一种提升复杂环境充供电半径的移动储能车系统及控制方法

1.本发明属于移动储能领域，涉及一种提升复杂环境充供电半径的移动储能车系统及控制方法。


背景技术：

2.随着现代社会对电力能源的依赖性日益增强，用电需求的迅猛增长，供电质量要求越来越高，突然的断电必然会给人们的正常生活秩序和社会的正常运转造成破坏，特别是对于一级负荷中特别重要的负荷，一旦中断供电，将会造成重大影响或经济损失。
3.移动储能车作为应急供电设备的主要力量，具有系统启动时间短、输出稳定、电压和频率波动小、机动灵活、技术成熟等诸多优点，同时既可以作为电源，又可与配电网互动，在用电低谷时充电，用电高峰时放电，达到削峰填谷、提高电能质量、整合和充分利用电能、缓解用电高峰期供电压力的目的，南方电网公司在《电网公司关于促进电化学储能发展的指导意见》中明确提出利用储能提升电网防灾抗灾、配网侧储能应用、移动式储能应用、储能在微网中的应用等发展方向，同时强调发挥储能对电网的投资替代效益，提高电网整体利用效率。移动储能车可满足以上储能发展需求，同时相较于固定式储能，具有灵活性强、资产使用率高、适用场景多的优势，在保电、城市电网应急、对抗重大自然灾害以及电力紧缺地区临时用电等中小型用电场所发挥日趋显著的作用，具有重要的经济和社会效益。
4.然而面对重大自然灾害发生时，未知灾难现场、交通、环境是无法预测的，而现有移动储能车的可达性和供电半径都是一个挑战。当面对无法到达的电网接入点或救援现场时，一是放弃，二是不得不增加供电线路，由此带来线路损耗及影响移动储能车供电效率，同时伴有供电质量下降。由于供电现场远离专有充电设施，当移动储能车供电用尽需补充能量时，减少移动储能车长距离奔波给救援赢得宝贵的时间尤为重要，因此提出一种提升复杂环境充供电半径移动储能车系统及控制方法，可适应不同环境及灾难现场。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
6.一种提升复杂环境充供电半径的移动储能车系统，包括移动储能车、储能电池单元、移动自适应dc/ac双向变流器、管理系统和第一直流母线、第二直流母线；
7.所述的移动储能车承载所述储能电池单元；
8.所述储能电池单元通过第一直流母线、第二直流母线与所述移动自适应dc/ac双向变流器连接，管理系统通过通讯电缆实时监控所述储能电池单元和移动自适应dc/ac 双向变流器的数据；
9.其中，第一直流母线包括直流母线正极和直流母线负极；第二直流母线包括直流母线正极和直流母线负极；
10.所述的储能电池单元由不同型号容量的第一电池模组、第二电池模组直至第n电池模组以及第一dc/dc双向变流器模块、第二dc/dc双向变流器模块直至第n dc/dc 双向变
流器模块组成，作为移动储能车的电能储存单元，置于移动储能车内；每个电池模组由相同型号容量的两个电池包并联连接和直流输入输出端组成；
11.其中，每个电池包可拔插，其内嵌入安装有电池包管理模块；
12.所述第一电池模组的直流输入输出端与第一dc/dc双向变流器模块的直流输入端连接，第二电池模组的直流输入输出端与第二dc/dc双向变流器模块的直流输入端连接，直至第n电池模组的直流输入输出端与第n dc/dc双向变流器模块的直流输入端连接；
13.所述电池包管理模块实时监测对应电池包内单体电池工作状态，以及控制电池包输入输出开通与关闭，并通过电池模组通讯线提供或接收对应的dc/dc双向变流器模块的信息；
14.所述第一dc/dc双向变流器模块直流输出端通过双刀双掷继电器k1分别与第一直流母线正、负极、第二直流母线正、负极连接；第二dc/dc双向变流器模块直流输出端通过双刀双掷继电器k2分别与第一正、负极直流母线、第二直流母线正、负极连接；第n dc/dc双向变流器模块直流输出端通过双刀双掷继电器kn分别与第一直流母线正、负极、第二直流母线正、负极连接。
15.进一步地，所述的移动自适应dc/ac双向变流器还包括电缆、dc输入端、dc输出端和ac输出端；其中，移动自适应dc/ac双向变流器安放在移动储能车中，依据需求现场供电距离通过ac输出端与供电设备连接，或dc输出端与充电设备连接，或灵活移动放置在供电现场，通过电缆将移动储能车的第一直流母线或第二直流母线的输入输出接口与移动自适应dc/ac双向变流器的dc输入端连接一起，并通过对应连接的直流母线及控制系统控制所选择的dc/dc双向变流器模块，提高或降低对应的直流母线电压。
