一种多电池组并联放电运行的系统和方法
阅读：262发布：2020-05-11
专利汇可以提供一种多电池组并联放电运行的系统和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及 电池 储能转换供电领域，针对 现有技术 多 电池组 无法同时热备份冗余并联运行的技术 缺陷 ，提供一种多电池组动态热备冗余并联放电运行系统和方法。本发明利用电型受控放电电池组的复合开闭保护与内置变换放 电机 制，使电池组具备特定受控电型特性，成为可程控恒压恒流伏安及下垂伏安特性、单向放电、自主均流、智能可编程模 块 化设备，实现了多电池组热备冗余并联放电运行。特别是，通过功率 开关 变换及控制，避免了非预期反向 电流 ，实现了功率变换输出特有的 电压 电流及阻抗受控、自主动态均流，使得系统内各电池组均能实现单向输出、可调恒值稳压或线性下垂、可调恒值限流、自主均流放电，达到多电池组动态热备冗余并联均流放电的功能。，下面是一种多电池组并联放电运行的系统和方法专利的具体信息内容。
1.一种多电池组并联放电运行系统，其特征在于，
该系统包括多个受控放电电池组BRPi，i≧2；所述多个受控放电电池组的所有正端相互连接，所有负端相互连接，并与放电负载构成多电池组并联放电运行系统；
所述受控放电电池组是同类电型放电电池组；
所述电型受控放电电池组，是指其基本电型参数放电输出电压DhVo/Vset与放电输出电流DhIo/Iset在有效预设范围内并受控；其扩展电型参数放电输出等效阻抗DhRo与放电输出伏安功率DhPo受控；其关联电型参数电流限流与所述电池组电压关联受控，以及，伏安功率与所述电池组电压关联受控。
2.根据权利要求1所述的运行系统，其特征在于：
所述系统配置有通信总线BPC、放电识别口SCD、各地址接口ADR；
所述系统配置有多电池组放电系统控制器DMU；
所述系统统一预设放电运行额定电压Vset以及放电运行额定限流Iset；
所述系统配置放电调节算法，设定放电下垂伏安输出参数；
所述系统配置放电均流总线接口SBUS；
所述电型受控放电电池组BRP，是内置开关变换放电电池组。
3.根据权利要求2所述的运行系统，其特征在于：
在系统设定的有效放电工作范围内，所述内置开关变换放电电池组，是内置降压开关变换放电电池组。
4.根据权利要求2所述的运行系统，其特征在于：
在系统设定的有效放电工作范围内，所述内置开关变换放电电池组，是内置升压开关变换放电电池组。
5.根据权利要求2所述的运行系统，其特征在于：
在系统设定的有效放电工作范围内，所述内置开关变换放电电池组，是内置升降压开关变换放电电池组。
6.根据权利要求3或4或5所述的运行系统，其特征在于：
所述系统按编码序号配置各电池组地址接口ADRi的对应电阻；
所述系统控制器DMU与各电池组通信母线BPC连接；
建立并联放电系统串行通信协议以收发信息及指令；
配置与所述电池组系统控制器DMU关联的放电识别信号或下发协议。
7.根据权利要求6所述的运行系统，其特征在于：
所述放电系统控制器DMU与系统通信母线BPC交换各电池组状态及参数；
所述放电系统控制器DMU按设计配置算法计算放电系统缺省及运行预设电压；
所述放电系统控制器DMU按设计配置下垂伏安特性算法微调预设电压；
所述放电系统控制器DMU连接系统通信母线BPC，按广播或单独地址下发命令；
所述放电系统控制器DMU按设计配置功能及算法，分析计算统计放电系统特征量。
8.根据权利要求7所述的运行系统，其特征在于：
所述系统预设上电缺省电压Vset1为电池组恒压充电值Vcc；
所述系统预设运行动态电压Vset1为系统规划运行值Vsep。
9.根据权利要求8所述的运行系统，其特征在于：
所述系统预设优放电压Vset0为略大于Vset1；
所述系统预设备放电压Vset2为略小于Vset1；
设定所述Vset0、Vset2与Vset1差值范围为Vsd＝(1-5)％Vcc。
10.根据权利要求9所述的运行系统，其特征在于：
选定统一的放电输出伏安下垂特征参数及适用范围界限值，
Vout＝Vset-Krate*Iout，Vdu>Vout>Vdl；相对于额定电压Vnom，电压取值范围是，Vdu：
(95-115)％Vnom或(85-100)％Vcc、Vdl：(85-95)％Vnom或(75-85)％Vcc；相对于额定电流Inom，下垂斜率Krate＝(0.5-1.5)V/Inom；
系统内各电池组按此统一预设的动态特征阻抗匹配并联、自适应热备均衡放电。
11.根据权利要求10所述的运行系统，其特征在于：
所述系统电池组运行限流采用三档受控值之比值K1定义；
所述K1＝1，指定电池组预设限流Ids＝K1*Iset；
各电池组预设限流Ids具体配置，分别参照：
电池组按满度参量相应自主配置上电值及均流满度值；
系统按硬件地址设计缺省值，电池组按地址识别配置；
系统控制器按菜单设置对应地址下发配置指令；
电池组串电压低于预设值，自主下调配置值至K2。
12.根据权利要求10所述的运行系统，其特征在于：
所述系统电池组运行限流采用三档受控值之比值K0定义；
所述3>K0>1，指定电池组预设限流Ids＝K0*Iset；
各电池组预设限流Ids具体配置，分别参照：
电池组按满度参量相应自主配置上电值及均流满度值；
系统按硬件地址设计缺省值，电池组按地址识别配置；
系统控制器按菜单设置对应地址下发配置指令；
电池组串电压低于预设值，自主下调配置值至K2。
13.根据权利要求10所述的运行系统，其特征在于：
所述系统电池组运行限流采用三档受控值之比值K2定义；
所述1>K2>0.5，指定电池组预设限流Ids＝K2*Iset；
各电池组预设限流Ids具体配置，分别参照：
电池组按满度参量相应自主配置上电值及均流满度值；
系统按硬件地址设计缺省值，电池组按地址识别配置；
系统控制器按菜单设置对应地址下发配置指令；
电池组串电压低于预设值，自主下调配置值。
14.根据1至13任一权利要求所述的并联放电方法，包括如下步骤：
