CN112421135A - 一种串联式储能电池直流转换系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池技术领域，公开了一种串联式储能电池直流转换系统及其控制方法，用以解决储能电池串联系统中的电池包不一致性及失效对储能系统可靠性影响的问题。本发明采用串联式两级DC‑DC电路系统结构：每个电池包接入对应的第一级DC‑DC电路，将电池电压转换为高频电压，经高频变压器升压后，再转换为直流电压。每个高频DC‑DC变换器的直流升压端口接入第二级DC‑DC电路的对应端口，第二级DC‑DC电路为多个Buck/Boost变换器的串联式结构，每个Buck/Boost变换器低压端的功率开关器件串联，串联电路的正极经过功率电感后与负极之间并联稳压电容，电容两端接出系统的应用端口。本发明适用于基于锂电池的户用储能电源产品以及基于梯次利用电池的多种储能系统产品。

Description

一种串联式储能电池直流转换系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种串联式储能电池直流转换系统及其控制方法。
背景技术
随着锂电池储能系统的规模化发展，系统会需要多个储能电池包来满足容量要求，若所需电池端输出电压大于单电池包电压，则需通过多个电池包串联来满足电压值设定范围。系统长时间运行后，电池包的电压、内阻、工作温度等参数易出现差异性，导致电池包可用容量、循环寿命的不一致，会降低储能系统的整体性能。特别是梯次利用电池，由于其剩余容量通常为初始容量的70％～80％，长时间循环使用后，在可用容量、循环寿命的不一致性会表现的更为明显，甚至出现断崖式衰减等失效问题。在电池包串联应用场景中，放电过程中若单个或其中一部分电池包出现容量过低或其他失效问题，通常无法只断开出现问题的电池包，需停止储能系统中所有电池包的运行。
另一方面，在应用多个电池包的储能系统中，电池包的可用容量可能存在差异性(例如梯次利用电池)，每个电池包充满电所需时间不一致，由直流端接口直接对所有串联电池包同时充电时，可能出现单个或多个电池包的过充或欠充，降低整个电池系统的充电效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提出一种串联式储能电池直流转换系统及其控制方法，用以解决储能电池串联系统中的电池包不一致性及失效对储能系统可靠性影响的问题。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：
一方面，给出了一种串联式储能电池直流转换系统，包括串联式两级DC-DC电路，其中第一级DC-DC电路为多个高频双向DC-DC变换器，每个高频DC-DC变换器接入电池包，将电池电压升压后接入第二级DC-DC电路的对应端口，第二级DC-DC电路为多个Buck/Boost变换器的串联结构，每个Buck/Boost变换器低压端的功率开关器件串联，串联电路的正极经过功率电感后与负极之间并联稳压电容，电容两端接出系统的应用端口，该直流端口电压值可根据用途在电池包串联电压值附近的较大范围内进行设定。
另一方面，针对上述串联式储能电池直流转换系统给出了一种放电控制方法，若共有N个电池包接入系统，UbN为每个电池包电压，Ubmin为电池包放电下限电压，UhN为高频双向DC-DC变换器的升压输出端电压，QhN_1至QhN_4为电池端高频全桥电路开关器件，QhN_5至QhN_8为升压端高频全桥电路开关器件，ShaN为QhN_1、QhN_4、QhN_5、QhN_8的通断控制信号，ShbN为QhN_2、QhN_3、QhN_6、QhN_7的通断控制信号，Dh为全桥电路调制比信号，其控制系统输出设有死区时间的PWM脉冲信号Pulse_ha与Pulse_hb；QaN为串联式Buck/Boost变换器的放电主控开关器件，SaN为其通断控制信号，QbN为串联式Buck/Boost变换器的充电主控开关器件，SbN为其通断控制信号；Udc为对外端口直流电压，Uref为其控制参考值；Idc为功率电感电流(正向为电池放电状态)，Idref为其放电模式的控制参考值；控制系统输出设有死区时间的PWM脉冲信号为Pulse_a与Pulse_b；则该放电控制方法包括以下步骤：