16.进一步地，电池模组通讯线与所述电池包管理模块连接交换数据；管理系统依据第一dc/dc双向变流器模块、第二dc/dc双向变流器模块直至第n dc/dc双向变流器模块传输的数据，分析第一电池模组、第二电池模组直至第n电池模组的工作状态、剩余电量；第一dc/dc双向变流器模块、第二dc/dc双向变流器模块直至第n dc/dc双向变流器模块具有双向升降压功能，依据管理系统的控制策略、第一直流母线正、负极、第二直流母线正、负极电压，对第一电池模组、第二电池模组直至第n电池模组进行充电或放电管理。
17.进一步地，所述第一直流母线正、负极的输入输出接口和第二直流母线正、负极的输入输出接口，可就近与直流充电放电设备连接，通过第一直流母线正、负极或第二直流母线正、负极对充电放电设备充放电工作。
18.进一步地，所述第一直流母线正、负极的输入输出接口或第二直流母线正、负极的输入输出接口，通过直流电缆与移动自适应dc/ac双向变流器的dc输入端对应连接，所述储能电池单元通过第一直流母线正、负极或第二直流母线正、负极、移动自适应 dc/ac双向变流器对外应急供电或对内充电。
19.进一步地，所有双刀双掷继电器为2联常开常闭触点，并在管理系统的控制下实现接通或关闭；所述双刀双掷继电器k1、双刀双掷继电器k2、直至双刀双掷继电器kn的常开触点端与第一直流母线正、负极连接，常闭触点端对应与第二直流母线正、负极连接。
20.进一步地，所述第一电池模组、第二电池模组直至第n电池模组通过对应的第一 dc/dc双向变流器模块、第二dc/dc双向变流器模块直至第n dc/dc双向变流器模块和双刀双掷继电器k1、双刀双掷继电器k2直至双刀双掷继电器kn的接通或断开与第一直流母线或
第二直流母线接通或断开。
21.进一步地，所述的管理系统包括移动储能车内所有的传感器、测量表计和通讯电缆；其中，通讯电缆为光纤或通讯电缆，通讯方式为有线或无线；通讯电缆将管理系统与储能电池单元、移动自适应dc/ac双向变流器、传感器和测量表计连接，通过数据通讯交互信息；管理系统依据数据分析及控制策略实现储能电池单元、第一直流母线、第二直流母线、移动自适应dc/ac双向变流器的控制。
22.本发明还提供一种提升复杂环境充供电半径的移动储能车系统的控制方法，包括：
23.(1)建立最佳效率系数，所述系数包括最小线损系数β
lo
、移动自适应dc/ac双向变流器输入与输出最佳电压比系数β
p_ac
和dc/dc双向变流器模块输入与输出最佳电压比系数β
p_dc
；
24.所述最小线损系数β
lo
为：移动储能车在对外为供电时，移动自适应dc/ac双向变流器dc输入端电压u
ac_dc
与直流母线电压u
dc
之比值，即在为移动储能车充电模式下，移动自适应dc/ac双向变流器dc输入端电压u
ac_dc
与直流母线电压u
dc
之比值，等于最小线损系数β
lo
，
25.所述移动自适应dc/ac双向变流器输入与输出最佳电压比系数β
p_ac
为：移动储能车在对外为供电时，移动自适应dc/ac双向变流器dc输入端电压u
ac_dc
与负荷侧交流电压u
ac_lo
或直流电压u
dc_lo
之比值，即或在为移动储能车充电模式下，移动自适应dc/ac双向变流器负荷侧ac输出端电压u
ac_lo
或dc输出端电压u
dc_lo
与dc输入端电压u
ac_dc
之比或之比值，即或
26.所述dc/dc双向变流器输入与输出最佳电压比系数β
p_dc
为：在为移动储能车充电模式下，为电池模组电压
ubat
与直流母线电压
udc
之比值，即
27.其中，β
lo
取值范围0.85～0.95之间；β
p_ac
取值范围0.2～0.5之间；β
p_dc
取值范围 0.2～0.5之间；
28.(2)供电模式下的电池模组剩余电量soc集合分析：
29.通过每个电池模组剩余电量soc集合，筛选出大于或等于soc
min
％剩余电量的电池模组集合b
soc
，即b
soc
＝[soc
l
|soc
l
≥soc
min
％,l＝1,2,3
…
n]，将大于或者等于soc
min
％剩余电量的电池模组集合b
soc
中的电池模组求和功率且大于移动自适应dc/ac双向变流器额定功率p
dc/ac
的筛选出来，并将对应的dc/dc双向变流器模块的双刀双掷继电器与直流母线连接；
[0030]
当移动储能车到达供电现场附近，依据供电距离选择直接接入供电设备或将移动自适应dc/ac双向变流器移动到现场与供电或充电设备连接；当移动储能车选择直接接入供电或充电设备时，移动自适应dc/ac双向变流器dc输入端直接与直流母线连接；当移动储能车选择复杂环境或远距离与供电或充电设备连接时，将移动自适应dc/ac 双向变流器移
＝50
±
0.5hz，如f
lo
＜f0，移动自适应dc/ac双向变流器自适应提高输出有功功率p
lo
，同时为降低无损耗分析功率因数α
lo
，当1-α
lo
≥0时，得到计算得到无功功率q
lo
，移动自适应dc/ac双向变流器依据输出有功功率p