1)选定所述电型受控放电电池组有效放电工作范围，包括额定值、最大值、最小值、上电缺省值；在指定的有效放电工作范围内，单向放电工作，放电输出伏安特性为两个模式、对应预设限流负载点；
1-1)当负载小于对应预设限流负载点时为恒压段；
1-2)当负载大于对应预设限流负载点时为恒流段；
所述恒压恒流预设值可由系统内存或通信协议约定在有效放电工作范围内某个值点，最大恒压恒流值选为额定电压电流的相关比值、选值范围为100-125％。
15.根据权利要求14所述的方法，包括如下步骤：
2)所述放电系统控制器及所有电池组均流接口SBUS并联连接；
由系统控制器DMU下发均流启动工作电流下限值点；
由系统控制器DMU下发均流暂关工作电压上限值点；
各电池组利用均流总线信号、内嵌低倍差放算法、双环模式，动态低通微调放电电压、随动调节电流，实现均流。
16.根据权利要求15所述的方法，包括如下步骤：
3)选定所述内置开关变换放电电池组，即高效率电型受控放电电池组的有效放电输出工作范围；
3-1)在升降压开关变换工作状态，其有效工作范围输出电压为高至放电预设电压但不超过额定电压上限，低至额定电压下限或限流接近于零值；
3-2)在升压开关变换工作状态，其有效工作范围输出电压为自电池组内部组串电压起、高至放电预设电压但小于放电额定最大电压值；
3-3)在降压开关变换工作状态，其有效工作范围输出电压为两段，第一段为额定段，是自电池组内部组串电压起、低至放电预设电压但不低于额定电压下限，第二段为限流段、是在放电输出限流或过载时持续限流降压低于预设电压并渐低至零值输出；
升压、降压、升降压三种不同变换类型的内置变换电池组，有效放电工作范围不同；内置变换电池组在有效放电工作范围内，放电电压电流受控，工作于恒压限流、恒流降压两段模式，输出端口阻抗相应为受控状态，为预设或额定电压电流对应的等效阻抗值。
17.根据权利要求16所述的方法，包括如下步骤：
4)所述多电池组并联放电系统控制器下发命令、向选定部分电池组发送系统预设优放电压Vset0＝Vset1+Vsd；形成系统内略高于独立预设值Vset0，使该部分电池组进入优先放电模式，即优先以最大额定电流限流模式放电，以大于系统平均电流提供放电功率能量，并按预定值留存残余容量，放电至靠近终止电压或剩余容量，成为系统内优先快速释放剩余容量的电池组，方便系统按电池容量就低优先放电原则设计，以利于放电系统中设计部分电池组先期退出或待充。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：
5)所述多电池组并联放电系统控制器下发命令、向选定部分电池组发送系统预设备放电压Vset2＝Vset1-Vsd；形成略低于预设值Vset1的第二预设值Vset2，使系统内设定的部分电池组进入次选备放模式；
6)所述多电池组并联放电系统控制器下发命令、向不属于上述分步骤4)和分步骤5)的电池组发送系统预设放电电压Vset1，形成系统运行动态电压Vset1＝Vsep，即规划运行值，直到过放保护而停止放电。
一种多电池组并联放电运行的系统和方法
技术领域
背景技术
[0002] 动力电池组是新能源设备的核心部件；动力单体电芯额定电压低及额定容量小，因此采用串并联方式将多个电芯组合成整个储能部件，俗称动力电池包。电池包设计的要点包括单体电压、单体容量，单体串并联方式及电池系统管理方式。其中电池包的充放电管理是系统使用的关键技术，通常电池包内部的管理单元BPU，俗称保护板，提供电池组过充过放保护，除输出短路保护，一般重点监测电池组串内单体电压；充电流程由特别配置的充电器按指定类型电池充电标准流程及厂家指定参数完成，而电池包对放电过程一般设计有电压过低保护，包括整组电压过低及单体电压过低的保护，部分电池包也设计有短路或限时过流保护、过温保护。
[0003] 动力电池大系统由极多单体组成大的能量包系统，一般先将单体按预定的串并联模式组成包组件，由组件形成为块片或层，再按层组成大系统。小系统则简化为包组件。其中电路的并联连接部分一般采取熔丝串联配置，并实施局部热管理、容量管理，以规避不同电池包部件之间内部环流而导致系统无法正常运行。并且这种设计只是在组装开始时实施并联，运行时一般不再拆解，这种并联是静态一次组装方式；并且应在实施并联之前先将电池储电容量适当降低、电压降到并联合接的预设置规范值，使电池部件电压差减小、内阻较大且满足再并联条件，环流电流值就会小很多，以提高生产的安全性和减小发生事故的可能性。并且这种并联方式下的电池分部件需要独立检测、独立管理，否则会随电池部件长期并联不均衡引发充放电不足导致整个电池组及系统充放电容量的大幅急剧衰减而失效。
[0004] 动力电池组在运行的设备环境中是一个高能低阻有源的动态工作部件，因此在非静态组装情形，两个成品电池组不能直接并联。当电压平台及容量不同情况下，直接并联意味着电池组之间发生环流充放电，因电池阻抗低而造成不受控通流极大且持续时，内部损耗发热严重并蓄积，甚至导致损毁电池。
[0005] 成品电池组部件内置的的保护管理单元对充放电过程一般设计为充电放电两个独立的工作过程并按对应的标准流程管理，重点是针对整组电池或单体电池的电特性参数的过范围保护，对充放电的运行步骤和过程中的细节参数并不介入管理。所以多电池组的简单粗暴的直接并联会导致电池组处于异常的充电过程或异常放电过程且不受控制，异常程度直接由组间电池的荷电状态等电参数的差异性决定。如果这种不受控的直接并联多次发生，将导致电池加速失效或报废。
