一种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储能系统，包括：控制单元、至少一个电池簇、至少一个缓冲电路及至少一个功率变换器；其中：
8.所述电池簇中包括多个串联连接的电池模组，各所述电池模组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；
9.所述直流母线的正负极之间设置有母线电容；
10.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；
11.所述缓冲电路受控于所述控制单元，用于吸收相应所述电池簇中任一所述电池模组切入或切出时所造成的电压尖峰。
12.可选的，所述缓冲电路包括：并联连接的可控开关及缓冲器件；
13.在相应所述电池簇中存在所述电池模组进行切入或切出时，所述可控开关处于断开状态；
14.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，所述可控开关处于闭合状态。
15.可选的，所述缓冲器件包括：电阻，或者，并联连接的电阻和电感。
16.可选的，所述缓冲电路设置于所述直流母线上，或者，所述缓冲电路与所述母线电容串联连接于所述直流母线的正负极之间。
17.可选的，所述电池模组内还包括：电池本体、主回路通断控制电路和旁路通断控制电路；其中：
18.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；
19.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。
20.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内，均包括：双路单向开关组；所述双路单向开关组包括：充电开关和放电开关；所述控制单元控制所述主回路通断控制电路中的所述充电开关实现对相应所述电池本体的充电，控制所述主回路通断控制电路中的所述放电开关实现对相应所述电池本体的放电，控制所述旁路通断控制电路中的所述充电开关实现对相应所述电池本体的充电旁路，控制所述主旁路通断控制电路中的所述放电开关实现对相应所述电池本体的放电旁路；
21.或者，
22.所述主回路通断控制电路和所述旁路通断控制电路内，均包括：单一通路的双向开关；且所述控制单元控制所述主回路通断控制电路中的所述双向开关实现对相应所述电池本体的充电或放电，控制所述旁路通断控制电路中的所述双向开关实现对相应所述电池本体的充电旁路或放电旁路。
23.可选的，所述充电开关包括：充电开关管及与所述充电开关管中体二极管反向串联的充电二极管；所述放电开关包括：放电开关管及与所述放电开关管中体二极管反向串联的放电二极管；所述充电开关与所述放电开关反向并联；
24.或者，
25.所述充电开关包括充电开关管，所述放电开关包括放电开关管；所述充电开关管和所述放电开关管均带体二极管，且两者反向串联。
26.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。
27.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电池管理单元bmu；
28.所述smu、所述cmu和所述bmu逐级通信连接；
29.所述缓冲电路受控于相应所述电池簇的所述cmu；
30.所述cmu与所述功率变换器通信连接。
31.可选的，所述功率变换器为dcac变换器；或者，
32.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。
33.本发明第二方面还提供了一种储能系统的控制方法，应用于如上述第一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：
34.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；
35.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；
36.s102、控制相应所述电池模组切入或切出所述电池簇；同时，控制所述储能系统中相应缓冲电路吸收相应所述电池模组切入或切出时所造成的电压尖峰；
37.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；
38.若所述电压差处于所述预设电压范围内，则执行步骤s104；
39.s104、控制所述缓冲电路停止吸收电压尖峰。
40.可选的，所述预设条件为切出预设条件或切入预设条件；所述缓冲电路包括：并联连接的可控开关及缓冲器件；且所述电池模组内的主回路通断控制电路和旁路通断控制电
路内，均包括：单一通路的双向开关；则：
41.所述预设条件为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中的双向开关关断，同时控制所述可控开关断开；再控制相应所述旁路通断控制电路中的双向开关导通；
42.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中的双向开关关断，同时控制所述可控开关断开；再控制相应所述主回路通断控制电路中的双向开关导通。
43.可选的，所述预设条件为切出预设条件或切入预设条件；所述缓冲电路包括：并联连接的可控开关及缓冲器件；且所述电池模组内的主回路通断控制电路和旁路通断控制电路内均包括双路单向开关组；则：
44.所述预设条件为所述切出预设条件时，步骤s102包括：控制相应所述旁路通断控制电路导通，同时控制所述可控开关断开；
45.所述预设条件为所述切入预设条件时，步骤s102包括：控制相应所述主回路通断控制电路导通；然后控制相应所述旁路通断控制电路关断，同时控制所述可控开关断开。
