时产生电弧，存在拉弧危险；因此，参见图4，该控制方法在步骤s101之后，若存在任一电池模组满足相应预设条件，则应当先执行步骤s111，以将直流母线上的电流限制于预设范围内，比如零附近的一定范围内，甚至是零，再执行步骤s102。
140.s111、将储能系统中相应功率变换器的直流母线上的电流限制于预设电流范围内。
141.实际应用中，该步骤s111可以具体包括：
142.(1)控制相应功率变换器的直流母线上的电流下降至预设电流范围内。
143.(2)控制相应功率变换器进行封波操作；则储能系统在充/放电时，可能发生的切入切出动作，均无需断开关盒里的主回路开关。当然，实际应用中，也可以直接控制相应主回路开关断开。视其具体的应用环境而定即可，均在本技术的保护范围内。
144.在上述任一实施例的基础上，优选的，如图5所示(以在图4的基础上为例进行展示)，该控制方法在步骤s104之后，还包括：
145.s105、更新相应电池簇的参数，并控制相应功率变换器正常运行。
146.重复执行s101至s105，直至各电池簇中的电池模组均满足相应预设条件。
147.比如充放电场景下，每次切出一个电池模组，均可以对电池簇中电池模组的接入数量、电池模组电压及系统电压等进行更新，以便继续进行充放电及其他电池模组的逐一切出。当各个电池模组的soc达到一致之后，若接收到关机指令，则该电池系统可以关机、停止运行。其他情况类似，不再赘述。
148.另外，该控制方法也可以如图6所示，即在步骤s101之前，还包括：
149.s201、开机自检，并在自检结果为正常时，控制电池簇与相应功率变换器之间为通路。
150.s202、检测电池簇的参数，设定运行参数的参考范围；并控制各电池模组中的全部开关均断开。
151.s203、控制各电池模组中的主回路通断控制电路切换为通路，并控制相应功率变换器正常运行。
152.该功率变换器正常运行时，其运行模式为：充电模式或放电模式。
153.值得说明的是，当该控制单元具体为bms时，该控制方法具体可以由其中的任意一级管理单元来实现，下面结合图2所示的结构，以cmu来执行该控制方法为例进行具体说明：
154.系统开机并通过cmu和bmu进行系统自检：检测电池模组的接入数量n、电池模组电压(如图中所示的vmod_1、vmod_2、vmod_3
…
vmod_n)以及系统电压vsys，断开所有电池模组内的全部开关(比如packn中的k1
‑
n、k2
‑
n、k3
‑
n、k4
‑
n)；其中，根据电池模组电压vmod_n可以得知电池模组的soc状态。当各电池模组的状态正常时，cmu闭合主回路开关s1、s2。
155.cmu下发开机指令，控制各个bmu闭合主回路通断控制电路201中的双向开关(比如packn中的k1
‑
n)，其他开关关断。
156.然后cmu根据电压和soc的关系ocv_soc校准获取各电池模组的soc信息，并向功率变换器102下发充电或放电限制电流icn。
157.(1)正常充电过程中，随着电池模组电压的升高，当第m个电池模组packm首先达到预设上限值vmodmax或设定的高soc阈值时，由于其它电池模组的电压均小于该预设上限值vmodmax，此时需要将第m个电池模组packm进行旁路，也即切出主功率回路的操作，而对其余未满电的模组继续进行充电。
158.充电过程中，第m个电池模组packm的切出控制逻辑为：
159.先将功率变换器102的充电电流将至零并对功率变换器102进行封波操作，然后通过第m个电池模组packm的bmu，控制旁路缓冲电路203中的可控开关k3
‑
m闭合，将缓冲器件接入主回路，在此同时控制主回路通断控制电路201中的双向开关k1
‑
m断开，由于电池簇的电压ub比母线电容c1上的电压uc少一个电池模组的电压，所以电阻r1可以用来吸收k1
‑
m断开时产生的能量冲击。缓冲电路作用后，当电阻r1前后的电压差，即ub和uc的电压差，小于一定的阈值后，再通过bmu闭合k2
‑
m，旁路切出电池模组和缓冲电路，断开k3
‑
m，电池模组切出主功率回路完成。
160.切除完成后，功率变换器102继续给剩余的n
‑
1个电池模组充电。cmu更新模组的接入数量n、电池模组电压等参数，通过功率变换器102继续对余下电池模组进行充电，同样的控制逻辑，直至全部电池模组均达到预设上限值vmodmax或设定的soc高阈值。
161.(2)正常放电过程中，随着电池模组电压的降低，当第m个电池模组packm首先达到预设下限值vmodmin或设定的soc低阈值时，由于其它电池模组的电压均大于该预设下限值vmodmin，此时需要将第m个电池模组packm进行旁路，也即切出主功率回路的操作，而对其余未放空的模组继续进行放电。