lo
、无功功率q
lo
对电网补充供电，满足电网频率f
lo
、交流电压u
ac_lo
、功率因数α
lo
的达标要求；
[0039]
当管理系统监测到移动储能车储存电量达到下限容量时，管理系统通过声光和短信、无线局域网提示告警以及时对负荷进行处理。
[0040]
进一步地，所述充电桩供电模式为：
[0041]
将移动自适应dc/ac双向变流器转换为直流充电模式，由dc输出端与充电设备直流端口连接，并检测充电设备电池类型、电压u
bat
和剩余电量soc，以及监测移动自适应dc/ac双向变流器dc输入端电压u
ac_dc
和电流i
ac_dc
，同时启动移动自适应dc/ac 双向变流器进入充电桩模式，依据充电桩充电模式输出功率，此时移动自适应dc/ac 双向变流器将所有的数据通过载波或无线通讯，传送到移动储能车的管理系统，管理系统依据最小线损系数β
lo
，得到同时依据电池模组剩余电量soc集合b
soc
求和功率与直流母线电压之比u
dc
，得到直流母线可输出电流i
dc
，即控制电池模组剩余电量soc集合b
soc
对应的dc/dc双向变流器模块输出直流母线电压u
dc
和电流i
dc
，提升或降低母线电压满足移动自适应dc/ac双向变流器充电需求。
[0042]
进一步地，所述移动储能车应急充电模式为：
[0043]
由移动自适应dc/ac双向变流器ac输出端与电网连接，分别监测移动自适应 dc/ac双向变流器dc输入端电压u
ac_dc
、电流i
ac_dc
，以及移动自适应dc/ac双向变流器负荷侧ac输出电压u
ac_lo
和电流i
ac_lo
；移动自适应dc/ac双向变流器通过载波或无线通讯，将所有的数据传送到管理系统；
[0044]
管理系统依据每个dc/dc双向变流器模块获得的电池模组剩余电量、电压，并依据dc/dc双向变流器模块充电效率最佳为原则，以及移动自适应dc/ac双向变流器额定功率，通过每个电池模组电压集合，筛选出在一定区间电压电池模组集合bn，即 bn＝[u
bat_l
|u
bat_l
∈(u
min
+(n-1)δu,u
min
+nδu),l＝1,2,3
…
n]，n≥1的整数；
[0045]
其中，u
min
为电池模组下限电压；u
max
为电池模组上限电压；δu为电池模组电压增量； u
bat_l
为所有电池模组的电压；
[0046]
管理系统依据区间电压电池模组集合bn，其中n由小到大，分时对应选择dc/dc 双向变流器模块接入直流母线中，并求和计算直流功率p
bn
；
[0047]
所述管理系统据电池模组集合bn中所对应的dc/dc双向变流器模块，控制调整对应的充电电流i
ch_i
，同时通过通讯控制移动自适应dc/ac双向变流器dc输入端输出平均电压由此满足移动自适应dc/ac双向变流器应急充电需求；随着区间电压电池模组集合bn中电池模组的充电容量增加，动态调整修订dc/dc双向变流器模块、移动自适应dc/ac双向变流器的输入输出参数，保证移动储能车高效应急充电。
[0048]
进一步地，所述取出电池和回收电池管理模式为：
[0049]
首先在管理系统输入车型、检测的电池包，找到满足换电车型匹配的电池包，并提
示电池包所处电池模组的位置、型号以及通过对应的dc/dc双向变流器模块检测到的电池剩余电量信息，关闭2个电池包输入输出，通过机械手寻优拾取对应的电池包，为电动车换电；
[0050]
取下处于关闭输出的原车电池包，通过机械手放回被取走电池包电池模组的位置，由于电池模组的另一个电池包输入输出处于关闭状态，管理系统监测所有的电池包，评估剩余电量、分析、优化更换电池包的类型及占比，确保满足移动储能车换电电池包的类型及数量，生成的电池模组充放电优先级别，并优化电池包碎片化能量，在第一、第二直流母线对外没有放电输出或对内没有充电时，通过第一、第二直流母线和对应的电池模组进行电池包能量交换。
[0051]
本发明一种提升复杂环境充供电半径的移动储能车系统及控制方法，当移动储能车到达供电现场附近，工作人员分析现场现状及需接入的供电设备的相对距离，当供电距离超出移动储能车直接供电最大半径时，工作人员将移动储能车所携带的移动自适应 dc/ac双向变流器，移至现场与需供电设备连接。同时移动自适应dc/ac双向变流器 dc输入端通过长线输出电缆与直流母线输入输出接口连接。基于对移动储能车、移动自适应dc/ac双向变流器和现场数据采集的结果，给出优化供电电压，保证应急高效供电。
[0052]
本发明具有以下优点：
[0053]
1、移动储能车与移动自适应dc/ac双向变流器分离，提升复杂环境充供电半径范围，尤其满足救援现场供电需求；
[0054]