46.可选的，所述预设条件为所述切出预设条件时，步骤s102中，在控制相应所述旁路通断控制电路导通，同时控制所述可控开关断开之后，还包括：控制相应所述主回路通断控制电路关断。
47.可选的，所述切出预设条件为以下任意一种：
48.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；
49.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；
50.所述电池簇充电时，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；
51.所述电池簇放电时，相应所述电池模组出现异常或故障时的第四切出预设条件；
52.所述切入预设条件为以下任意一种：
53.需要从充电旁路状态恢复至充电状态的第一切入预设条件；
54.需要从放电旁路状态恢复至放电状态的第二切入预设条件。
55.可选的，所述电池模组内的主回路通断控制电路和旁路通断控制电路均包括：充电开关管和放电开关管，则：
56.所述预设条件为所述第一切出预设条件或所述第三切出预设条件时，步骤s102中，控制相应所述旁路通断控制电路导通，同时控制所述可控开关断开，包括：控制相应所述旁路通断控制电路中的充电开关管导通，同时控制所述可控开关断开；
57.所述预设条件为所述第二切出预设条件或所述第四切出预设条件时，步骤s102中，控制相应所述旁路通断控制电路导通，同时控制所述可控开关断开，包括：控制相应所述旁路通断控制电路中的放电开关管导通，同时控制所述可控开关断开；
58.所述预设条件为所述第一切入预设条件时，步骤s102包括：控制相应所述主回路通断控制电路中的充电开关管导通；然后控制相应所述旁路通断控制电路中的充电开关管关断，同时控制所述可控开关断开；
59.所述预设条件为所述第二切入预设条件时，步骤s102包括：控制相应所述主回路
通断控制电路中的放电开关管导通；然后控制相应所述旁路通断控制电路中的放电开关管关断，同时控制所述可控开关断开。
60.可选的，所述预设条件为所述第一切出预设条件或所述第三切出预设条件时，步骤s102中，在控制相应所述旁路通断控制电路中的充电开关管导通，同时控制所述可控开关断开之后，还包括：控制相应所述主回路通断控制电路中的充电开关管关断；
61.所述预设条件为所述第二切出预设条件或所述第四切出预设条件时，步骤s102中，在控制相应所述旁路通断控制电路中的放电开关管导通，同时控制所述可控开关断开之后，还包括：控制相应所述主回路通断控制电路中的放电开关管关断。
62.可选的，所述运行参数包括：电压、soc、soh或者平均温度。
63.可选的，步骤s104包括：控制所述可控开关闭合。
64.可选的，在步骤s104之后，还包括：
65.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；
66.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。
67.可选的，所述缓冲器件中无电感时，在步骤s102之前，还包括：
68.s201、将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。
69.可选的，步骤s201包括：
70.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；
71.控制相应所述功率变换器进行封波操作。
72.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时，步骤s201包括：
73.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；
74.控制相应所述主回路开关断开。
75.可选的，在步骤s101之前，还包括：
76.s301、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，并控制所述缓冲电路处于不吸收电压尖峰的状态；
77.s302、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；
78.s303、控制各所述电池模组按照运行模式投入到所述电池簇中，并控制相应所述功率变换器正常运行。
79.可选的，所述运行模式为：充电模式或放电模式；
80.所述电池模组内的主回路通断控制电路和旁路通断控制电路内均包括：充电开关管和放电开关管，则：
81.所述运行模式为所述充电模式时，控制各所述电池模组按照运行模式投入到所述电池簇中，包括：控制各所述主回路通断控制电路中的充电开关管导通；
82.所述运行模式为所述放电模式时，控制各所述电池模组按照运行模式投入到所述电池簇中，包括：控制各所述主回路通断控制电路中的放电开关管导通。
83.本发明提供的储能系统，其控制单元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，以实时调整电池簇内当前接入的电池模组，进而能够使各
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，该储能系统中设置有至少一个缓冲电路，能够吸收相应电池簇中任一电池模组切入或切出时所造成的电压尖峰，也即吸收电压突变带来的能量冲击，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1和图2分别为本发明实施例提供的储能系统的两种结构示意图；
86.图3和图4分别为本发明实施例提供的电池模组的另外两种结构示意图；
87.图5至图8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