步骤一、设定系统为放电模式，给定Uref值，执行步骤二；
步骤二、检测UbN，确定所有电池包的电压是否在其正常范围内，若UbN≤Ubmin，则该电池包的高频DC-DC变换器不启动，其他电池包的高频DC-DC变换器执行步骤三；
步骤三、设定高频DC-DC电路的恒调制比参数Dh，启动其控制系统，控制信号ShaN为Pulse_ha，ShbN为Pulse_hb；检测电压值UhN，若UhN≥Uref，则闭合该支路的保护继电器，并执行步骤四；若所有UhN值小于Uref，则系统停机，所有功率开关器件与保护继电器的控制信号为常断信号；
步骤四、启动串联式Buck/Boost变换器的放电控制系统，其为双闭环模式，将Udc稳定在Uref值，电压环输出值为Idref，QaN的通断控制信号SaN均为Pulse_a，QbN的通断控制信号SbN均为Pulse_b。
进一步的，每个电池包支路具有独立的功率开关管控制器，若IbN为每个电池包电流，则上述步骤四还包括检测UbN、Udc、IbN与Idc；当出现UbN≤Ubmin时，所在支路控制信号SaN切换为0(常断状态)、SbN同步切换为1(常通状态)，同时该支路控制信号QhN_1至QhN_8切换为0(常断状态)；当所有电池包的UbN≤Ubmin，或者检测到Udc、IbN与Idc中存在故障值，则系统停机，所有功率开关器件与保护继电器的控制信号为常断信号。
再一方面，针对上述串联式储能电池直流转换系统还给出了一种充电控制方法，若共有N个电池包接入系统，UbN为每个电池包电压，IbN为每个电池包电流，Ubmax为电池包充电截止电压；UhN为高频双向DC-DC变换器的升压输出端电压，QhN_1至QhN_4为电池端高频全桥电路开关器件，QhN_5至QhN_8为升压端高频全桥电路开关器件，ShaN为QhN_1、QhN_4、QhN_5、QhN_8的通断控制信号，ShbN为QhN_2、QhN_3、QhN_6、QhN_7的通断控制信号，Dh为全桥电路调制比信号，其控制系统输出设有死区时间的PWM脉冲信号Pulse_ha与Pulse_hb；QaN为串联式Buck/Boost变换器的放电主控开关器件，SaN为其通断控制信号，QbN为串联式Buck/Boost变换器的充电主控开关器件，SbN为其通断控制信号；Udc为对外端口直流电压，Uref为其控制参考值；Idc为功率电感电流，Icref为其充电模式的单电池包充电电流参考值，Nc为需充电的电池包个数，控制系统输出设有死区时间的PWM脉冲信号为Pulse_a与Pulse_b，则该充电控制方法包括以下步骤：
步骤五、设定系统为充电模式，给定Icref值与Nc值，检测UbN，确定所有电池包的电压是否在其正常范围内，若UbN≥Ubmax，则该电池包的高频DC-DC变换器不启动，其他电池包的高频DC-DC变换器执行步骤六；
步骤六、设定高频DC-DC电路的恒调制比参数Dh，启动其控制系统，控制信号ShaN为Pulse_ha，ShbN为Pulse_hb；检测电压值UhN，若UhN≥Uref，则闭合该支路的保护继电器，并执行步骤七；若所有UhN值小于Uref，则系统停机，所有功率开关器件与保护继电器的控制信号为常断信号；