[0006] 目前现有技术采用两种方式实现用电设备的成品电池组并联，其一是直接采用分断投切方式，例如选用空气开关进行手动分断投切、又例如采用直流继电器或接触器分断投切。系统工作于冷备份切换模式，即利用开关触点分别投切连通其中一组电池进入工作状态实现在线充放电、另一组电池处于冷备份待用状态，也可以拔离其中一组电池置于其他设备或转接实施充电后备用。系统切换瞬间无电池供电，所以一般只在设备关闭状态投切。这种模式下，处于放电工作的电池始终只有一组，也即冷备份切换工作模式。另一种方式，是利用外置并接电路单元，采用或合逻辑并接理想二极管开关Oring-SW，也称作“或合”开关。它采用逆流关闭技术，实现两组电池的并联连接。其中“或合”开关由场效应管及体内二极管、检测电路、控制电路组成，其基本控制及开关逻辑是：加电初期由二极管通过电流工作，正向电流较大时立即开启场效应管导通，降低正向导通压降及损耗，当正向电流减低并导致受控导通压降低于30mv时，关闭场效应管。特别的，当检测电路提示发生电流短路或反向导通时，控制电路将迅速关闭场效应管切断低阻支路，此时实现了正向短路保护，还实现了反向电流实时阻断。电路连接采用“或合”开关先与电池组串联，再并联组成并联放电系统，此时，系统中发生瞬时反向电流即倒灌充电电流的电池组，被与之串联的“或合”开关阻断，因而由电池电压及负载能力强的电池组放电，完成电压电流竞争通断温备份冗余工作模式。实际上这种工作模式，多数时间，一般提供电流参与放电的电池组都只是其中一组，其他不参与放电，温备份待机；在均等参数情形的短时间内会同时放电，在短时大负荷情形会同时放电，但放电电流大小不受控，由内部动态电性能参数之间的差异决定，并且微弱差异就会导致电池组间放电电流较大的不均衡或部分电池组退出放电。
[0007] 在现有技术中，动力电池组内部虽然设计有保护板BPU，对单口电池组，充电口C、放电口D合并为电池输出P口，采用对置串联充放场效应管QC、QD控制开闭、实现过充过放保护关停；在预先设置的正常工作参数范围内、电池组内充放电场效应管均处于低阻低损耗导通工作状态，配合外部用电设备，实现电池组有效放电；但此时电池组端口处于低阻抗开合状态，既能放电，也能接受其他并联电池或有源元件的充电电动势及充电电流；而持续的不受控的大电流充电会使电池组内部积聚发热并急剧升温或局部高热而导致失效甚至毁损。
[0008] 在现有技术中，动力电池放电大系统由预装组件形成为块片或层，再按层拼接成大系统能量包系统，元件故障引发的系统故障率高，维护维修困难。
发明内容
[0010] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0011] 一种多电池组并联放电运行系统，包括多个受控放电电池组BRPi，i≧2；所述多个受控放电电池组的所有正端相互连接，所有负端相互连接，并与放电负载构成多电池组并联放电运行系统；所述受控放电电池组是同类电型放电电池组；
[0012] 所述电型受控放电电池组，是指其基本电型参数放电输出电压DhVo/Vset与放电输出电流DhIo/Iset在有效预设范围内并受控；其扩展电型参数放电输出等效阻抗DhRo与放电输出伏安功率DhPo受控；其关联电型参数电流限流与所述电池组电压关联受控，以及，伏安功率与所述电池组电压关联受控。
[0013] 进一步地，所述系统配置有通信总线BPC、放电识别口SCD、各地址接口ADR；所述系统配置有多电池组放电系统控制器DMU；所述系统统一预设放电运行额定电压Vset以及放电运行额定限流Iset；所述系统配置放电调节算法，设定放电下垂伏安输出参数；所述系统配置放电均流总线接口SBUS；所述电型受控放电电池组BRP，是内置开关变换放电电池组。
[0014] 更进一步地，在系统设定的有效放电工作范围内，所述内置开关变换放电电池组，是内置降压开关变换放电电池组，或是内置升压开关变换放电电池组，或是内置升降压开关变换放电电池组。
[0015] 更进一步地，按编码序号配置各电池组地址接口ADRi的对应电阻；所述系统控制器DMU与各电池组通信母线BPC连接；建立并联放电系统串行通信协议以收发信息及指令；配置与所述电池组内控制器DMU关联的放电识别信号或下发协议。
[0016] 更进一步地，所述放电系统控制器DMU与系统通信母线BPC交换各电池组状态及参数；所述放电系统控制器DMU按设计配置算法计算放电系统缺省及运行预设电压；所述放电系统控制器DMU按设计配置下垂伏安特性算法微调预设电压；所述放电系统控制器DMU连接系统通信母线BPC，按广播或单独地址下发命令；所述放电系统控制器DMU按设计配置功能及算法，分析计算统计放电系统特征量。
[0017] 更进一步地，所述系统预设上电缺省电压Vset1为电池组恒压充电值Vcc；所述系统预设运行动态电压Vset1为系统规划运行值Vsep。
[0018] 更进一步地，所述系统预设优放电压Vset0为略大于Vset1；所述系统预设备放电压Vset2为略小于Vset1；设定所述Vset0、Vset2与Vset1差值范围为Vsd＝(1-5)％Vcc。
[0019] 更进一步地，选定统一的放电输出伏安下垂特征参数及适用范围界限值，Vout＝Vset-Krate*Iout，Vdu>Vout>Vdl；相对于额定电压Vnom，电压取值范围是，Vdu：(95-115)％Vnom或(85-100)％Vcc、Vdl：(85-95)％Vnom或(75-85)％Vcc；相对于额定电流Inom，下垂斜率Krate＝(0.5-1.5)V/Inom；系统内各电池组按此统一预设的动态特征阻抗匹配并联、自适应热备均衡放电。
[0020] 更进一步地，所述系统电池组运行限流采用三档受控值之比值K1或K0或K2定义；
[0021] 所述K1＝1，指定电池组预设限流Ids＝K1*Iset；
[0022] 所述3>K0>1，指定电池组预设限流Ids＝K0*Iset；
[0023] 所述1>K2>0.5，指定电池组预设限流Ids＝K2*Iset；
[0025] 电池组串电压低于预设值，自主下调配置值。
[0026] 根据上述任一系统的并联放电方法，包括如下步骤：
[0027] 1)选定所述电型受控放电电池组有效放电工作范围，包括额定值、最大值、最小值、上电缺省值；在指定的有效放电工作范围内，单向放电工作，放电输出伏安特性为两个模式、对应预设限流负载点；
[0028] 1-1)当负载小于对应预设限流负载点时为恒压段；
[0029] 1-2)当负载大于对应预设限流负载点时为恒流段；
[0030] 所述恒压恒流预设值可由系统内存或通信协议约定在有效放电工作范围内某个值点，最大恒压恒流值选为额定电压电流的相关比值、选值范围为100-125％。