2、移动储能车与移动自适应dc/ac双向变流器分离，高压直流输电电缆损耗减小，提高移动车供电效率；
[0055]
3、多种模式供电方式，适应现场供电需求；
[0056]
4、移动自适应dc/ac双向变流器轻量化设计，易于移动。
附图说明
[0057]
图1为本发明的一种提升复杂环境充供电半径的移动储能车系统原理框图；
[0058]
图2为本发明的一种提升复杂环境充供电半径的移动储能车系统结构图；
[0059]
图3为本发明的一种提升复杂环境充供电半径的移动储能车系统现场安装示意图；
[0060]
图4为灾难现场移动储能车应急供电示意图。
具体实施方式
[0061]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0062]
如图1、2和3所示，本发明的一种提升复杂环境充供电半径的移动储能车系统，包括移动储能车9、储能电池单元、移动自适应dc/ac双向变流器10、管理系统15和第一直流母线5、第二直流母线6。
[0063]
所述的移动储能车9为越野特性好、可承载储能电池单元的一种车辆。
[0064]
其中，第一直流母线5包括直流母线正极和直流母线负极；第二直流母线6包括直流母线正极和直流母线负极。
[0065]
其中，储能电池单元通过第一直流母线5、第二直流母线6与移动自适应dc/ac双向变流器10连接，管理系统15通过通讯电缆实时监控储能电池单元和移动自适应 dc/ac双向变流器10的数据。所述的储能电池单元由不同型号容量的第一电池模组、第二电池模组直至第n电池模组以及第一dc/dc双向变流器模块3、第二dc/dc双向变流器模块4
……
第n dc/dc双向变流器模块8组成，作为移动储能车9的电能储存单元，置于移动储能车9内；每个电池模组包括两个电池包，即所述第一电池模组包括a 电池包1，b电池包1’；第二电池模组包括a电池包2，b电池包2’；直至第n电池模组包括a电池包7，b电池包7’。第一电池模组由相同型号容量的a电池包1、b电池包1’并联连接和直流输入输出端组成，第二电池模组由相同型号容量的a电池包2、b 电池包2’并联连接和直流输入输出端组成，直至第n电池模组由相同型号容量的a电池包7、a电池包7’并联连接和直流输入输出端组成。
[0066]
其中，每个电池包可拔插，为相同型号容量电动汽车换电池使用，每个电池包内嵌入安装有电池包管理模块。
[0067]
第一电池模组直流输入输出端与第一dc/dc双向变流器模块3直流输入端连接，第二电池模组直流输入输出端与第二dc/dc双向变流器模块4直流输入端连接，直至第n电池模组直流输入输出端与第n dc/dc双向变流器模块8直流输入端连接。
[0068]
所述电池包管理模块实时监测对应电池包内单体电池工作状态，以及控制电池包输入输出开通与关闭，并通过电池模组通讯线提供或接收dc/dc双向变流器模块信息。
[0069]
所述第一dc/dc双向变流器模块3、第二dc/dc双向变流器模块4直至第n dc/dc 双向变流器模块8还包含有直流输入端、直流输出端与管理系统通讯电缆和电池模组通讯线。
[0070]
第一dc/dc双向变流器模块3直流输出端通过双刀双掷继电器k1分别与第一直流母线5正、负极、第二直流母线6正、负极对应连接；第二dc/dc双向变流器模块4 直流输出端通过双刀双掷继电器k2分别与第一直流母线5正、负极、第二直流母线6 正、负极对应连接；直至第n dc/dc双向变流器模块8直流输出端通过双刀双掷继电器 kn分别与第一直流母线5正、负极、第二直流母线6正、负极对应连接。
[0071]
电池模组通讯线与电池包管理模块连接交换数据；管理系统15依据第一dc/dc双向变流器模块3、第二dc/dc双向变流器模块4直至第n dc/dc双向变流器模块8传输的数据，分析第一电池模组、第二电池模组直至第n电池模组的工作状态、剩余电量等参数。第一dc/dc双向变流器模块3、第二dc/dc双向变流器模块4直至第n dc/dc 双向变流器模块8具有双向升降压功能，依据管理系统15的控制策略、第一直流母线5、第二直流母线6的电压，对第一电池模组、第二电池模组直至第n电池模组n进行充电或放电管理。
[0072]
双刀双掷继电器k1、双刀双掷继电器k2、直至双刀双掷继电器kn和第一直流母线5的正、负极、第二直流母线6的正、负极以及第一直流母线5正、负极的输入输出接口、第二直流母线6正、负极的输入输出接口。其中，第一直流母线5正、负极的输入输出接口和第二直流母线6正、负极输入输出接口构成双直流母线，可就近与直流充电、放电设备连接，通过第一直流母线5正、负极经对应的输入输出接口或第二直流母线6正、负极经对应的输入输出接口对充电、放电设备充放电工作。
[0073]
