一种锂电池模组储能开关智能管理系统的制作方法

本发明涉及锂电池管理，具体是一种锂电池模组储能开关智能管理系统。

背景技术：

1、锂电池凭借高能量密度、长循环寿命等优势，已广泛应用于储能电站、新能源汽车、工业应急电源等领域，为满足储能系统高电压、大容量的需求，单体电池通常以串并联方式组成电池模组，然而，现有锂电池管理系统（bms）大多由专门的电池管理系统进行充放电和均衡控制，在固定串联拓扑中，任一锂电池组因开路、严重老化等异常发生后，通常需要切断整个串联支路，导致其余正常电池组无法继续工作，造成容量浪费，同时，两个并联电池模块独立运行，缺乏对各自模块内可工作电池组数量的协同管理，当两侧可用电池数量不一致时，并联放电会出现电压失配和环流问题，除此之外，现有锂电池管理系统多采用单路变压器或电感储能方式，无法将旁路故障电池释放的电能通过中间汇集母线灵活分配至另一模块中电压最低的电池组，均衡灵活性和能量利用率有待提升，双电池模块并联运行时，当某一模块因异常电池数量过多而被迫退出串联放电后，该模块内仍健康工作的电池组通常被一并切断，未能作为冗余电能继续为另一模块供电，系统容错能力和续航能力受限，因此有待改进。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种锂电池模组储能开关智能管理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、依据本发明实施例中，提供一种锂电池模组储能开关智能管理系统，包括：

3、电源模块，与一电池模块和第二电池模块连接，用于接入的直流电能并为第一电池模块和第二电池模块供电，对第一电池模块和第二电池模块并联释放的电能进行电压调节；

4、第一电池模块和第二电池模块，均与微控制模块和均衡交互模块连接，均包含多组锂电池组，分别用于在微控制模块的控制下，对多组锂电池组进行串联储能和放电，对异常的锂电池组进行断路和旁路控制和将未出现异常且被旁路的锂电池组释放的电能传输给均衡交互模块，对每组锂电池组进行电压检测，在异常的锂电池组的数量达到数量阈值时，停止串联储能和放电；

5、微控制模块，与电源模块和均衡交互模块连接，用于控制电源模块接入直流电能和电压调节，接收第一电池模块和第二电池模块反馈的电压信息，在电源模块未接入直流电能时，控制均衡交互模块将第一电池模块和第二电池模块的各自多组锂电池组中最高电压的锂电池组释放的电能转移到多组锂电池组，在接入直流电能或均衡交互模块接收未出现异常且被旁路的锂电池组释放的电能时，控制直流电能或均衡交互模块将接收的电能转移给第一电池模块和第二电池模块各自多组锂电池组中最低电压的锂电池组，根据电压信息对每组锂电池进行异常和老化判断，控制第一电池模块和第二电池模块对异常的锂电池组进行断路和旁路控制并通过将可工作的锂电池组进行断路和旁路控制，使得第一电池模块和第二电池模块的可工作锂电池组数量一致并将可工作且被断路和旁路的锂电池组释放的电能传输给均衡交互模块，在异常的锂电池组的数量达到数量阈值时，将第一电池模块或第二电池模块中未出现异常的锂电池组且进行断路和旁路控制并将释放的电能传输给均衡交互模块；

6、均衡交互模块，与第一电池模块和第二电池模块连接，用于对未出现异常且被旁路的锂电池组释放的电能进行电能汇集，在微控制模块控制下，通过能量转移并对第一电池模块和第二电池模块进行电压均衡控制。

7、作为本发明再进一步的方案：第一电池模块包括电池组单元、切换单元和自动控制单元；

8、电池组单元，用于控制多组锂电池组进行串联储能和放电，由微控制模块控制并对锂电池组进行断路和旁路控制，对每组锂电池组进行电压检测；

9、切换单元，与电池组单元连接，用于将未出现异常且被旁路的锂电池组释放的电能传输给均衡交互模块；

10、自动控制单元，与电池组单元连接，用于在异常的锂电池组的数量达到数量阈值时，将检测的信号传输给微控制模块并停止电池组单元的串联储能和放电。

11、作为本发明再进一步的方案：电池组单元包括第一可控硅、第一电池组、第二可控硅、第二电池组、第三可控硅、第三电池组、第一反相器、第二反相器、第三反相器、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第四可控硅、第五可控硅和第六可控硅；微控制模块包括第一控制器；

12、优选的，第一可控硅的第一端连接第四可控硅的一端，第一可控硅的第二端连接第一电池组的第一端，第一电池组的第二端连接第二可控硅的一端和第五可控硅的一端，第二可控硅的另一端连接第二电池组的第一端，第二电池组的第二端连接第三可控硅的一端和第六可控硅的一端，第三可控硅的另一端连接第三电池组的第一端，第三电池组的第二端连接第六可控硅的另一端和参考地，第一可控硅的控制端、第二可控硅的控制端和第三可控硅的控制端分别连接第一反相器的输出端、第二反相器的输出端和第三反相器的输出端，第一反相器的输入端连接第一二极管的阴极，第一二极管的阳极连接第二二极管的阳极、第四可控硅的控制端和第一控制器的io5端，第二二极管的阴极连接第三二极管的阴极和第二反相器的输入端，第三二极管的阳极连接第四二极管的阳极、第五可控硅的控制端和第一控制器的io6端，第四二极管的阴极连接第三反相器的输入端和第五二极管的阴极，第五二极管的阳极连接第六可控硅的控制端和第一控制器的io7端。