[0031] 更进一步地，包括如下步骤：
[0032] 2)所述放电系统控制器及所有电池组均流接口SBUS并联连接；
[0033] 由系统控制器DMU下发均流启动工作电流下限值点；
[0034] 由系统控制器DMU下发均流暂关工作电压上限值点；
[0035] 各电池组利用均流总线信号、内嵌低倍差放算法、双环模式，动态低通微调放电电压、随动调节电流，实现均流。
[0036] 更进一步地，包括如下步骤：
[0037] 3)选定所述内置变换放电电池组，即高效率电型受控放电电池组的有效放电输出工作范围；
[0038] 3-1)在升降压变换工作状态，其有效工作范围输出电压为高至放电预设电压但不超过额定电压上限，低至额定电压下限或限流接近于零值；
[0039] 3-2)在升压变换工作状态，其有效工作范围输出电压为自电池组内部组串电压起、高至放电预设电压但小于放电额定最大电压值；
[0040] 3-3)在降压变换工作状态，其有效工作范围输出电压为两段，第一段为额定段，是自电池组内部组串电压起、低至放电预设电压但不低于额定电压下限，第二段为限流段、是在放电输出限流或过载时持续限流降压低于预设电压并渐低至零值输出；
[0041] 升压、降压、升降压三种不同变换类型的内置变换电池组，有效放电工作范围不同；内置变换电池组在有效放电工作范围内，放电电压电流受控，工作于恒压限流、恒流降压两段模式，输出端口阻抗相应为受控状态，为预设或额定电压电流对应的等效阻抗值。
[0042] 更进一步地，包括如下步骤：
[0043] 4)所述多电池组并联放电系统控制器下发命令、向选定部分电池组发送系统预设优放电压Vset0＝Vset1+Vsd；形成系统内略高于独立预设值Vset0，使该部分电池组进入优先放电模式，即优先以最大额定电流限流模式放电，以大于系统平均电流提供放电功率能量，并按预定值留存残余容量，放至靠近终止电压或剩余容量，成为系统内优先快速释放剩余容量的电池组，方便系统按电池容量就低优先放电原则设计，以利于放电系统中设计部分电池组先期退出或待充。
[0044] 更进一步地，包括如下步骤：
[0045] 5)所述多电池组并联放电系统控制器下发命令、向选定部分电池组发送系统预设备放电压Vset2＝Vset1-Vsd；形成略低于预设值Vset1的第二预设值Vset2，使系统内设定的部分电池组进入次选备放模式；
[0046] 6)所述多电池组并联放电系统控制器下发命令、向不属于上述分步骤4)和分步骤5)的电池组发送系统预设放电电压Vset1，形成系统运行动态电压Vset1＝Vsep，即规划运行值，直到过放保护而停止放电。
[0047] 实施本发明的多电池组并联放电运行的系统和方法，具有以下有益效果：
[0048] 本发明利用电型受控放电电池组的复合开闭保护与内置变换放电机制，使电池组具备特定受控电型特性，成为可程控恒压恒流伏安及下垂伏安特性、单向放电、自主均流、智能可编程模块化设备，实现了多电池组热备冗余并联放电运行。特别是，通过功率开关变换及控制，避免了非预期反向电流，实现了功率变换输出特有的电压电流及阻抗受控、自主动态均流，使得系统内各电池组均能实现单向输出、可调恒值稳压或线性下垂、可调恒值限流、自主均流放电，达到多电池组动态热备冗余并联均流放电的功能。从而使系统额定达到所有多电池组额定放电电流总和，组成模块化热备冗余并联放电系统。
[0049] 本发明采用可移出多模块化并联系统，全参数范围性能好，全场景适用，方法原理清晰，易于实现，控制简单，且实施方案选型简单方便、规格品种精简，成本低廉。因此，其动力并联放电系统性能大大提高，成本性价比高，能够适应各种工作环境，设计更加简洁、高效，系统运行具有极高的可用性、可维性、可靠性。附图说明
[0050] 图1是现有技术常规电池组共正/负端单口保护板内部示意图；
[0051] 图2是现有技术开关投切实现两组共正/负端电池组并联示意图；
[0052] 图3是现有技术或合开关实现两组共正/负端电池组并联示意图；
[0053] 图4是本发明共正端单口升压变换电池组并联放电电路示意图；
[0054] 图5是本发明共负端单口升降压变换电池组并联放电电路示意图；
[0055] 图6是本发明变换输出电压电流V-A伏特安培下垂特性示意图；
[0056] 图7是本发明变换输出电压容量V-C伏特安时下垂特性示意图；
[0057] 图8是本发明变换输出运行限流三段预设特性示意图；
[0058] 图9是本发明多电池组并联放电系统的应用方案电路实例1；
[0059] 图10是本发明多电池组并联放电系统的应用方案电路实例2；
[0060] 图11是本发明多电池组并联放电系统的应用方案电路实例3；
[0061] 图12是本发明多电池组并联放电系统的应用方案电路实例4；
[0062] 图13是本发明多电池组并联放电系统的运行控制流程图。
具体实施方式
[0063] 本发明一种多电池组并联放电运行系统，该系统包括多个受控放电电池组BRPi，i≧2；所述多个受控放电电池组的所有正端相互连接，所有负端相互连接，并与放电负载构成多电池组并联放电运行系统；
[0064] 所述受控放电电池组是同类电型放电电池组；
[0065] 所述电型受控放电电池组，是指其基本电型参数放电输出电压DhVo/Vset与放电输出电流DhIo/Iset在有效预设范围内并受控；其扩展电型参数放电输出等效阻抗DhRo与放电输出伏安功率DhPo受控；其关联电型参数电流限流与所述电池组电压关联受控，以及，伏安功率与所述电池组电压关联受控。
[0066] 所述运行系统，还在于：
[0067] 所述系统配置有通信总线BPC、放电识别口SCD、各地址接口ADR；
[0068] 所述系统配置有多电池组放电系统控制器DMU；
[0069] 所述系统统一预设放电运行额定电压Vset以及放电运行额定限流Iset；
[0070] 所述系统配置放电调节算法，设定放电下垂伏安输出参数；
[0071] 所述系统配置放电均流总线接口SBUS；
[0072] 所述电型受控放电电池组BRP，是内置开关变换放电电池组。