步骤七、启动串联式Buck/Boost变换器的充电控制系统，其采用单电流闭环模式，Nc·Icref为电流环控制参考值，QbN的通断控制信号SbN均为Pulse_b，QaN的通断控制信号SaN均为Pulse_a。
进一步的，每个电池包支路具有独立的功率开关管控制器，若IbN为每个电池包电流，则上述步骤七还包括检测UbN、Udc、IbN与Idc；当出现UbN≥Ubmax时，所在支路控制信号SaN切换为0(常断状态)、SbN同步切换为1(常通状态)，同时该支路控制信号QhN_1至QhN_8切换为0(常断状态)；当所有电池包的UbN≥Ubmax，或者检测到Udc、IbN与Idc中存在故障值，则系统停机，所有功率开关器件与保护继电器的控制信号为常断信号。
结合以上的放电控制方法和充电控制方法，本发明得到了一种完整的串联式储能电池直流转换系统的控制方法，其包括了上述的放电控制方法以及上述的的充电控制方法。
本发明的有益效果如下：本发明的串联式储能电池直流转换系统，运行在电池放电状态时，其直流端口电压值可根据应用场景进行设定，可作为储能系统的主控系统，并为后端逆变器提供母线电压，也可作为独立的直流电源系统使用。若存在电量差异导致电池包电压值不同，不会影响直流端口的恒压输出；若出现个别电池包电量不足或者失效时，可避免停机，只需实时断开该失效电池包支路，剩余电池包支路仍可继续运行，并维持直流端口电压与电流的实时稳定性。当该系统的直流端口外接直流电源对所有电池包反向充电时，若充电电量不一致，达到充电截止电压的电池包可通过断开该支路结束充电，剩余电池包仍可继续充电，直至所有电池包完成充电，这种电池包差异化充电模式，可有效提升充电效率。
本发明可应用于户用储能电池产品、采用梯次利用电池的基站储能系统，以及未来其他梯次利用电池储能产品，市场前景广阔。目前同类别的串联式储能电池系统产品中，尚没有锂电池容量差异性的针对性技术，随着锂电池梯次利用场景及相关产品的大力发展，电池容量不一致对产品的负面影响会被更加重视，该技术应用场景广阔。
附图说明
图1是本发明实施例的串联式两级DC-DC电路系统结构示意图；
图2是本发明实施例的单电池包支路的电路结构及检测信号示意图；
图3a是本发明实施例的串联式两级DC-DC电路放电控制原理图；
图3b是本发明实施例的串联式两级DC-DC电路充电控制原理图；
图3c是本发明实施例的串联式两级DC-DC电路中功率开关管通断控制原理图；
图4a是本发明实施例的放电运行仿真实验中直流端口放电电流示意图；
图4b是本发明实施例的放电运行仿真实验中直流端口放电电压示意图；
图5a是本发明实施例的放电运行仿真实验中直流端口充电电流示意图；
图5b是本发明实施例的放电运行仿真实验中电池包充电电流示意图。
具体实施方式
本发明为解决储能电池串联系统中的电池包不一致性及失效对储能系统可靠性的影响，提供了一种应用于储能电池充放电控制的串联式直流转换系统及控制方法。
本发明采用的技术方案是：
串联式两级DC-DC电路系统结构：
每个电池包接入对应的第一级DC-DC电路，为高频双向DC-DC变换器，其将电池电压转换为高频电压，经高频变压器升压后，再转换为直流电压。每个高频DC-DC变换器的直流升压端口接入第二级DC-DC电路的对应端口，接口处串联有保护继电器，第二级DC-DC电路为多个Buck/Boost变换器的串联式结构，每个Buck/Boost变换器低压端的功率开关器件串联，串联电路的正极经过功率电感后与负极之间并联稳压电容，电容两端接出系统的应用端口，该直流端口电压值可根据用途在电池包串联电压值附近的较大范围内进行设定。该直流系统可作为储能系统的主控系统，并为后端逆变器提供母线电压，或作为独立的直流电源系统使用。该系统也可作为直流充电机，由直流端口外接直流电源对多个电池包进行充电，当存在电量差异，可通过控制串联式Buck/Boost变换器的功率开关管实现多个电池包的差异化充电。
