CN114389347B - 一种全电流控制电池模块及全电流控制电池储能系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全电流控制电池模块及全电流控制电池储能系统，属于电力储能领域。其中，该全电流控制电池模块包括能量传输控制单元、中继能量单元和电流控制单元，当充电状态时，能量传输控制单元用于控制外部直流系统输出的电能传输至中继能量单元；电流控制单元用于根据中继能量单元所存储的平均能量对电池模块的充电电流进行闭环控制，并在电池模块的电压超过充电截止电压时切断充电回路；当放电状态时，电流控制单元用于根据中继能量单元所存储的平均能量对电池模块的放电电流进行闭环控制，并在电池模块的电压低于放电截止电压时切断放电回路。本发明能实现各电池模块的单独电流控制，并隔离外部直流系统产生的电流对电池模块的影响。

Description

一种全电流控制电池模块及全电流控制电池储能系统

技术领域

本发明属于电力储能领域，更具体地，涉及一种全电流控制电池模块及全电流控制电池储能系统。

背景技术

随着我国“3060”双碳目标的提出，电力系统中风力发电、光伏发电的比重将大规模上升，为了抵御大规模新能源发电带来的间歇性与波动性问题，电力储能成为未来电力系统不可或缺的部分。

现有的电池储能系统通常由多个电池单体串并联构成电池模块，由多个电池模块串联构成电池簇，电池簇内串联的每个电池模块的充放电电流一致，无法精细化地控制每个电池模块的电流，从而即使单个电池包发生过充电或者过放电时，仍无法控制该电池模块的电流，使得电池包继续处于过充电或过放电，引起起火等重大安全隐患。

参考资料“凌志斌，可控电池模块，发明专利号：CN201110298035.4”，提出了一种可控电池模块，所述模块包括四个可控开关以及由储能电池单体组成的电池串，通过对所述可控开关的控制可以使得电池模块正向或负向接入回路中，当电池模块接入回路中时，流入电池模块的电流与回路中的电流相等或相反，若回路电流在一个周波内既包含正电流也包含负电流，则将影响电池模块的工作性能，降低电池模块的使用寿命。

参考资料“上海吉能电源系统有限公司，电池模块组合系统，发明专利号：CN201610828251.8”提供了一种电池模块组合系统，包括多个标准电池模块和电池管理系统上位机，多个标准电池模块之间通过串联、并联或串并混联形成电池组，该电池模块组合系统中各电池模块直接串联或直接并联，无法精细化地控制每个电池模块的电流，从而即使单个电池包发生过充电或者过放电时，仍无法控制该电池模块的电流，使得电池包继续处于过充电或过放电，引起火灾等重大安全隐患。

因此，如何解决外部直流系统对电池模块的工作性能影响以及如何实现对各电池模块的电流进行单独控制是亟需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种全电流控制电池模块及全电流控制电池储能系统，能实现各电池模块的单独电流控制，并隔离外部直流系统产生的电流对电池模块电流的影响。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种全电流控制电池模块，应用于电池储能系统内的各电池模块中，包括能量传输控制单元、中继能量单元和电流控制单元，其中，所述能量传输控制单元的高压端分别与所述中继能量单元的高压端及所述电流控制单元的高压端相连，所述能量传输控制单元的低压端分别与所述中继能量单元的低压端及所述电流控制单元的低压端相连；

当所述电池储能系统处于充电状态时，所述能量传输控制单元用于控制外部直流系统输出的电能传输至所述中继能量单元；所述中继能量单元用于吸收并存储外部直流系统输出的电能；所述电流控制单元用于根据所述中继能量单元所存储的平均能量对所述电池模块的充电电流进行闭环控制，以使所述直流系统输出的电能扣除所述电池储能系统的损耗后与所述电池模块所需的充电能量平衡，并在所述电池模块的电压超过充电截止电压时通过所述能量传输控制单元控制所述中继能量单元停止从所述直流系统中吸收能量；