[0073] 所述电型受控电池组，还在于内部设有功率电感L、电感元件L与电池组串B端之间设有功率开关场效应管QB、电感元件L与电池输出P端之间设有功率开关场效应管QP、使电感L通过开关串接于电池组串B端及电池输出P端之间并由二极管或场效应管对应续流，电池组串B端及电池输出P端两侧正负极之间连接有高频滤波电容C，组成开关调节单元，完成电池输出P端即电池放电电压、放电电流、放电等效阻抗受控调节。
[0074] 所述运行系统，还在于：
[0075] 在系统设定的有效放电工作范围内，所述内置开关变换放电电池组，是内置降压开关变换放电电池组，或是内置升压开关变换放电电池组，或是内置升降压开关变换放电电池组。
[0076] 所述运行系统，还在于：
[0077] 按编码序号配置各电池组地址接口ADRi的对应电阻；所述系统控制器DMU与各电池组通信母线BPC连接；建立并联放电系统串行通信协议以收发信息及指令；配置与所述电池组内控制器DMU关联的放电识别信号或下发协议。
[0078] 所述运行系统，还在于：
[0079] 所述放电系统控制器DMU与系统通信母线BPC交换各电池组状态及参数；所述放电系统控制器DMU按设计配置算法计算放电系统缺省及运行预设电压；所述放电系统控制器DMU按设计配置伏安下垂伏安特性算法微调预设电压；所述放电系统控制器DMU连接系统通信母线BPC，按广播或单独地址下发命令；所述放电系统控制器DMU按设计配置功能及算法，分析计算统计放电系统特征量。
[0080] 所述运行系统，还在于：
[0081] 所述系统预设上电缺省电压Vset1为电池组恒压充电值Vcc；所述系统预设运行动态电压Vset1为系统规划运行值Vsep。
[0082] 其中，Vsep由系统内各并联电池组电压参数、在系统约定有效工作范围内、均化计算得出，算法包括：额定值、平均值、中位值、均方值、剩余安时权重平均值；由系统设计时设定。
[0083] 所述运行系统，还在于：
[0084] 所述系统预设优放电压Vset0为略大于Vset1；所述系统预设备放电压Vset2为略小于Vset1；设定所述Vset0、Vset2与Vset1差值范围为Vsd＝(1-5)％Vcc。
[0085] 所述运行系统，还在于：选定统一的放电输出伏安下垂特征参数及适用范围界限值，
[0086] Vout＝Vset-Krate*Iout，Vdu>Vout>Vdl；相对于额定电压Vnom，电压取值范围是，Vdu：(95-115)％Vnom或(85-100)％Vcc、Vdl：(85-95)％Vnom或(75-85)％Vcc；相对于额定电流Inom，下垂斜率Krate＝(0.5-1.5)V/Inom；系统内各电池组按此统一预设的动态特征阻抗匹配并联、自适应热备均衡放电。
[0087] 所述运行系统，还在于：所述系统电池组运行限流采用三档受控值之比值K1定义；所述K1＝1，指定电池组预设限流Ids＝K1*Iset；
[0088] 各电池组预设限流Ids具体配置，分别参照：
[0089] 电池组按满度参量相应自主配置上电值及均流满度值；
[0090] 系统按硬件地址设计缺省值，电池组按地址识别配置；
[0091] 系统控制器按菜单设置对应地址下发配置指令；
[0092] 电池组串电压低于预设值，自主下调配置值K2。
[0093] 所述运行系统，还在于：所述系统电池组运行限流采用三档受控值之比值K0定义；所述3>K0>1，指定电池组预设限流Ids＝K0*Iset；
[0094] 各电池组预设限流Ids具体配置，分别参照：
[0095] 电池组按满度参量相应自主配置上电值及均流满度值；
[0096] 系统按硬件地址设计缺省值，电池组按地址识别配置；
[0097] 系统控制器按菜单设置对应地址下发配置指令；
[0098] 电池组串电压低于预设值，自主下调配置值K2。
[0099] 所述运行系统，还在于：所述系统电池组运行限流采用三档受控值之比值K2定义；所述1>K2>0.5，指定电池组预设限流Ids＝K2*Iset；
[0100] 各电池组预设限流Ids具体配置，分别参照：
[0101] 电池组按满度参量相应自主配置上电值及均流满度值；
[0102] 系统按硬件地址设计缺省值，电池组按地址识别配置；
[0103] 系统控制器按菜单设置对应地址下发配置指令；
[0104] 电池组串电压低于预设值，自主下调配置值。
[0105] 参照图13，根据以上所述并联放电系统的运行方法，包括如下步骤：
[0106] 所述电型受控放电电池组，选定有效放电工作范围，包括额定值、最大值、最小值、上电缺省值；在指定的有效放电工作范围内，单向放电工作，放电输出伏安特性为两个模式、对应预设限流负载点、当负载小于时为恒压段、当负载大于时为恒流段，恒压恒流预设值可由系统内存或通信协议约定在有效放电工作范围内某个值点，最大恒压恒流值选为额定电压电流的相关比值、选值范围为100-125％。
[0107] 所述电型受控放电电池组的运行方法，包括，上电时按额定限流负载点配置缺省值，还接受放电控制器DMU的限流负载点调节指令并赋值，检定运行时放电电压及放电电流，判断是小于预设负载点时，按恒压特性调节开关脉宽及工作方式，当判断是大于预设负载点时，按恒流特性调节开关脉宽及工作方式。
[0108] 所述并联放电系统的运行方法，包括，
[0110] 放电系统控制器及所有电池组均流接口SBUS并联连接；
[0111] 由系统控制器DMU下发均流启动工作电流下限值点；
[0112] 由系统控制器DMU下发均流暂关工作电压上限值点；
[0113] 各电池组利用均流总线信号、内嵌低倍差放算法、双环模式，动态低通微调放电电压、随动调节电流，实现均流。
[0114] 所述并联放电系统的运行方法，还包括，
[0115] 所述内置变换放电电池组，是高效率电型受控放电电池组，有效放电输出工作范围是：
[0116] 升降压变换有效工作范围输出电压为高至放电预设电压但低于额定电压上限、低至额定电压下限或限流接近于零值；