162.放电过程中，第m个电池模组packm的模组切出控制逻辑为：
163.先将功率变换器102的充电电流将至零并对功率变换器102进行封波操作，然后通过电池模组packm的bmu，控制旁路缓冲电路203中的可控开关k3
‑
m闭合，将缓冲器件接入主回路，在此同时控制主回路通断控制电路201中的双向开关k1
‑
m断开，由于电池簇的电压ub比母线电容上的电压uc少一个电池模组的电压，所以电阻r1可以用来吸收k1
‑
m断开时产生的能量冲击。缓冲电路作用后，当电阻r1前后的电压差，即ub和uc的电压差，小于一定的阈值后，再通过bmu闭合k2
‑
m，旁路切出电池模组和缓冲电路，断开k3
‑
m，电池模组切出主功率回路完成。
164.切除完成后，功率变换器102继续给剩余的n
‑
1个电池模组放电。cmu更新模组的接入数量n、电池模组电压等参数，通过功率变换器102继续对余下电池进行放电，同样的控制逻辑，直至全部电池模组均达到预设下限值vmodmin或设定的soc低阈值。
165.(3)故障模组切出控制逻辑：当系统判断某一个电池模组异常或故障、需要切出时，则执行电池模组切出操作。
166.异常或故障时，第m个电池模组packm的模组切出控制逻辑为：
167.先将功率变换器102的充电电流将至零并对功率变换器102进行封波操作，然后通过电池模组packm的bmu，控制旁路缓冲电路203中的可控开关k3
‑
m闭合，将缓冲器件接入主回路，在此同时控制主回路通断控制电路201中的双向开关k1
‑
m断开，由于电池簇的电压ub比母线电容上的电压uc少一个电池模组的电压，所以电阻r1可以用来吸收k1
‑
m断开时产生的能量冲击。缓冲电路作用后，当电阻r1前后的电压差，即ub和uc的电压差，小于一定的阈值后，再通过bmu闭合k2
‑
m，旁路切出电池模组和缓冲电路，断开k3
‑
m，电池模组切出主功率回路完成。
168.若储能系统仍需运行，再按照运行模式，控制功率变换器102继续对剩余的n
‑
1个电池模组进行充电或放电。
169.(4)增补模组切入控制逻辑：当系统判断某一个电池模组需要切入系统时，则执行电池模组切入操作。
170.第m个电池模组packm切入控制逻辑如下：
171.先将功率变换器102的充电电流将至零并对功率变换器102进行封波操作，切入前电池模组packm的k2
‑
m为闭合，所以通过相应bmu，控制k4
‑
m闭合，然后控制k2
‑
m断开，由于电池簇的电压ub比母线电容上的电压uc度一个电池模组的电压，所以电阻r2可以用来吸收k2
‑
m断开时产生的能量冲击。缓冲电路作用后，当电阻r2前后的电压差，即ub和uc的电压差，小于一定的阈值后，再通过bmu闭合k1
‑
m，旁路切出电池模组和缓冲电路，断开k4
‑
m，电池模组切入主功率回路完成。
172.切入完成后，cmu更新模组的接入数量n、电池模组电压等参数，通过功率变换器102继续对所有电池模组进行充放电，同样的控制逻辑，可以恢复系统中所有的被旁路的电池模组。
173.由上述内容可知，图1a所示的结构设置下，无需断开开关盒内主回路开关，当某电池模组在充满/放空/故障、或增补模组时，可以通过其开关阵列切出/切入电池簇的主功率回路，并结合缓冲电路，进而实现电池模组快速无冲击的切出或切入主功率回路也即，其切入切出动作在相应模组中控制完成，不需要不同单元来回切换，简化控制，缩短切出或切入模组的时间，也即缩短系统待机时间。
174.而且，在该储能系统的应用当中，其电池模组的soc计算是系统控制的基础；本实施例采用集中式或分散式soc状态评估方案，对每一个电池模组的soc进行单独计算。每一个电池模组均可根据自身的soc状态进行独立控制，解决了传统算法当中某一模组soc充满或放空后，所有模组均强行校成soc一致的问题。
175.另外，传统电池模组由于生产厂家不同，生产批次、电芯一致性问题等原因，在进行系统扩容或模组更换时，需要进行复杂的补电操作，以使得待更换电池模组的soc与系统soc保持一致，然后再进行更换，运维过程操作繁琐复杂，且无法解决新旧电池模组的木桶效应问题。而本实施例提供的控制方法，将各电池模组独立控制，解决了扩容或更换补电操作问题，能够做到电池模组的即换即用。
176.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
177.专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
178.对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。