串联式两级DC-DC电路系统控制方式：
控制系统可分为放电控制、充电控制与功率开关管控制器三个子系统。每级DC-DC电路具有独立的控制环节，高频DC-DC变换器的全桥电路采用恒调制比的开环控制方式；串联式Buck/Boost变换器的放电控制模式为双闭环结构，外环为系统对外端口电压控制环，内环为输出电流控制环；充电控制模式为单闭环结构，为充电电流控制环，电流参考值为单电池包充电电流值乘以当下所需充电电池包个数。每个电池包支路具有独立的功率开关管控制器，根据电池包电压及其他故障信号切换该支路开关管的通断状态来控制该电池包的使用状态。
直流转换系统的控制方法包括以下步骤：
设：共有N个电池包接入系统，UbN为每个电池包电压，IbN为每个电池包电流，Ubmin为电池包放电下限电压，Ubmax为电池包充电截止电压；UhN为高频双向DC-DC变换器的升压输出端电压，QhN_1至QhN_4为电池端高频全桥电路开关器件，QhN_5至QhN_8为升压端高频全桥电路开关器件，ShaN为QhN_1、QhN_4、QhN_5、QhN_8的通断控制信号，ShbN为QhN_2、QhN_3、QhN_6、QhN_7的通断控制信号，Dh为全桥电路调制比信号，其控制系统输出设有死区时间的PWM脉冲信号Pulse_ha与Pulse_hb；QaN为串联式Buck/Boost变换器的放电主控开关器件，SaN为其通断控制信号，QbN为串联式Buck/Boost变换器的充电主控开关器件，SbN为其通断控制信号；Udc为对外端口直流电压，Uref为其控制参考值；Idc为功率电感电流(正向为电池放电状态)，Idref为其放电模式的控制参考值，Icref为其充电模式的单电池包充电电流参考值，Nc为需充电的电池包个数，放电或充电控制系统输出设有死区时间的PWM脉冲信号为Pulse_a与Pulse_b；
步骤一、设定系统为放电模式或充电模式，放电模式给定Uref值，执行步骤二；充电模式给定Icref值与Nc值，执行步骤五；
步骤二、检测UbN，确定所有电池包的电压是否在其正常范围内，若UbN≤Ubmin，则该电池包的高频DC-DC变换器不启动，其他电池包的高频DC-DC变换器执行步骤三；
步骤三、设定高频DC-DC电路的恒调制比参数Dh，启动其控制系统，控制信号ShaN为Pulse_ha，ShbN为Pulse_hb；检测电压值UhN，若UhN≥Uref，则闭合该支路的保护继电器，并执行步骤四；若所有UhN值小于Uref，执行步骤八；
步骤四、启动串联式Buck/Boost变换器的放电控制系统，其采用双闭环模式，将Udc稳定在Uref值，电压环输出值为Idref，QaN的通断控制信号SaN均为Pulse_a，QbN的通断控制信号SbN均为Pulse_b；当出现电池包电压UbN≤Ubmin时，所在支路的控制信号SaN切换为0(常断状态)，控制信号SbN同步切换为1(常通状态)，同时该支路的高频全桥电路的所有开关管控制信号QhN_1至QhN_8切换为0(常断状态)；当所有电池包电压UbN≤Ubmin，或者检测到Udc、IbN与Idc中存在故障值，执行步骤八；
步骤五、检测UbN，确定所有电池包的电压是否在其正常范围内，若UbN≥Ubmax，则该电池包的高频DC-DC变换器不启动，其他电池包的高频DC-DC变换器执行步骤六；
步骤六、设定高频DC-DC电路的恒调制比参数Dh，启动其控制系统，控制信号ShaN为Pulse_ha，ShbN为Pulse_hb；检测电压值UhN，若UhN≥Uref，则闭合该支路的保护继电器，并执行步骤七；若所有UhN值小于Uref，执行步骤八；