88.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。
89.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。
90.本发明提供一种储能系统，以在实现电池模组soc均衡的同时避免能量浪费。
91.参见图1，该储能系统包括：控制单元(图中未展示)、至少一个电池簇、至少一个缓冲电路101及至少一个功率变换器102；其中：
92.电池簇中包括多个串联连接的电池模组(如图1中所示的pack1、pack2、pack3
…
packn)，各电池模组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；直流母线的正负极之间设置有母线电容c1。
93.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内部设置有该母线电容c1以及主电路开关s1和s2，进而实现电池簇与功率变换器102之间的通断控制。
94.值得说明的是，该储能系统内部，可以包括多个图1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。
95.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；具体的，某一电池簇内，若一个电池模组满
足切出预设条件，比如已充满、已放空或出现异常或故障灯情况，则控制单元将控制该电池模组切出此电池簇；而若存在电池模组满足切入预设条件，比如全部电池模组均已充满或均已放空，则之前被切出的电池模组需要再被切入此电池簇，以实现后续的统一操作，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，则控制单元将控制该电池模组切入此电池簇。也即，控制单元能够实时的调整接入此电池簇的电池模组，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。
96.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c1上的电压不能突变，因此会使得电池簇的电压和母线电容c1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，通过控制单元在任一电池簇中有电池模组切入或切出时，控制相应缓冲电路101吸收该电压尖峰，确保此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。
97.具体的，参见图1中所示，该缓冲电路101包括：并联连接的可控开关s3及缓冲器件。在相应电池簇中存在电池模组进行切入或切出时，可控开关s3处于断开状态，使该缓冲器件投入应用、吸收电压尖峰；相应电池簇的电压与母线电容c1之间的压差小于预设差值时，可控开关s3处于闭合状态，使该缓冲器件被旁路、停止吸收电压尖峰。
98.实际应用中，当电池簇的电压发生变化时，其所接直流母线上的电压随之发生快速变化，而母线电容c1上的电压不能突变，所以该缓冲电路101只要能够缓冲直流母线与母线电容c1之间的压差即可；因此，该缓冲电路101可以设置于直流母线上的任意位置，比如图1中所示的电池簇与开关盒103之间的直流母线上，也可以设置于开关盒103与功率变换器102之间的直流母线上，还可以设置于开关盒103内的直流母线(正负极传输支路)上。或者，该缓冲电路101也可以与母线电容c1串联连接于直流母线的正负极之间，也即设置于开关盒103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。
99.如图1所示，该缓冲器件具体包括：并联连接的电阻r和电感l；因该电感l的存在，其两端电压发生突变时，能够吸收相应的电压尖峰；因此，当有电池模组切入或切出时，相应的操作不会导致电弧产生；相应电池簇可以带载进行电池模组的切入或切出，即保持直流母线上的电流为正常运行状态下的大小，对相应电池模组进行切入或切出操作。并且，当可控开关s3闭合后，该电阻r能够为电感l释放能量。
100.实际应用中，该缓冲器件内也可以仅包括电阻r，该电阻r仍然能够吸收电池模组切入或切出时的电压尖峰；但此时，若有任意电池模组需要切入或切出，则动作前后，相应开关两端的电压将会发生突变，容易出现电弧；因此，较佳的，可以先将直流母线上的电流限制于预设范围内，比如零，再对相应电池模组进行切入或切出操作，以避免电弧产生。
101.实际应用中，该储能系统的控制单元可以是任意形式，比如图2中所示的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(cell monitor unit，电池簇管理单元)和设置于各个电池模组内部的bmu(battery management unit，电池管理单元)；
102.smu、cmu和bmu逐级通信连接；如图2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。
103.缓冲电路101受控于相应电池簇的cmu。实际应用中，开关盒103内的主回路开关s1和s2也受控于相应电池簇的cmu。另外，相应功率变换器102也可与同一电池簇的cmu通信连接。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和母线电容c1可以均设置于开关盒103内(如图2中所示)，当然cmu也可以选择独立设置于开关盒103之外，另外，实际应用中也可以由功率变换器102电池侧的支撑电容来实现该母线电容c1，并不一定必须额外设置；视其具体的应用环境而定即可，均在本技术的保护范围内。