[0117] 升压变换有效工作范围输出电压为自电池组内部组串电压起、高至放电预设电压但小于放电额定最大电压值；
[0118] 降压变换有效工作范围输出电压为两段，第一段为额定段，是自电池组内部组串电压起、低至放电预设电压但高于额定电压下限，第二段为限流段、是在放电输出限流或过载时持续限流降压低于预设电压并渐低至零值输出；
[0119] 升压、降压、升降压三种不同变换类型的内置变换电池组，有效放电工作范围不同；内置变换电池组在有效放电工作范围内，放电电压电流受控，工作于恒压限流、恒流降压两段模式，输出端口阻抗相应为受控状态、为预设或额定电压电流对应的等效阻抗值。这是组内判断变换方式，确定有效放电工作范围。
[0120] 所述并联放电系统的运行方法，还包括，
[0121] 所述多电池组并联放电系统控制器下发命令、向选定部分电池组发送系统预设优放电压Vset0＝Vset1+Vsd；形成系统内略高独立预设值Vset0，使该部分电池组进入优先放电模式；
[0122] 当放电系统选择低容量电池组优先放电模式时，部分电池组收到预设优放指令，电池组运行方式是，按略高于Vset1的优放电压Vset0，以最大额定电流限流模式放电，以大于系统平均电流提供放电功率能量，并按预定值留存残余容量，放至靠近终止电压或剩余容量，成为系统内优先快速释放剩余容量的电池组，方便系统按电池容量就低优先放电原则设计，以利于放电系统中设计部分电池组先期退出或待充；就是说，判断目前电池组是否比正在放电其他电池组端电压低，如果是，则按预设优放电压Vset0，进入优放模式；当前电池组就成为低压优先放电对象，快速释放剩余容量的电池组，然后先期退出放电，或进入待充状态；
[0123] 当放电系统选择高容量电池组优先放电模式时，部分电池组收到预设优放指令，电池组运行方式是，按略高于Vset1的优放电压Vset0，以最大额定电流限流模式放电，以大于系统平均电流提供放电功率能量，并按预定电池组端电压值留存容差容量，放至电池组端电压靠近系统平均电压或容量靠近放电电池容量中值，使得系统内各电池处于容量接近的均衡状态，利于系统的模块化均衡控制；就是说，判断目前电池组是否比正在放电其他电池组端电压高，如果是，则按预设优放电压Vset0，进入优放模式。
[0124] 所述并联放电系统的运行方法，还包括，
[0125] 所述多电池组并联放电系统控制器下发命令、向选定部分电池组发送系统预设备放电压Vset2＝Vset1-Vsd；形成略低于预设值Vset1的第二预设值Vset2，使系统内设定的部分电池组进入次选备放模式；
[0126] 所述多电池组并联放电系统控制器下发命令、向不属于上述分步骤4)和分步骤5)的电池组发送系统预设放电电压Vset1，形成系统运行动态电压Vset1＝Vsep，即规划运行值，直到过放保护而停止放电。
[0127] 当放电系统选择高容量电池组次选备放模式时，部分电池组收到预设备放指令，电池组运行方式是，按略低于Vset1的次值电压Vset2或较低电流次续放电、或备份放电，系统内部分电池组热备放电运行、部分低功耗待机运行；构成并联放电系统低耗经济运行模式。就是说，判断当前电池组是否比其他电池组端电压高，如果是，则按预设次选备放电压Vset2，进入次选备放模式。
[0128] 当放电系统选择低容量电池组次选备放模式时，部分电池组收到预设备放指令，电池组运行方式是，按略低于Vset1的优放电压Vset2，或较低电流次续放电、或备份放电，低功耗待机运行，并按预定电池组端电压值或留存容差容量，直至电池组端电压靠近系统平均电压或容量靠近放电电池容量的中值，使得系统内各电池处于容量接近的均衡状态，利于系统的模块化均衡控制；就是说，判断目前电池组是否比正在放电其他电池组端电压低，如果是，则按预设次选备放电压Vset2，进入次选备放模式。
[0129] 本发明中，系统内各电池组，放电输出电型受控、采用内置变换调节放电；图4为本发明内置半桥升压变换放电电池组BRP-HB并联放电示意图，图5为本发明内置全桥升降压变换放电电池组BRP-FB并联放电示意图；由于复合开闭保护内置变换调节器的特有的功率变换性能，使得电池组BRP具备单向放电、且输出电压、电流、输出功率、等效输出阻抗均为受控状态，规避了原电池组固有的异常低阻、反流、过流等不受控特性，使得多电池组的受控并联得以有效运行、并组成模块化热备冗余并联放电系统。
[0130] 图6中左至右为本发明内置变换放电电池组升降压、升压、降压变换时有效放电输出电压与电池组串电压的工作关系示意图，三种不同变换类型、有效放电输出工作范围不同，各图中右下侧为内置变换放电输出电压电流伏安下垂特性示意图；内置半桥升压变换并联放电电型的电池组BRP-HB性能良好且成本低、内置全桥升降压变换并联放电电型的电池组BRP-FB性能优异性价比高。
[0131] 图7为本发明内置变换放电电池组的输出电压V与容量C的伏特安时调配特性示意图，Vnlp、Vnup为电池电压有效工作区上下限值，Vnlp、Vnup为友好应用上下限值；在电池电压平台高值区、系统可按地址统一或分群配置预设额定电压输出Vset1[Vset0、Vset2]，在电压中后区、按下垂特征值[Vk、Krate]配置下垂调节特性，在电压后端、电池按约定值限流降压，当超出有效范围上下限值，内阻退至电池组自有低阻特性；当电池电压V及容量C低于预设值时，电池按附图7约定曲线调配输出电压成为受控的伏特安时输出特性。
[0132] 图8为本发明内置变换放电电池组的输出限流三段受控特性示意图，图中可见、额定区一般参考电池额定容量按Inom放电电流预设Iset、K1＝1，针对电池电压低于标称值Vnom的低压工作区，同比下调至K2＝0.5-0.95，而在电池电压平台高值区，即约定于[Vnom,Vnup]或更小区域，系统按设计配置同比上调至K0＝1-3、放电按高倍率大电流工作。
[0133] 一种多电池组动态热备冗余并联放电运行的电池组实施例1，如图9所示；采用内置半桥升压放电电池组BRP-HB，采用2个48V16Ah电池模块组成热备冗余并联放电系统，用于城区快递专业电动两轮车；