步骤七、启动串联式Buck/Boost变换器的充电控制系统，其采用单电流闭环模式，Nc·Icref为电流环控制参考值，QbN的通断控制信号SbN均为Pulse_b，QaN的通断控制信号SaN均为Pulse_a；当出现电池包电压UbN≥Ubmax时，所在支路的控制信号SaN切换为0(常断状态)，控制信号SbN同步切换为1(常通状态)，同时该支路的高频全桥电路的所有开关管控制信号QhN_1至QhN_8切换为0(常断状态)；当所有电池包电压UbN≥Ubmax，或者检测到Udc、IbN与Idc中存在故障值，执行步骤八；
步骤八、系统停机，所有功率开关器件与保护继电器的控制信号为常断信号。
实施例
针对储能电池包串联使用的局限性，实施例设计了一种串联式两级DC-DC电路系统，可接入多个电池包，在电池放电状态时，其输出直流端口电压值可根据应用场景进行设定，若存在电量差异导致电池包电压值不同，甚至出现个别电池包电量不足或者失效，系统仍可保持直流端口电压与电流的实时稳定性。当该系统的直流端口外接直流电源对所有电池包反向充电时，若充电电量不一致，可实现电池包差异化充电，有效提升充电效率。
以接入3个电池包为示例，其系统整体电路结构如图1所示，单个电池包对应支路及所需检测信号如图2所示。每个电池包分别接入对应的高频双向DC-DC变换器，其由一组4个功率开关器件组成全桥电路将电池电压转换为高频电压，通过高频变压器升压后，再由另一组4个功率开关器件组成全桥电路转换为直流电压，其电压值不小于串联式Buck/Boost变换器直流端口的电压设定值。3个高频DC-DC变换器的直流升压端口分别接入串联式Buck/Boost变换器的3个对应端口，接口处串联有保护继电器。串联式Buck/Boost变换器由3个Buck/Boost变换器低压端的功率开关器件串联组成，串联电路的正极经过功率电感后与负极之间并联稳压电容，电容两端接出系统的应用端口，该直流端口电压值可根据用途在电池包串联电压值附近的较大范围内进行设定。
本发明的串联式两级DC-DC电路系统的控制原理如图3a-图3c所示，其控制系统可分为放电控制、充电控制与功率开关管控制器三个子系统。每级DC-DC电路具有独立的控制环节，高频DC-DC变换器在放电与充电控制中均采用恒调制比的开环控制方式，通过高频变压器将电池包电压升压，其电压值不小于串联式Buck/Boost变换器直流端口的电压设定值。串联式Buck/Boost变换器的放电控制模式为双闭环结构，外环为系统对外端口电压控制环，内环为输出电流控制环；充电控制模式为单闭环结构，为充电电流控制环，电流参考值为单电池包充电电流值乘以当下所需充电电池包个数。每个电池包支路具有独立的功率开关管控制器，根据电池包电压及其他故障信号切换该支路开关管的通断状态来控制该电池包的使用状态。
直流转换系统的控制方法包括以下步骤：
设：共有N个电池包接入系统，UbN为每个电池包电压，IbN为每个电池包电流，Ubmin为电池包放电下限电压，Ubmax为电池包充电截止电压；UhN为高频双向DC-DC变换器的升压输出端电压，QhN_1至QhN_4为电池端高频全桥电路开关器件，QhN_5至QhN_8为升压端高频全桥电路开关器件，ShaN为QhN_1、QhN_4、QhN_5、QhN_8的通断控制信号，ShbN为QhN_2、QhN_3、QhN_6、QhN_7的通断控制信号，Dh为全桥电路调制比信号，其控制系统输出设有死区时间的PWM脉冲信号Pulse_ha与Pulse_hb；QaN为串联式Buck/Boost变换器的放电主控开关器件，SaN为其通断控制信号，QbN为串联式Buck/Boost变换器的充电主控开关器件，SbN为其通断控制信号；Udc为对外端口直流电压，Uref为其控制参考值；Idc为功率电感电流(正向为电池放电状态)，Idref为其放电模式的控制参考值，Icref为其充电模式的单电池包充电电流参考值，Nc为需充电的电池包个数，放电或充电控制系统输出设有死区时间的PWM脉冲信号为Pulse_a与Pulse_b；