104.实际应用中，参见图1或图2，各电池模组内主要包括：电池本体、主回路通断控制电路201和旁路通断控制电路202(因各电池模组结构相同，仅在第n个电池模组packn中进行展示)；其中：
105.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；而且，主回路通断控制电路201和旁路通断控制电路202，可以均受控于控制单元或者bmu。
106.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相应电池簇中。当需要切出某一电池模组时，直接由该控制单元，或者由cmu通过其bmu，控制旁路通断控制电路202为通路、主回路通断控制电路201为断路，同时控制单元或者cmu控制缓冲电路101中的可控开关s3处于断开状态。当需要切入某一电池模组时，直接由该控制单元，或者由cmu通过其bmu，重新控制旁路通断控制电路202为断路、主回路通断控制电路201为通路，同时控制单元或者cmu控制缓冲电路101中的可控开关s3处于断开状态。
107.需要说明的是，主回路通断控制电路201和旁路通断控制电路202内，可以均包括：单一通路的双向开关，如图1和图3中所示(图3中仅以第n个电池模组packn为例进行展示，其他电池模组中的结构相同)，比如继电器；此时，控制单元或者bmu通过控制主回路通断控制电路201中的双向开关，能够实现对相应电池本体的充电或放电，而通过控制旁路通断控制电路202中的双向开关，能够实现对相应电池本体的充电旁路或放电旁路。但是，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，实际应用中会存在两者均为通路的情况，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，对于两者进行通断控制时，需要进行带死区的控制，即先控制其中一个切换为断路，再控制另一个切换为通路，这就导致电池簇存在断路、无电流的情况，因此并非优选方案。
108.优选的，实际应用中，可以将主回路通断控制电路201和旁路通断控制电路202内
均设置为包括双路单向开关组，即主回路通断控制电路201和旁路通断控制电路202均设置为包括：充电开关和放电开关，使每个电池模组内均配备有相应的开关阵列。此时，控制单元或者bmu控制主回路通断控制电路201中的充电开关实现对相应电池本体的充电，控制主回路通断控制电路201中的放电开关实现对相应电池本体的放电，控制旁路通断控制电路202中的充电开关实现对相应电池本体的充电旁路，控制主旁路通断控制电路202中的放电开关实现对相应电池本体的放电旁路。
109.实际应用中，可以设置充电开关和放电开关反向并联，如图2中所示，主回路通断控制电路201内，充电开关包括：充电开关管(如图2中所示的k1
‑
1、k1
‑
2、k1
‑3…
k1
‑
n)和充电二极管，放电开关包括：放电开关管(如图2中所示的k4
‑
1、k4
‑
2、k4
‑3…
k4
‑
n)和放电二极管；旁路通断控制电路202内，充电开关包括：充电开关管(如图2中所示的k2
‑
1、k2
‑
2、k2
‑3…
k2
‑
n)和充电二极管，放电开关包括：放电开关管(如图2中所示的k3
‑
1、k3
‑
2、k3
‑3…
k3
‑
n)和放电二极管；各二极管分别与相应开关管中的体二极管反向串联连接。
110.或者，可以设置充电开关和放电开关反向串联，如图4中所示(图4中仅以第n个电池模组packn为例进行展示，其他电池模组中的结构相同)，此时，充电开关包括充电开关管，放电开关包括放电开关管，而且充电开关管和放电开关管均带体二极管，两者反向串联；进而使放电开关管中的体二极管与充电开关管构成电池簇充电方向的支路，并使充电开关管中的体二极管与放电开关管构成电池簇放电方向的支路。
111.不论采用图2和图4中所示哪种方式，主回路通断控制电路201和旁路通断控制电路202内，任一控制电路内的一种开关管闭合时，另一控制电路内，如图2中所示同种开关管所串联的二极管，或图4中所示另一种开关管的体二极管，均会自动实现反向截止，进而避免了对于相应电池本体的短路；因此，无需控制另一控制电路先切换为断路，能够实现无死区切换。
112.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。
113.如图5所示，该控制方法包括：
114.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。
115.该预设条件可以是切出预设条件或切入预设条件；比如，当同一电池簇内的某一电池模组先充满，或先放空，或出现故障，或需要更换新电池模组等，均满足该切出预设条件；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。
116.若存在任一电池模组满足相应预设条件，则执行步骤s102。
117.s102、控制相应电池模组切入或切出电池簇；同时，控制储能系统中相应缓冲电路吸收相应电池模组切入或切出时所造成的电压尖峰。
118.对于单路双向开关的情况，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，同时控制缓冲电路中的可控开关断开、进行电压尖峰的吸收；再控制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，同时控制可控开关断开、进行电压尖峰的吸收；再控制主回路通断控制电路中的双向开关导通。也即，需要进行有死区的通断控制，以避免对于电池本体的短路。