[0134] 一种多电池组动态热备冗余并联放电运行的电池组实施例2，如图10所示；采用内置全桥升降压放电电池组BRP-FB，采用3个48V16Ah电池模块组成热备冗余并联放电系统，用于越野运动型电动摩托车；
[0135] 一种多电池组动态热备冗余并联放电运行的电池组实施例3，如图11所示；采用内置全桥升降压放电电池组BRP-FB，采用12个48V16Ah电池模块组成热备冗余并联放电系统，用于48V通信基站；
[0136] 一种多电池组动态热备冗余并联放电运行的电池组实施例4，如图12所示；采用内置全桥升降压放电电池组BRP-FB，采用20个240V3Ah电池模块组成并联放电系统，用于240V小型数据中心。
[0137] 下面将结合附图9-12对本发明实施例作进一步说明。
[0138] 如图9所示为本发明多电池组并联放电运行的系统实施例1，该系统包括：
[0139] 由受控电型电池组BRPi，i＝1～2组成并联放电系统；
[0140] 所述电池组所有正极P+相连、所有负极P-相连；
[0141] BPC串口空置，电池组地址状态SAD口悬空，内检为放电模式；
[0142] 所述电池组有效放电工作范围，进一步包括：
[0143] 标称电压：Vnom＝48.0V，(+16.7％、-12.5％)Vnom；
[0144] 标称范围：上限Vnup＝56.0V、下限Vnlp＝42.0V；
[0145] 友好应用：上界Vnua＝51.0V、下界Vnla＝45.0V，±(4-7)％；
[0146] 缺省预设电压Vset1＝54.6V、优放预设电压Vset0＝56.0V；
[0147] 选定动力系统负荷控制器额定规格：48V(39～58V)/15A；
[0148] 选用内置半桥升压电型放电电池组BRP-HB；
[0149] 选定电池组电压容量额定规格为48V16Ah；
[0151] 选定额定电流为Inom＝15A，短路保护电流为45A；
[0152] 选定电池组过低放电保护电压Vpdl＝41.0V；
[0153] 选定电池组内置V-A输出伏安分段下垂参数，包括：
[0154]
[0155] 其中，Vp、Ip为电池放电电压电流，Vb电池组内串电压。
[0156] 如图10所示为本发明多电池组并联放电运行的系统实施例2，该系统包括：
[0157] 由受控电型电池组BRPi，i＝1～3组成并联放电系统；
[0158] 所述电池组所有正极P+相连、所有负极P-相连；
[0159] 选定监控器及所有电池组，BPC间相连、SAD间相连；
[0160] 选定监控器及所有电池组，BH、SAD之间串接电阻Ri；
[0161] 选定系统及电池组有效放电工作范围，进一步包括：
[0162] 标称电压：Vnom＝48.0V，(+16.6％，-12.5％)Vnom；
[0163] 标称范围：上限Vnup＝56.0V、下限Vnlp＝42.0V；
[0164] 友好应用：上界Vnua＝51.0V、下界Vnla＝45.0V，±(4-7)％；
[0165] 缺省预设电压Vset1＝54.6V；
[0166] 选定动力系统负荷控制器额定规格：48V(39～58V)；
[0167] 选定电池组电压容量额定规格为48V16Ah；
[0168] 选用内置全桥升降压电型放电电池组BRP-FB；
[0169] 进一步：选定电型参数电压、电流、安时、阻抗内置变换调节算法；
[0170] 选用电池组电芯，包括：磷酸铁锂LiFe、三元锂电Li3Y；
[0171] 选定电池组内置额定放电电流，包括：
[0172] 选定额定电流为Inom＝30A，短路保护电流为60A；
[0173] 选定电池组过低放电保护电压Vpdl＝41.0V；
[0174] 选定电池组内置V-A输出伏安下垂参数，包括：
[0175]
[0176] 其中，Vp、Ip为电池放电电压电流，Vb电池组内串电压；
[0177] 如图11所示为本发明多电池组并联放电运行的系统实施例3，该系统包括：
[0178] 由受控电型电池组BRPi，i＝1～12组成并联放电系统；
[0179] 所述电池组所有正极P+相连、所有负极P-相连；
[0180] 选定监控器及所有电池组，BPC间相连、Sbus间相连；
[0181] 选定所有电池组，P+、SAD之间串接电阻Ri；
[0182] 选定系统及电池组有效放电工作范围，进一步包括：
[0183] 标称电压：Vnom＝48.0V，(+16.6％，-12.5％)Vnom；
[0184] 标称范围：上限Vnup＝56.0V、下限Vnlp＝42.0V；
[0185] 友好应用：上界Vnua＝51.0V、下界Vnla＝45.0V，±(4-7)％；
[0186] 缺省预设电压Vset1＝54.6V；
[0187] 优放预设电压Vset0＝56.0V、备放预设电压Vset2＝53.5V；
[0188] 预设电压设定容许误差<0.3V、1C负荷电压下降<0.5V；
[0189] 选定动力系统负荷控制器额定规格：48V(39～59V)；
[0190] 选定电池组电压容量额定规格为48V16Ah；
[0191] 选用内置半桥升压电型放电电池组BRP-HB；进一步包括：
[0192] 选定电池组电型内置变换调节，与电压、电流、安时、阻抗调整对应的算法、参数；
[0193] 选用电池组电芯为动力新能源类型，包括：
[0194] 磷酸铁锂LiFe、三元锂电Li3Y、改性猛锂LiMn、镍氢NiH；
[0195] 选定电池组内置额定放电电流，包括：
[0196] 选定额定电流为Inom＝15A，程控范围为(10-100)％；
[0197] 选定短时放电电流30A，短路保护电流为45A；
[0198] 选定电池组过低放电保护电压Vpdl＝41.0V；
[0199] 选定电池组内置V-A输出伏安下垂参数，包括：
[0200]
[0201] 其中，Vp、Ip为电池放电电压电流，Vb电池组内串电压；
[0202] 选定放电系统控制器DUM1管理各电池组；包括：
[0203] 收集各电池组内部组串电压，计算平均值为规划电压Vsep；
[0204] 收集各电池组工况及电流、计算并输出系统均流信号Sbus；