步骤一、设定系统为放电模式或充电模式，放电模式给定Uref值，执行步骤二；充电模式给定Icref值与Nc值，执行步骤五；
步骤二、检测UbN，确定所有电池包的电压是否在其正常范围内，若UbN≤Ubmin，则该电池包的高频DC-DC变换器不启动，其他电池包的高频DC-DC变换器执行步骤三；
步骤三、设定高频DC-DC电路的恒调制比参数Dh，启动其控制系统，控制信号ShaN为Pulse_ha，ShbN为Pulse_hb；检测电压值UhN，若UhN≥Uref，则闭合该支路的保护继电器，并执行步骤四；若所有UhN值小于Uref，执行步骤八；
步骤四、启动串联式Buck/Boost变换器的放电控制系统，其采用双闭环模式，将Udc稳定在Uref值，电压环输出值为Idref，QaN的通断控制信号SaN均为Pulse_a，QbN的通断控制信号SbN均为Pulse_b；当出现电池包电压UbN≤Ubmin时，所在支路的控制信号SaN切换为0(常断状态)，控制信号SbN同步切换为1(常通状态)，同时该支路的高频全桥电路的所有开关管控制信号QhN_1至QhN_8切换为0(常断状态)；当所有电池包电压UbN≤Ubmin，或者检测到Udc、IbN与Idc中存在故障值，执行步骤八；
步骤五、检测UbN，确定所有电池包的电压是否在其正常范围内，若UbN≥Ubmax，则该电池包的高频DC-DC变换器不启动，其他电池包的高频DC-DC变换器执行步骤六；
步骤六、设定高频DC-DC电路的恒调制比参数Dh，启动其控制系统，控制信号ShaN为Pulse_ha，ShbN为Pulse_hb；检测电压值UhN，若UhN≥Uref，则闭合该支路的保护继电器，并执行步骤七；若所有UhN值小于Uref，执行步骤八；
步骤七、启动串联式Buck/Boost变换器的充电控制系统，其采用单电流闭环模式，Nc·Icref为电流环控制参考值，QbN的通断控制信号SbN均为Pulse_b，QaN的通断控制信号SaN均为Pulse_a；当出现电池包电压UbN≥Ubmax时，所在支路的控制信号SaN切换为0(常断状态)，控制信号SbN同步切换为1(常通状态)，同时该支路的高频全桥电路的所有开关管控制信号QhN_1至QhN_8切换为0(常断状态)；当所有电池包电压UbN≥Ubmax，或者检测到Udc、IbN与Idc中存在故障值，执行步骤八；
步骤八、系统停机，所有功率开关器件与保护继电器的控制信号为常断信号。
根据本例提供的上述方法进行系统仿真实验，实验参数采用：电池包标称电压48V,功率开关管开关频率为20kHz，Dh为0.5，Uref为150V，Icref为5A。
系统放电运行时，作为直流电源保持电压150V,电流10A的恒功率输出状态。实时检测电池包电压值，在时间t为5s时，控制信号Sa3切换为0，Sb3切换为1，Qh3_1至Qh3_8切换为0，功率开关管控制器将电池包3切出系统；在时间t为9s时，控制信号Sa2切换为0，Sb2切换为1，Qh2_1至Qh2_8切换为0，功率开关管控制器将电池包2切出系统，剩余电池包1维持电流输出，此实验结果如图4a和图4b所示。由图中直流端口的电压Udc与电流Idc波形可知，在放电运行时系统可将不满足条件的电池包实时切出，同时剩余电池包可保证直流端口的电压与电流的实时稳定性。
系统对电池包反向充电时，外接直流电源电压150V，初始充电电流15A，在时间t为5s时，控制信号Sa1切换为0，Sb1切换为1，Qh1_1至Qh1_8切换为0，电池包1结束充电并切出系统；在时间t为9s时，控制信号Sa2切换为0，Sb2切换为1，Qh2_1至Qh2_8切换为0，电池包2结束充电并切出系统，剩余电池包3继续充电，此实验结果如图5a和图5b所示。图中，根据系统处于充电状态的电池包数量，直流端口电流Idc分别控制在15A，10A，5A,由图中3个电池包的充电电流Ib1、Ib2、Ib3波形可知，每个电池包充电时电流可保持在15A左右，系统可对容量不同的3个电池包实现均流充电，并能实时切出可结束充电的电池包。