当所述电池储能系统处于放电状态时，所述中继能量单元用于吸收并存储所述电池模块输出的放电能量；所述能量传输控制单元用于控制所述中继能量单元存储的能量传输至所述直流系统或外部放电负载；所述电流控制单元用于根据所述中继能量单元所存储的平均能量对所述电池模块的放电电流进行闭环控制，以使得所述直流系统获取的电能扣除所述电池储能系统的损耗后与所述电池模块的放电能量平衡，并在所述电池模块的电压低于放电截止电压时通过所述能量传输控制单元控制所述中继能量单元停止向所述直流系统或外部放电负载传输能量。

本发明提供的全电流控制电池模块，利用能量传输控制单元控制外部直流系统给中继能量单元的充电能量大小，可避免外部直流系统输出的交流电流分量、谐波电流分量等造成的能量波动完全传递至后端电池模块，降低外部回路电流对电池模块的工作性能的影响，有效延长电池模块的使用寿命；同时，利用能量传输控制单元在电池模块的电压超过充电截止电压或低于放电截止电压时可及时切断充放电回路，可实现对电池储能系统中各电池模块的单独控制，避免因电池模块过充电热失控发生火灾或过放自身受到损坏的风险。

进一步地，所述能量传输控制单元包括全控型电力电子器件Q1和Q2，所述全控型电力电子器件Q1的低压端与所述全控型电力电子器件Q2的高压端连接在一起构成所述能量传输控制单元的中点，所述全控型电力电子器件Q1的高压端为所述能量传输控制单元的高压端，所述全控型电力电子器件Q2的低压端为所述能量传输控制单元的低压端；

其中，所述能量传输控制单元与所述直流系统的连接方式有两种，第一种为：所述能量传输控制单元的高压端与所述直流系统的正极直流母线相连，所述能量传输控制单元的中点与所述直流系统的负极直流母线相连；第二种为：所述能量传输控制单元的中点与所述直流系统的正极直流母线相连，所述能量传输控制单元的低压端与所述直流系统的负极直流母线相连。

进一步地，所述能量传输控制单元包括全控型电力电子器件Q3～Q6，全控型电力电子器件Q3的高压端与全控型电力电子器件Q4的高压端连接在一起构成所述能量传输控制单元的高压端；全控型电力电子器件Q5的低压端与全控型电力电子器件Q6的低压端连接在一起构成所述能量传输控制单元的低压端；全控型电力电子器件Q3的低压端分别与全控型电力电子器件Q5的高压端、所述直流系统的正极直流母线相连，全控型电力电子器件Q4的低压端分别与全控型电力电子器件Q6的高压端、所述直流系统的负极直流母线相连。

进一步地，所述中继能量单元包括1个或多个并联的直流电容器C，所述直流电容器C的正极为所述中继能量单元的高压端，所述直流电容器C的负极为所述中继能量单元的低压端。

进一步地，所述电流控制单元包括控制器和1个或多个相电路，各相电路均包括上管全控型电力电子器件、下管全控型电力电子器件和直流电感，控制器分别与所述能量传输控制单元、所述中继能量单元、各相电路中的上管全控型电力电子器件和下管全控型电力电子器件相连；

其中，各相电路均包括上管全控型电力电子器件、下管全控型电力电子器件和直流电感，各相电路中的上管全控型电力电子器件的高压端连接在一起构成所述电流控制单元的高压端；在同一相电路中，上管全控型电力电子器件的低压端分别与下管全控型电力电子器件的高压端、直流电感的一端相连；各相电路中的直流电感的另一端连接在一起构成所述电流控制单元的中点；各相电路中的下管全控型电力电子器件的低压端连接在一起构成所述电流控制单元的低压端；

其中，所述电流控制单元与所述电池模块的连接方式有两种，第一种为：所述电流控制单元的高压端与所述电池模块的正极相连，所述电流控制单元的中点与所述电池模块的负极相连；第二种为：所述电流控制单元的中点与所述电池模块的正极相连，所述电流控制单元的低压端与所述电池模块的负极相连。