[0205] 根据菜单选择及对应地址下发优放Vset0、预放Vset2指令；
[0206] 根据菜单系统放电限流值广播下发各电池组限流程控指令。
[0207] 如图12所示，为本发明多电池组并联放电运行的系统实施例4，该系统包括：
[0208] 由受控电型电池组BRPi，i＝1～20组成并联放电系统；
[0209] 所述电池组所有正极P+相连、所有负极P-相连；
[0210] 均流总线Sbus间相连；
[0211] BPC串口空置，SAD状态口悬空、内检为放电模式；
[0212] 选定系统及电池组有效放电工作范围，进一步包括：
[0213] 标称电压：Vnom＝240.0V,范围：210～280V；
[0214] 缺省预设电压Vset1＝275V；
[0215] 选定动力系统负荷额定电压规格：240V(190～290V)；
[0216] 选用内置全桥升降压电型放电电池组BRP-FB；
[0217] 选定电池组电压容量额定规格为240V3Ah；
[0218] 选用电芯：磷酸铁锂、三元锂电、改性猛锂、镍氢动力；
[0219] 选定额定电流为Inom＝6A，短路保护电流为12A；
[0220] 选定电池组过低放电保护电压Vpdl＝205.0V；
[0221] 三元锂电Li3Y常用范围为：65S*(3.00～3.15)＝195～205V
[0222] 磷酸铁锂LiFe常用范围为：75S*(2.00～2.75)＝150～205V
[0223] 改性猛锂LiMn常用范围为：65S*(2.55～3.15)＝165～205V
[0224] 镍氢动力NiH常用范围为：200S*(0.90～1.03)＝180～205V
[0225] 选定电池组内置V-A输出伏安分段下垂参数，包括：
[0226] Vp.set＝Vset1； Vb>Vnom；
[0227] Vp.set＝Vb+10； Vnom>Vb>Vpdl；
[0228] 其中，Vp、Ip为电池放电电压电流，Vb电池组内串电压。
[0229] 在实施例1中，并联系统中电池组，分别并联所有电池的正负两端；系统的并联放电，依赖各电池内置的变换放电调节特性及内置的电压电流电型约定参数实施电池的电压、电流、阻抗、安时特性的自主并联匹配；此系统简约并兼容常规接线，大幅提高系统并联放电性能。
[0230] 在实施例2中，并联系统中电池组，分别并联所有电池的正负两端、并联监控单元及所有电池组的通信总线BPC、并联所有监控及电池组的地址状态SAD口线，各单元在位信号BHi连接各自匹配的位置电阻；此系统，地址状态总线SAD可解读系统内所有设备并以H0_B0000、H2_B0010、H4_B0100、H8_B1000对应的位码值或合为地址总线码值、并由系统内当前在位低值设备主控信息收发；采用内置双向全桥变换拓扑升降压变换、电池组以Vset1为预设电压、采用内置放电下垂伏安特性实施自动输出阻抗特性匹配电流均衡调节；此系统配置了高性能通信模式，在提高系统放电性能的同时大幅提高了智能化水平。
[0231] 在实施例3中，并联系统中电池组，分别并联所有电池的正负两端、并联监控单元及所有电池组的通信总线BPC、并联所有监控及电池组的均流总线Sbus，各电池组地址状态SADi由P+连接各自匹配的位置电阻Ri；此系统，地址状态总线可解读系统内所有电池组对应的从机位码值01#-12#、监控缺省为主监控，采用内置双向全桥变换拓扑升降压变换，电池组以Vset1为预设电压，并采用放电均流总线Sbus，各电池组内置控制器自动完成均流自主调节；此系统按标准模块化系统设计、系统控制器交互智能化，是多电池组智能并联系统的标准模式。
[0232] 在实施例4中，并联系统中电池组，分别并联所有电池的正负两端、并联所有监控及电池组的均流总线Sbus，各电池组通信总线BPC空置，各电池组地址状态SADi悬空、识别为放电状态；此系统，采用内置双向全桥变换拓扑升降压变换，电池组以Vset1为预设电压，并采用放电均流总线Sbus，各电池组内置控制器自动完成均流自主调节；本系统采用内置预设电压电流调节、采用均流总线实施电池放电均流，系统无需依赖通信、是多电池组自主热备并联运行的硬件连接优化模式。
[0233] 通过上面描述可知，在本发明中，涉及的电环境包括以24V、36V、48V、60V、72V、110V、220V、240V、400V或其他电压为额定工作电压的电池包形成的单一电池组。这些电池组用于设备或系统中提供大功率动力用电，按热备冗余并联系统设计，包括多个相同或大致相同的组件，可采用约定有效放电工作范围，电型受控且匹配有效放电工作范围的电池，包括内置半桥升压放电调节电型的电池BRP-HB，性能良好成本低，内置全桥升降压调节电型的电池BRP-FB，性能优异。例如在电动摩托车上采用2-3个48V16Ah电池组并联、例如在低速四轮车上采用4-8个48V16Ah电池组并联设计配置动力供电、例如在48V的通信基站备用直流电源系统采用12个48V16Ah电池组并联、例如在240V的小型数据站点备用直流电源系统采用20个240V3Ah电池组并联。该类型动力供能系统在其工作时，采用多电池组在线动态热备份冗余并联放电设计的模块化工作方式，这样将比现有技术的内置串并联成巨大电池硬堆性能优越，也比常规手动开关或静态开关投切并联方式更加高效方便，并将动力并联结构推广到多电池组在线自主动态热备冗余并联。具备即时移除、在线拔插、现场扩容及实时更换能力。系统内各电池组，电型受控、采用内置变换调节放电，可按预设电压、限流、伏安下垂斜率、均流母线控制模式自主热冗余并联放电；为了实现某种设定的目标，例如，系统按低频时间区间选配、按电压平台分配、按平均电流分配、按电池剩余容量分配、按电池动态内阻分配、按电池内部温升分配等等，通过通信地址、通信协议，传送电池组状态、放电、能量相关信息，发送模式及参数调节指令，实现多电池组的动态热备冗余并联放电，实现系统性高级别智慧管理，从而克服现有技术中的缺陷。
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