同样第一直流母线5正、负极输入输出接口或第二直流母线6正、负极输入输出接
口，通过直流电缆与移动自适应dc/ac双向变流器10的dc输入端对应连接，储能电池单元通过第一流母线5正、负极或第二直流母线6正、负极、移动自适应dc/ac双向变流器10对外应急供电或对内充电。
[0074]
所有双刀双掷继电器为2联常开常闭触点，并在管理系统15的控制下实现接通或关闭。其中，双刀双掷继电器k1的公共端与第一dc/dc双向变流器模块3直流输出端连接，双刀双掷继电器k2的公共端与第二dc/dc双向变流器模块4直流输出端连接，直至双刀双掷继电器kn的公共端与第n dc/dc双向变流器模块8直流输出端连接。双刀双掷继电器k1、双刀双掷继电器k2、直至双刀双掷继电器kn的常开触点端与第一直流母线5正、负极连接，常闭触点端对应与第二直流母线6正、负极连接。
[0075]
第一电池模组、第二电池模组直至第n电池模组通过对应的第一dc/dc双向变流器模块3、第二dc/dc双向变流器模块4直至第n dc/dc双向变流器模块8和双刀双掷继电器k1、双刀双掷继电器k2、直至双刀双掷继电器kn的接通或断开与第一直流母线5或第二直流母线6接通或断开。在被选中的双刀双掷继电器动作时，第一直流母线5与对应的电池模组接通，如被选中双刀双掷继电器动作大于或者等于2只时，实现对应的电池模组并联在第一直流母线5上汇集；此时没被选中的双刀双掷继电器所对应的电池模组，通过对应的dc/dc双向变流器模块与第二直流母线6接通，对应的电池模组的并联，实现储能电池单元在第二直流母线6上汇集。
[0076]
当第一电池模组、第二电池模组直至第n电池模组与第一直流母线5或第二直流母线6接通时，在管理系统15控制下完成的充电、放电或在同一直流母线上的电池模组电量交换，保障某一个电池模组的电量满足对充电设备充电和换电需求。
[0077]
所述的移动自适应dc/ac双向变流器10还包括电缆14、dc输入端13、dc输出端12和ac输出端11。其中，移动自适应dc/ac双向变流器10安放在移动储能车9 中，依据需求现场供电距离可通过ac输出端11与供电设备17连接，或dc输出端12 与充电设备16连接，或灵活移动放置在供电现场，通过电缆14将移动储能车9的第一直流母线或第二直流母线的输入输出接口与移动自适应dc/ac双向变流器10的dc输入端13连接一起，并通过对应连接的直流母线及管理系统15控制所选择的dc/dc双向变流器模块，提高或降低对应的直流母线电压，适配充放电需求，降低线损实现最佳功率充或放电。通过管理系统15设定可实现对移动储能车9的供电模式的转换。
[0078]
所述的管理系统15主要包括移动储能车9内所有的传感器、测量表计和通讯电缆。其中，通讯电缆为光纤或导线电缆，通讯方式为有线或无线。通讯电缆将管理系统15 与储能电池单元、移动自适应dc/ac双向变流器10、传感器和测量表计等连接，通过数据通讯交互信息，管理系统15依据数据分析及控制策略实现储能电池单元、第一直流母线5、第二直流母线6、移动自适应dc/ac双向变流器10等的控制。其中，移动自适应dc/ac双向变流器10与管理系统通15讯为无线或有线载波通讯。
[0079]
本发明的具体控制方法包括：
[0080]
一、建立最佳效率系数
[0081]
考虑由于dc/dc、dc/ac双向变流器单元效率与输入与输出之间的电压差和电流有关，而输入与输出的电压差与dc/dc、dc/ac双向变流器升降压电路的升压或降压比有关，由于开关占空比的原因升或降压比越大效率越低，升或降压比低不能满足升降压需求，由此
在dc/dc、dc/ac双向变流器中有一个最佳的升或降压比值范围，满足 dc/dc、dc/ac双向变流器高效的输入与输出升高或降低的电压差。另外升压时功率器件电压应力增加，导致功率器件可靠性降低。而线路电缆电压越高电流越小则线损越小，由此综合评估dc/dc双向变流器单元和dc/ac双向变流器升压时功率器件电压应力与提高电缆电压之间的利弊关系，以及系统效率，提出最小线损系数β
lo
、移动自适应 dc/ac双向变流器输入与输出最佳电压比系数β
p_ac
和dc/dc双向变流器模块输入与输出最佳电压比系数β
p_dc
。
[0082]
(1)最小线损系数β
lo
：
[0083]
移动储能车在对外为供电时，移动自适应dc/ac双向变流器dc输入端电压 u
ac_dc
与直流母线电压u
dc
之比值，等于最小线损系数β
lo
，即
[0084]
在为移动储能车充电模式下，移动自适应dc/ac双向变流器dc输入端电压 u
ac_dc
与直流母线电压u
dc
之比值，应等于最小线损系数β
lo
，
[0085]