进一步地，当所述电流控制单元中的相电路数量N为多个时，各相电路的载波依次相差的角度为360°/N,其中N为大于等于2的正整数。

进一步地，还包括预处理单元，所述预处理单元包括全控型电力电子器件Q7和预充电续流二极管D，所述全控型电力电子器件Q7和预充电续流二极管D的连接方式有两种；

其中，第一种为：所述预充电续流二极管D的阳极与所述全控型电力电子器件Q7的高压端连接在一起构成所述预处理单元的低压端，所述预充电续流二极管D的阴极与所述电池模块的正极连接在一起构成所述预处理单元的高压端，所述全控型电力电子器件Q7的低压端与所述电池模块的负极相连；

第二种为：所述预充电续流二极管D的阴极与所述全控型电力电子器件Q7的低压端连接在一起构成所述预处理单元的高压端，所述全控型电力电子器件Q7的高压端与所述电池模块的正极相连，所述预充电续流二极管D的阳极与所述电池模块的负极连接在一起构成所述预处理单元的低压端。

进一步地，所述预处理单元与所述电流控制单元的连接方式有两种；

其中，第一种为：所述预处理单元的高压端与所述电流控制单元的高压端相连，所述预处理单元的低压端与所述电流控制单元的中点相连；第二种为：所述预处理单元的高压端与所述电流控制单元的中点相连，所述预处理单元的低压端与所述电流控制单元的低压端相连。

进一步地，还包括预处理单元，所述预处理单元包括全控型电力电子器件Q7、预充电续流二极管D和全控型电力电子器件Q8，所述全控型电力电子器件Q8与所述全控型电力电子器件Q7、所述预充电续流二极管D的连接方式有四种；

其中，第一种为：所述预充电续流二极管D的阴极与所述电池模块的正极连接在一起构成所述预处理单元的高压端，所述预充电续流二极管D的阳极与所述全控型电力电子器件Q7的高压端连接在一起构成所述预处理单元的低压端，所述全控型电力电子器件Q7的低压端与所述全控型电力电子器件Q8的低压端相连，所述全控型电力电子器件Q8的高压端与所述电池模块的负极相连；

第二种为：所述预充电续流二极管D的阴极与全控型电力电子器件Q7的高压端连接在一起构成所述预处理单元的高压端，所述全控型电力电子器件Q7的低压端与所述全控型电力电子器件Q8的低压端相连，所述全控型电力电子器件Q8的高压端与所述电池模块的正极相连，所述预充电续流二极管D的阳极与所述电池模块的负极连接在一起构成所述预处理单元的低压端；

第三种为：所述预充电续流二极管D的阴极与所述电池模块的正极连接在一起构成所述预处理单元的高压端，所述预充电续流二极管D的阳极与所述全控型电力电子器件Q8的低压端连接在一起构成所述预处理单元的低压端，所述全控型电力电子器件Q8的高压端与所述全控型电力电子器件Q7的高压端相连，所述全控型电力电子器件Q7的低压端与所述电池模块的负极相连；

第四种为：所述预充电续流二极管D的阴极与全控型电力电子器件Q8的低压端连接在一起构成所述预处理单元的高压端，所述全控型电力电子器件Q8的高压端与所述全控型电力电子器件Q7的高压端相连，所述全控型电力电子器件Q7的低压端与所述电池模块的正极相连，所述预充电续流二极管D的阳极与所述电池模块的负极连接在一起构成所述预处理单元的低压端。

进一步地，所述上管全控型电力电子器件和所述下管全控型电力电子器件均采用1个或多个晶体管及与其反并联的二极管。

进一步地，所述晶体管为电力场效应晶体管或绝缘栅双极晶体管。

第二方面，本发明提供了一种全电流控制电池储能系统，包括多个如上所述的全电流控制电池模块，各所述全电流控制电池模块对应与电池储能系统中的各电池模块相连。

进一步地，各电池模块所串联的单体电池数目为12～24节。

相比于传统的电池储能系统，本发明提供的全电流控制电池储能系统包括多个全电流控制电池模块，该全电流电池控制模块利用能量传输控制单元控制外部直流系统给中继能量单元的充电能量大小，可避免外部直流系统输出的交流电流分量、谐波电流分量等造成的能量波动完全传递至后端电池模块，降低外部回路电流对电池模块的工作性能的影响，有效延长电池模块的使用寿命；同时，利用能量传输控制单元在电池模块的电压超过充电截止电压或低于放电截止电压时可及时切断充放电回路，可实现对电池储能系统中各电池模块的单独控制，避免因电池模块过充电热失控发生火灾或过放自身受到损坏的风险。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的全电流控制电池模块的原理框图；