119.对于双路单向开关组的情况，切出某一电池模组时，可以先控制旁路通断控制电路导通，同时控制可控开关断开、进行电压尖峰的吸收；然后可以选择再控制主回路通断控制电路关断。而切入某一电池模组时，可以先控制主回路通断控制电路导通；然后控制旁路通断控制电路关断，同时控制可控开关断开、进行电压尖峰的吸收。也即，以其充电开关和放电开关的反向截止功能来避免对于电池本体的短路，因此，可以实现控制无死区，任何切入或切出操作都不会导致电池簇断流。
120.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。
121.若电压差未处于预设电压范围内，则持续缓冲电路对电压尖峰的吸收。若电压差处于预设电压范围内，则执行步骤s104。
122.s104、控制缓冲电路停止吸收电压尖峰。
123.当缓冲电路中缓冲器件两端的电压差，比如图2中电感l两端的电压差，处于预设电压范围内时，可以控制可控开关闭合，将缓冲器件旁路，避免图2中的电感l继续耗能，并通过电阻r释放电感l中的能量。
124.一种具体的实施例中，该预设条件可以为以下任意一种：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；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；电池簇充电时，相应电池模组出现异常或故障时的第三切出预设条件；电池簇放电时，相应电池模组出现异常或故障时的第四切出预设条件；需要从充电旁路状态恢复至充电状态的第一切入预设条件；需要从放电旁路状态恢复至放电状态的第二切入预设条件。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。
125.以电池模组内的主回路通断控制电路和旁路通断控制电路均包括双路单向开关组为例，此时：若预设条件为第一切出预设条件或第三切出预设条件，则步骤s102包括：控制相应旁路通断控制电路中的充电开关管导通，同时控制可控开关断开；之后，还可以再控制相应主回路通断控制电路中的充电开关管关断。若预设条件为第二切出预设条件或第四切出预设条件，则步骤s102包括：控制相应旁路通断控制电路中的放电开关管导通，同时控制可控开关断开；之后，还可以控制相应主回路通断控制电路中的放电开关管关断。若预设条件为第一切入预设条件，则步骤s102包括：控制相应主回路通断控制电路中的充电开关管导通；然后控制相应旁路通断控制电路中的充电开关管关断，同时控制可控开关断开。若预设条件为第二切入预设条件，则步骤s102包括：控制相应主回路通断控制电路中的放电开关管导通；然后控制相应旁路通断控制电路中的放电开关管关断，同时控制可控开关断开。
126.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。
127.而且，某电池模组在充满/放空/故障/增补时，通过其开关阵列的切出/切入操作
并结合缓冲电路的投入，可实现模组带电流无死区的切出或切入电池簇主功率回路。并且，储能系统在充/放电时，可能发生的切除电池模组的动作，均无需断开关盒里的主回路开关，实现无死区切换。
128.优选的，如图6所示，该控制方法在步骤s104之后，还包括：
129.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。
130.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。
131.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。
132.另外，该控制方法也可以如图7所示，即在步骤s101之前，还包括：
133.s301、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，并控制缓冲电路处于不吸收电压尖峰的状态。
134.s302、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。
135.s303、控制各电池模组按照运行模式投入到电池簇中，并控制相应功率变换器正常运行。
136.该运行模式为：充电模式或放电模式。若运行模式为充电模式，则控制各电池模组按照运行模式投入到电池簇中，具体是：控制各主回路通断控制电路中的充电开关管导通。而若运行模式为放电模式，则控制各电池模组按照运行模式投入到电池簇中，具体是：控制各主回路通断控制电路中的放电开关管导通。
137.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：
138.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管(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以及可控开关s3。
139.若运行模式为充电模式，则cmu下发开机指令，控制各个bmu闭合主回路通断控制电路201中的充电开关管(比如packn中的k1
‑
n)，其他开关管关断。若运行模式为放电模式，则cmu下发开机指令，控制各个bmu闭合主回路通断控制电路201中的放电开关管(比如packn中的k4
‑
n)，其他开关管关断。
140.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。
141.(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。
142.充电过程中，第m个电池模组packm的切出控制逻辑为：k2闭合且s3断开
→
rl吸收
后
→
s3闭合。
143.具体的，通过第m个电池模组packm的bmu，先控制旁路通断控制电路202中的充电开关管k2
‑
m闭合，在此同时cmu控制缓冲电路101中的可控开关s3断开，将缓冲器件接入主回路，以电感l来吸收k2
‑