(2)移动自适应dc/ac双向变流器输入与输出最佳电压比系数β
p_ac
：
[0086]
移动储能车在对外为供电时，为移动自适应dc/ac双向变流器dc输入端电压 u
ac_dc
与负荷侧交流电压u
ac_lo
或直流电压u
dc_lo
之比值β
p_dc
，即或
[0087]
在为移动储能车充电模式下，为移动自适应dc/ac双向变流器负荷侧ac输出端电压u
ac_lo
或dc输出端电压u
dc_lo
与dc输入端电压u
ac_dc
之比或之比值β
p_dc
，即或
[0088]
(3)dc/dc双向变流器模块输入与输出最佳电压比系数β
p_dc
：
[0089]
在为移动储能车充电模式下，为电池模组电压u
bat
与直流母线电压u
dc
之比值β
p_dc
，即
[0090]
其中，β
lo
取值范围0.85～0.95之间；β
p_ac
取值范围0.2～0.5之间；β
p_dc
取值范围0.2～0.5之间。
[0091]
二、供电模式下的电池模组剩余电量soc集合分析
[0092]
同时通过每个电池模组剩余电量soc集合，筛选出大于或等于soc
min
％剩余电量的电池模组集合b
soc
，即b
soc
＝[soc
l
|soc
l
≥soc
min
％,l＝1,2,3
…
n]，将大于或等于soc
min
％剩余电量的电池模组集合b
soc
中的电池模组求和功率且大于移动自适应dc/ac双向变流器额定功率的功率筛选出，并将对应dc/dc双向变流器模块通过双刀双掷继电器与直流母线连接。
[0093]
当移动储能车到达供电现场附近，依据供电距离选择直接接入供电设备或将移动自适应dc/ac双向变流器移动到现场与供电或充电设备连接。当移动储能车选择直接接入供电或充电设备时，移动自适应dc/ac双向变流器dc输入端直接与直流母线连接；当移动储能车选择复杂环境或远距离与供电或充电设备连接时，将移动自适应dc/ac 双向变流器移至现场，移动自适应dc/ac双向变流器dc输入端通过长线输出电缆与直流母线连接。
[0094]
供电或充电设备与移动自适应dc/ac双向变流器ac输出端或dc输出端连接，确定供电模式接入负荷，并检测负荷状态。
[0095]
所述供电模式包括如下五种：
[0096]
一、电压源供电模式：
[0097]
移动自适应dc/ac双向变流器工作首先向负荷发出一串50hz正弦波的功率脉冲 pm的检测信号，读取移动自适应dc/ac双向变流器ac输出端电流，获得负荷当前数据，包括：功率因数α
lo
、有功功率p
lo
、电流i
ac_lo
、电压u
ac_lo
，依据检测结果和移动自适应dc/ac双向变流器直流dc输入端电压u
ac_dc
，由移动自适应dc/ac双向变流器通过载波或无线通讯，向移动储能车管理系统发出请求信息，管理系统判断分析，并依据最小线损系数β
lo
，得到直流母线输出电压同时依据电池模组剩余电量soc 集合b
soc
求和功率与直流母线电压之比u
dc
，得到直流母线可输出电流i
dc
，即管理系统控制对应电池模组剩余电量soc集合b
soc
中的dc/dc双向变流器模块输出直流母线电压u
dc
，提升或降低直流母线电压满足移动自适应dc/ac双向变流器供电需求。
[0098]
同时通过移动自适应dc/ac双向变流器依据检测的功率脉冲pm，获得负荷当前电气数据，为降低无损耗，由此通过计算分析，当1-α
lo
≥0时，基于和得到由此计算得到无功功率q
lo
，移动自适应dc/ac双向变流器依据输出有功功率p
lo
、无功功率q
lo
、电压u
lo
、电流i
lo
对负荷供电。
[0099]
当1-α
lo
＜0，基于和得到由于1-α
lo
＜0，由此计算得到无功功率-q
lo
，移动自适应dc/ac双向变流器依据输出有功率
p
lo、无功功率-q
lo
、电压u
lo
、电流i
lo
对负荷供电。
[0100]
由于移动储能车储存电量有限，当管理系统监测到移动储能车储存电量达到下限容量时，管理系统通过声光和短信、无线局域网提示告警，工作人员及时对负荷等对应处理。
[0101]
其中，β
lo
取值范围0.85～0.95之间。
[0102]
二、电流源供电模式：
[0103]
移动自适应dc/ac双向变流器分别监测dc输入端电压u
ac_dc
、电流i
ac_dc
和ac输出端电压u
ac_lo
、电流i
ac_lo
、功率因数α
lo
和频率f
lo
。自适应进入电流源供电模式，并将所有移动自适应dc/ac双向变流器的数据通过载波或无线通讯，传送到移动储能车管理系统，管理系统判断分析，并依据移动自适应dc/ac双向变流器输入与输出最佳电压比系数β
p_ac
，得到移动自适应dc/ac双向变流器dc输入端电压并依据最小线损系数β