以上给出的实施方式只是对本发明的技术方案所作的举例与详细说明，不能认定本发明只局限于所描述的实施方式。在不脱离本发明原理与构思的前提下，对本发明的技术方案进行的变化、修改与变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种串联式储能电池直流转换系统，其特征在于，包括串联式两级DC-DC电路，其中第一级DC-DC电路为多个高频双向DC-DC变换器，每个高频DC-DC变换器接入电池包，将电池电压升压后接入第二级DC-DC电路的对应端口，第二级DC-DC电路为多个Buck/Boost变换器的串联结构，每个Buck/Boost变换器低压端的功率开关器件串联，串联电路的正极经过功率电感后与负极之间并联稳压电容，电容两端接出系统的应用端口。
2.用于权利要求1所述串联式储能电池直流转换系统的放电控制方法，其特征在于，若共有N个电池包接入系统，UbN为每个电池包电压，Ubmin为电池包放电下限电压，UhN为高频双向DC-DC变换器的升压输出端电压，QhN_1至QhN_4为电池端高频全桥电路开关器件，QhN_5至QhN_8为升压端高频全桥电路开关器件，ShaN为QhN_1、QhN_4、QhN_5、QhN_8的通断控制信号，ShbN为QhN_2、QhN_3、QhN_6、QhN_7的通断控制信号，Dh为全桥电路调制比信号，其控制系统输出设有死区时间的PWM脉冲信号Pulse_ha与Pulse_hb；QaN为串联式Buck/Boost变换器的放电主控开关器件，SaN为其通断控制信号，QbN为串联式Buck/Boost变换器的充电主控开关器件，SbN为其通断控制信号；Udc为对外端口直流电压，Uref为其控制参考值；Idc为功率电感电流，Idref为其放电模式的控制参考值；控制系统输出设有死区时间的PWM脉冲信号为Pulse_a与Pulse_b；则该放电控制方法包括以下步骤：
步骤一、设定系统为放电模式，给定Uref值，执行步骤二；
步骤二、检测UbN，确定所有电池包的电压是否在其正常范围内，若UbN≤Ubmin，则该电池包的高频DC-DC变换器不启动，其他电池包的高频DC-DC变换器执行步骤三；
步骤三、设定高频DC-DC电路的恒调制比参数Dh，启动其控制系统，控制信号ShaN为Pulse_ha，ShbN为Pulse_hb；检测电压值UhN，若UhN≥Uref，则闭合该支路的保护继电器，并执行步骤四；若所有UhN值小于Uref，则系统停机，所有功率开关器件与保护继电器的控制信号为常断信号；
步骤四、启动串联式Buck/Boost变换器的放电控制系统，其为双闭环模式，将Udc稳定在Uref值，电压环输出值为Idref，QaN的通断控制信号SaN均为Pulse_a，QbN的通断控制信号SbN均为Pulse_b。
3.如权利要求2所述的放电控制方法，其特征在于，每个电池包支路具有独立的功率开关管控制器，若IbN为每个电池包电流，则所述步骤四还包括检测UbN、Udc、IbN与Idc；当出现UbN≤Ubmin时，所在支路控制信号SaN切换为常断状态、SbN同步切换为常通状态，同时该支路控制信号QhN_1至QhN_8切换为常断状态；当所有电池包的UbN≤Ubmin，或者检测到Udc、IbN与Idc中存在故障值，则系统停机，所有功率开关器件与保护继电器的控制信号为常断信号。