m 闭合时产生的能量冲击，使电压突变后不会差生电流冲击。此时，主回路通断控制电路201中的充电开关管k1
‑
m可以断开可以不断开，如果控制k1
‑
m断开则需要在k2
‑
m闭合之后再控制k1
‑
m断开，以避免电池簇出现断路。缓冲电路作用后，当电感l前后的电压差，即电池簇的电压ub和母线电容c1上的电压uc的电压差，小于一定的阈值后，再闭合可控开关s3，旁路缓冲器件，电池模组切出主功率回路完成。
144.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。
145.(2)正常充电过程中，有些电池模组已经被旁路切出后，后续工作工程中，需要将电池模组切入系统时，则可知被旁路的电池模组packm中，其内部开关阵列的状态为：k2
‑
m为闭合，而k1
‑
m、k3
‑
m及k4
‑
m均处于断开状态。假设需要将电池模组packm切入系统，则充电过程中，电池模组的切入控制逻辑为：k1闭合
→
k2断开且s3断开
→
rl吸收后
→
s3闭合。
146.具体的，通过电池模组packm的bmu，先控制k1
‑
m闭合，然后控制k2
‑
m断开，并且cmu同时控制可控开关s3断开、将缓冲器件接入主回路，以电感l来吸收k2
‑
m断开时产生的能量冲击，使电压突变后不会差生电流冲击。缓冲电路作用后，当电感l前后的电压差，即ub和uc的电压差，小于一定的阈值后，再闭合可控开关s3、旁路缓冲器件，电池模组切入主功率回路完成。
147.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电，同样的控制逻辑，可以恢复系统中所有被旁路的电池模组。
148.(3)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。
149.放电过程中，第m个电池模组packm的模组切出控制逻辑为：k3闭合且s3断开
→
k4断开
→
rl吸收后
→
s3闭合。
150.具体的，通过电池模组packm的bmu，先控制k3
‑
m闭合，在此同时cmu控制可控开关s3断开、将缓冲器件接入主回路，然后断开k4
‑
m，以电感l来吸收k3
‑
m 闭合时产生的能量冲击，使电压突变后不会差生电流冲击。缓冲电路作用后，当电感l前后的电压差，即ub和uc的电压差，小于一定的阈值后，再闭合可控开关s3、旁路缓冲器件，电池模组切出主功率回路完成。
151.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。
152.(4)正常放电过程中，有些模组已经被旁路切出后，后续工作工程中，需要将电池模组切入系统时，则可知被旁路的电池模组packm中，其开关阵列状态为：k3
‑
m为闭合，k1
‑
m、k2
‑
m及k4
‑
m均处于断开状态。假设需要将电池模组packm切入系统，则放电过程中，电池模组的切入控制逻辑为：k4闭合
→
k3断开且s3断开
→
rl吸收后
→
s3闭合。
153.具体的，通过电池模组packm的bmu，先控制k4
‑
m闭合，然后控制k3
‑
m断开，在此同时cmu控制可控开关s3断开、将缓冲器件接入主回路，以电感l来吸收k3
‑
m断开时产生的能量冲击，使电压突变后不会差生电流冲击。缓冲电路作用后，当电感l前后的电压差，即ub和uc的电压差，小于一定的阈值后，再闭合可控开关s3、旁路缓冲器件，电池模组切入主功率回路完成。
154.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。
155.(5)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。
156.第个m电池模组packm的切出控制逻辑与充电和放电时的切出逻辑相同，即在模组异常或有故障时，同时判断主功率回路时在充电还是放电状态，然后再相应的执行模组切出控制逻辑。
157.由上述内容可知，图2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的切出或切入主功率回路，系统充放电过程中可实现带电流无死区的切出/切入电池模组。
158.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。
159.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。
160.值得说明的是，如上述实施例所述，当缓冲器件中有电感l存在时，电池模组可以带载进行切入或切出操作；而当缓冲器件中没有电感l时，若电池模组仍然带载进行相应操作，则有可能会导致相应开关在动作时产生电弧，存在拉弧危险，所以此时该控制方法在上述实施例的基础之上，还可以如图8(以在图5的基础上为例进行展示)所示，即在步骤s102之前，还包括：
161.s201、cmu将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。
162.该步骤s201具体包括：
163.(1)cmu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。
164.(2)cmu控制相应功率变换器进行封波操作；或者，cmu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。
165.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。
166.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。
167.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。