13、作为本发明再进一步的方案：电池组单元还包括第七可控硅、第八可控硅、第九可控硅、第十可控硅和第十一可控硅；均衡交互模块包括直流母线；

14、优选的，第七可控硅的一端连接第九可控硅的一端、第十一可控硅的一端和直流母线的第一端，第八可控硅的一端连接第十可控硅的一端、直流母线的第二端和参考地，第七可控硅的另一端、第八可控硅的另一端、第九可控硅的另一端、第十可控硅的另一端和第十一可控硅的另一端分别连接第一电池组的第一端、第一电池组的第二端、第二电池组的第一端、第二电池组第二端和第三电池组的第一端，第七可控硅的控制端连接第八可控硅的控制端和第一控制器的io8端，第九可控硅的控制端连接第十可控硅的控制端和第一控制器的io9端，第十一可控硅的控制端连接第一控制器的io10端。

15、作为本发明再进一步的方案：均衡交互模块还包括第一电感、第一功率管、第一变压器、第二电感、第二功率管、第三电感、第三功率管、第四电感和第四功率管；

16、优选的，第一变压器的第一原边的第一端通过第一电感连接第一可控硅的第一端，第一变压器的第一原边的第二端连接第一功率管的漏极，第一功率管的源极连接第二电池组的第一端，第一变压器的第二原边的第一端通过第二电感连接第一电池组的第二端，第一变压器的第二原边的第二端连接第二功率管的漏极，第二功率管的源极连接第三电池组的第一端，第一变压器的第三原边的第一端通过第三电感连接第二电池组的第二端，第一变压器的第三原边的第二端连接第三功率管的漏极，第一变压器的副边的第一端连接第四功率管的源极并通过第四电感连接第三功率管的源极、第三电池组的第二端和第一变压器的副边的第二端，第四功率管的漏极连接直流母线的第一端，第一功率管的栅极、第二功率管的栅极、第三功率管的栅极和第四功率管的栅极分别连接第一控制器的io1端、io2端、io3端和io4端。

17、作为本发明再进一步的方案：电池组单元还包括第一电阻、第二电阻、第一检测器和第二检测器；

18、优选的，第一电阻的第一端连接第一电池组的第一端，第一电阻的另一端连接第一控制器的io13端并通过第二电阻连接第一电池组的第二端，第一检测器的第一输入端和第二输入端分别连接第二电池组的第一端和第二端，第二检测器的第一输入端和第二输入端分连接第三电池组的第一端和第二端，第一检测器的输出端和第二检测器的输出端分别连接第一控制器的io14端和io15端。

19、作为本发明再进一步的方案：自动控制单元包括第四反相器、第一逻辑器、第三检测器、第四检测器、加法器、第一比较器、第一参考源和第六二极管；

20、优选的，第一逻辑器的第一输入端、第四反相器的输入端、第三检测器的第一端、第三检测器的第二端、第四检测器的第一端和第四检测器的第二端分别连接第一控制器的io5端、io8端、io6端、io9端、io7端和io10端，第一逻辑器的第二输入端连接第四反相器的输出端，第一逻辑器的输出端、第三检测器的第三端和第四检测器的第三端分别连接加法器的第一输入端、第二输入端和第三输入端，加法器的输出端连接第一比较器的同相端，第一比较器的反相端连接第一参考源，第一比较器的输出端连接第六二极管的阳极和第一控制器的io16端，第六二极管的阴极连接第一反相器的输入端。

21、作为本发明再进一步的方案：均衡交互模块还包括第五功率管和第六功率管；

22、优选的，第五功率管的源极连接第一可控硅的第一端，第五功率管的漏极连接第六功率管的漏极，第六功率管的源极连接第一变压器的副边的第一端，第五功率管的栅极和第六功率管的栅极分别连接第一控制器的io11端和io12端。

23、作为本发明再进一步的方案：第二电池模块包括锂电池装置；均衡交互模块还包括均衡装置；

24、优选的，锂电池装置的第一端连接均衡装置的第一端和第一可控硅的第一端，锂电池装置的第二端连接均衡装置的第二端和第三电池组的第二端，锂电池装置的第三端连接均衡装置的第三端和直流母线的第一端，锂电池装置的第四端连接均衡装置的第四端，锂电池装置的第五端和均衡装置的第五端分别连接第一控制器的io19端和io20端。

25、作为本发明再进一步的方案：电源模块包括第五电感、第七功率管、电源接口和第八功率管；

26、优选的，第七功率管的漏极连接第八功率管的源极并通过第五电感连接第一可控硅的第一端，第七功率管的源极连接电源接口的第二端和参考地，第八功率管的漏极连接电源接口的第一端，第七功率管的栅极和第八功率管的栅极分别连接第一控制器的io17端和io18端。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明锂电池模组储能开关智能管理系统由第一电池模块和第二电池模块进行并联充放电，微控制模块可控制对第一、第二电池模块中出现异常的锂电池组进行旁路和断路并维持第一、第二电池模块的工作锂电池组数量相等，并控制均衡交互模块对第一、第二电池模块进行均衡调节且可将被旁路且未异常的锂电池组释放的电能汇集至直流母线，再经由均衡交互模块的变压器和功率管阵列，定向转移至第一、第二电池模块的最低电压电池组，实现故障能量的跨模块二次利用，当第一电池模块或第二电池模块模块异常数量超数量阈值，该异常的电池模块串联放电被切断，但其内部仍健康的电池组通过旁路持续向直流母线馈电，维持对正常的电池模块的补充供电，实现容错运行下的续航延伸，提高供电效率。