lo
，得到直流母线输出电压同时管理系统依据电池模组剩余电量soc集合b
soc
求和功率与
直流母线电压之比u
dc
，得到直流母线可输出电流i
dc
，即控制电池模组剩余电量soc集合b
soc
对应的dc/dc双向变流器模块输出直流母线电压u
dc
和电流i
dc
，提升或降低母线电压满足自移动自适应dc/ac双向变流器的电流源供电需求。
[0104]
由于对电网补充供电，所以原电网的频率f
lo
偏低，小于标准频率f0＝50
±
0.5hz，，且功率因数α
lo
下降，交流电压u
ac_lo
低于标准电压u0±
10v，即u
ac_lo
＜u0。首先移动自适应 dc/ac双向变流器依据检测分析频率f
lo
是否小于标准频率f0＝50
±
0.5hz，如f
lo
＜f0，移动自适应dc/ac双向变流器自适应提高输出有功功率p
lo
，同时为降低无损耗，分析功率因数α
lo
，通过计算分析，当1-α
lo
≥0时，基于和得到由此计算得到无功功率q
lo
，移动自适应dc/ac双向变流器依据输出有功功率p
lo
、无功功率q
lo
对电网补充供电，满足电网频率f
lo
、交流电压u
ac_lo
、功率因数α
lo
的达标要求。
[0105]
由于移动储能车储存电量有限，当管理系统监测到移动储能车储存电量达到下限容量时，管理系统通过声光和短信、无线局域网提示告警，工作人员及时对负荷等对应处理。
[0106]
三、充电桩供电模式：
[0107]
此时将移动自适应dc/ac双向变流器转换为直流充电模式，由dc输出端与充电设备直流端口连接，并检测充电设备电池类型、电压u
bat
和剩余电量soc，以及监测移动自适应dc/ac双向变流器dc输入端电压u
ac_dc
和电流i
ac_dc
，同时启动移动自适应 dc/ac双向变流器进入充电桩模式，依据充电桩充电模式输出功率，此时移动自适应 dc/ac双向变流器将所有的数据通过载波或无线通讯，传送到移动储能车管理系统。管理系统依据最小线损系数β
lo
，得到同时依据电池模组剩余电量soc集合 b
soc
求和功率与直流母线电压之比u
dc
，得到直流母线可输出电流i
dc
，即控制电池模组剩余电量soc集合b
soc
对应的dc/dc双向变流器单元输出直流母线电压 u
dc
和电流i
dc
，提升或降低母线电压满足移动自适应dc/ac双向变流器充电需求。
[0108]
其中，为电池模组剩余电量soc集合b
soc
求和功率u
dc
为直流母线电压； i
dc
为直流母线电流。
[0109]
四、移动储能车应急充电模式：
[0110]
移动储能车应急充电模式，由移动自适应dc/ac双向变流器ac输出端与电网连接，分别监测移动自适应dc/ac双向变流器dc输入端电压u
ac_dc
、电流i
ac_dc
，以及移动自适应dc/ac双向变流器负荷侧ac输出电压u
ac_lo
和电流i
ac_lo
。移动自适应dc/ac 双向变流器通过载波或无线通讯，将所有的数据传送到管理系统。
[0111]
(1)区间电压电池模组集合bn[0112]
由于移动储能车的储能电池单元在对外供电、换电的过程消耗电量，储能电池单元中每个电池模组剩余电量各有不同。管理系统依据每个dc/dc双向变流器获得的电池模组剩余电量、电压，并依据dc/dc双向变流器模块充电效率最佳为原则，以及移动自适应dc/ac双向变流器额定功率，通过每个电池模组电压集合，筛选出在一定区间电压电池模组集
合bn，即bn＝[u
bat_l
|u
bat_l
∈(u
min
+(n-1)δu,u
min
+nδu),l＝1,2,3
…
n]，n≥1的整数；
[0113]
其中，u
min
为电池模组下限电压；u
max
为电池模组上限电压；δu为电池模组电压增量；u
bat_l
为所有电池模组的电压；n≥1的整数；bn为任意一组区间电压电池模组集合；
[0114]
且每个区间电压电池模组集合bn中的电池模组充电功率之和小于移动自适应 dc/ac双向变流器额定功率p
dc/ac
，即
[0115]
管理系统依据区间电压电池模组集合bn，其中n由小到大，分时对应选择dc/dc 双向变流器接入直流母线中，并求和计算直流功率p
bn
。
[0116]
(2)确定直流母线电压u
dc
，计算每个dc/dc双向变流器充电电流i
ch_i
[0117]
依据dc/dc双向变流器的效率ηd，即一般在0.8＜ηd≤1之间，以及基于电池模组最佳充电电流i
ch_ok
原则，由此dc/dc双向变流器模块充电输出功率p
bat_ch
等于电池模组电压u
bat_i
与电池模组最佳充电电流i
ch_ok
的乘积，即p
bat_ch
＝i
ch_ok