4.用于权利要求1所述串联式储能电池直流转换系统的充电控制方法，其特征在于，若共有N个电池包接入系统，UbN为每个电池包电压，IbN为每个电池包电流，Ubmax为电池包充电截止电压；UhN为高频双向DC-DC变换器的升压输出端电压，QhN_1至QhN_4为电池端高频全桥电路开关器件，QhN_5至QhN_8为升压端高频全桥电路开关器件，ShaN为QhN_1、QhN_4、QhN_5、QhN_8的通断控制信号，ShbN为QhN_2、QhN_3、QhN_6、QhN_7的通断控制信号，Dh为全桥电路调制比信号，其控制系统输出设有死区时间的PWM脉冲信号Pulse_ha与Pulse_hb；QaN为串联式Buck/Boost变换器的放电主控开关器件，SaN为其通断控制信号，QbN为串联式Buck/Boost变换器的充电主控开关器件，SbN为其通断控制信号；Udc为对外端口直流电压，Uref为其控制参考值；Idc为功率电感电流，Icref为其充电模式的单电池包充电电流参考值，Nc为需充电的电池包个数，控制系统输出设有死区时间的PWM脉冲信号为Pulse_a与Pulse_b，则该充电控制方法包括以下步骤：
步骤五、设定系统为充电模式，给定Icref值与Nc值，检测UbN，确定所有电池包的电压是否在其正常范围内，若UbN≥Ubmax，则该电池包的高频DC-DC变换器不启动，其他电池包的高频DC-DC变换器执行步骤六；
步骤六、设定高频DC-DC电路的恒调制比参数Dh，启动其控制系统，控制信号ShaN为Pulse_ha，ShbN为Pulse_hb；检测电压值UhN，若UhN≥Uref，则闭合该支路的保护继电器，并执行步骤七；若所有UhN值小于Uref，则系统停机，所有功率开关器件与保护继电器的控制信号为常断信号；
步骤七、启动串联式Buck/Boost变换器的充电控制系统，其采用单电流闭环模式，Nc·Icref为电流环控制参考值，QbN的通断控制信号SbN均为Pulse_b，QaN的通断控制信号SaN均为Pulse_a。
5.如权利要求4所述的充电控制方法，其特征在于，每个电池包支路具有独立的功率开关管控制器，若IbN为每个电池包电流，则所述步骤七还包括检测UbN、Udc、IbN与Idc；当出现UbN≥Ubmax时，所在支路控制信号SaN切换为常断状态、SbN同步切换为常通状态，同时该支路控制信号QhN_1至QhN_8切换为常断状态；当所有电池包的UbN≥Ubmax，或者检测到Udc、IbN与Idc中存在故障值，则系统停机，所有功率开关器件与保护继电器的控制信号为常断信号。
6.用于权利要求1所述串联式储能电池直流转换系统的控制方法，其特征在于，包括权利要求2所述的放电控制方法以及权利要求4所述的充电控制方法。
7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，每个电池包支路具有独立的功率开关管控制器，若IbN为每个电池包电流；则：
放电控制方法中的步骤四还包括检测UbN、Udc、IbN与Idc；当出现UbN≤Ubmin时，所在支路控制信号SaN切换为常断状态、SbN同步切换为常通状态，同时该支路控制信号QhN_1至QhN_8切换为常断状态；当所有电池包的UbN≤Ubmin，或者检测到Udc、IbN与Idc中存在故障值，则系统停机，所有功率开关器件与保护继电器的控制信号为常断信号；
充电控制方法中的步骤七还包括检测UbN、Udc、IbN与Idc；当出现UbN≥Ubmax时，所在支路控制信号SaN切换为常断状态、SbN同步切换为常通状态，同时该支路控制信号QhN_1至QhN_8切换为常断状态；当所有电池包的UbN≥Ubmax，或者检测到Udc、IbN与Idc中存在故障值，则系统停机，所有功率开关器件与保护继电器的控制信号为常断信号。
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