×ubat_i
；
[0118]
由于dc/dc双向变流器模块充电输入电压为直流母线电压u
dc
，由此依据dc/dc 双向变流器模块最佳电压比系数得到直流母线电压
[0119]
同样dc/dc双向变流器模块充电输入功率p
d_in
为直流母线电压u
dc
与dc/dc双向变流器充电输入电流i
ch_i
的乘积，即p
d_in
＝u
dc
*i
ch_i
。依据dc/dc双向变流器的效率p
d_in
＝u
dc
*i
ch_i
和p
bat_ch
＝i
ch_ok
×ubat_i
得到dc/dc双向变流器充电电流i
ch_i
，即将dc/dc双向变流器最佳电压比系数式代入，得到dc/dc双向变流器充电电流
[0120]
(3)计算移动自适应dc/ac双向变流器dc输入端电压u
ac_dc
[0121]
依据为移动自适应dc/ac双向变流器负荷侧ac输出端电压u
ac_lo
与dc输入端电压u
ac_dc
之比，即以及依据为移动储能车充电最小线损系数分别得到2组移动自适应dc/ac双向变流器dc输入端电压u
ac_dc
，即u
ac_dc
＝u
ac_lo
×
β
p_ac
和管理系统将2组移动自适应dc/ac双向变流器dc输入端电压u
ac_dc
求平均，得到电压即
[0122]
此时管理系统据电池模组集合bn中所对应的dc/dc双向变流器模块，控制调整对应的充电电流i
ch_i
，同时通过通讯控制移动自适应dc/ac双向变流器dc输入端输出平均电压由此满足移动自适应dc/ac双向变流器高效应急充电需求。
[0123]
(4)动态调整修订参数
[0124]
随着区间电压电池模组集合bn中电池模组的充电容量增加，电池模组电压u
bat_i
在改变，dc/dc双向变流器模块输入输出电压比在改变，由此管理系统实时分析采集到数据，
依据(1)～(3)步骤动态调整修订，dc/dc双向变流器模块、移动自适应dc/ac双向变流器的输入输出参数，保证移动储能车高效应急充电。
[0125]
当区间电压电池模组集合bn中的电池模组依据充电流程进入浮充电状态时，区间电压的电池模组集合bn中对应的dc/dc双向变流器退出直流母线，启动电池模组集合 b
n+1
对应的dc/dc双向变流器与直流母线连接，同理分时完成(1)～(3)步骤过程。
[0126]
其中，ηd为dc/dc双向变流器的效率，一般在0.8＜ηd≤1之间；p
dc
为dc/dc双向变流器单元输出直流功率；p
d_in
为dc/dc双向变流器为电池模组充电输入功率；p
bat_ch
为 dc/dc双向变流器为电池模组充电输出功率；u
dc
为直流母线电压；i
dc
为直流母线电流； u
bat_i
为某一电池模组电压；i
ch_i
为某一电池模组电流；i
ch_ok
为电池模组最佳充电电流，一般取值为电池额定电流的0.1c～1c范围充电；u
ac_dc
为移动自适应dc/ac双向变流器 dc输入端电压；为移动自适应dc/ac双向变流器dc输入端平均电压；bn为区间电压电池模组集合，n为大于1的整数。为任意区间电压电池模组集合bn中的电池模组充电功率之和。
[0127]
五、取出电池和回收电池管理模式：
[0128]
首先依据在管理系统输入车型、检测的电池包，找到满足换电车型匹配的电池包，并提示电池包所处电池模组的位置、型号以及通过dc/dc双向变流器检测到的电池剩余电量等信息，关闭2个电池包输入输出，并依据换电流程完成，通过机械手寻优拾取下对应的电池包，为电动车换电。
[0129]
将取下处于关闭输出的原车电池包，通过机械手放回被取走电池包电池模组的位置，此时由于电池模组的另一个电池包输入输出处于关闭状态，管理系统监测所有的电池包，评估剩余电量、分析、优化更换电池包的类型及占比，确保满足移动储能车换电电池包的类型及数量，生成的电池模组充放电优先级别，并优化电池包碎片化能量，在双直流母线对外没有放电输出或对内没有充电时，通过双直流母线和对应的电池模组进行电池包能量交换。
[0130]
其中，在充电时，电池模组分析组内两个电池包的剩余容量及所处的电压值，上传管理系统，管理系统依据电压低剩余电量少的为优先充电的原则，控制该电池模组进入充电过程，并首先对电压低剩余电量少电池包进行充电。当电池模组监测到两个电池包剩余电量和电压相等时，管理系统控制打开另一个电池包，进入同步充电过程。
[0131]
其中图4为泥石流灾难现场示意图，移动储能车无法通过泥石流到达救援现场，而且距救援供电相对较远，由此将dc/ac双向变流器与移动储能车分离，移至供电线路周边。
[0132]
本领域的技术人员容易理解，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。