图2是本发明一实施例提供的全控型电力电子器件的电路原理图；

图3是本发明一实施例提供的中继能量单元的电路原理示意图；

图4是本发明实施例一提供的全电流控制电池模块的拓扑结构；

图5是本发明实施例二提供的全电流控制电池模块的拓扑结构；

图6是本发明实施例三提供的全电流控制电池模块的拓扑结构；

图7是本发明实施例四提供的全电流控制电池模块的拓扑结构；

图8是本发明实施例五提供的全电流控制电池模块的拓扑结构；

图9是本发明实施例六提供的全电流控制电池模块的拓扑结构；

图10是本发明实施例七提供的全电流控制电池模块的拓扑结构；

图11是本发明实施例八提供的全电流控制电池模块的拓扑结构；

图12是本发明实施例九提供的全电流控制电池模块的拓扑结构；

图13是本发明实施例十提供的全电流控制电池模块的拓扑结构；

图14是本发明实施例十一提供的全电流控制电池模块的拓扑结构；

图15是本发明实施例十二提供的全电流控制电池模块的拓扑结构。

具体实施方式

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。

需要说明的是，直流系统是一个独立的电源，直流系统运行时，直流系统会向继电保护及自动装置、断路器跳闸与合闸、载波通信、事故照明、直流电动机等放电负载提供直流电源，同时还会向电池储能系统中各电池模块充电，以补充电池模块的自放电，使电池模块以满容量处于备用状态；在直流系统发生故障或外部交流电发生中断时，则由电池储能系统继续向前述放电负载提供直流电源，保证放电负载的正常运行。

然而，现有电池储能系统中各电池模块接入到外部直流系统（外部回路）时，外部回路电流将完全流过电池模块，若回路电流在一个周波内既包含正电流也包含负电流，即存在电流波动，则将影响电池模块的工作性能，降低电池模块的使用寿命；且各电池模块不具备对电池模块自身电流的控制能力，易发生电池模块过充电或过放电等问题。

为解决上述外部直流系统对电池模块性能的影响以及各电池模块电流无法实现单独控制的问题，本发明提供了一种全电流控制电池模块，应用于电池储能系统内的各电池模块中，即电池储能系统中的每个电池模块中均配置一本发明提供的全电流控制电池模块。

图1是本发明一实施例提供的全电流控制电池模块的原理框图，如图1所示，该全电流控制电池模块包括能量传输控制单元11、中继能量单元12和电流控制单元13。其中，能量传输控制单元11的高压端H1、中继能量单元12的高压端H2和电流控制单元13的高压端H3互相连接在一起，能量传输控制单元11的低压端L1、中继能量单元12的低压端L2和电流控制单元13的低压端L3互相连接在一起。

本实施例提供的能量传输控制单元11、中继能量单元12和电流控制单元13的协作关系为：

当电池储能系统处于充电状态时，能量传输控制单元11用于控制外部直流系统20输出的电能至中继能量单元12。中继能量单元12用于吸收并存储外部直流系统20输出的电能。电流控制单元13用于根据中继能量单元12所存储的平均能量对电池模块E的充电电流进行闭环控制。具体地，当中继能量单元12所存储的平均能量高于中继能量单元12所存储的平均能量额定值时，电流控制单元13将增大对电池模块E的充电电流，从而增大电池模块E从中继能量单元12所吸收的电能；当中继能量单元12所存储的平均能量低于中继能量单元12所存储的平均能量额定值时，电流控制单元13将减小对电池模块E的充电电流，从而减少电池模块E从中继能量单元12所吸收的电能，使得外部直流系统20输出的电能扣除电池储能系统的损耗后与电池模块E所需的充电能量平衡。

在本实施例提供的充电状态中，通过控制中继能量单元12所存储的平均能量至中继能量单元12所存储的平均能量额定值，可避免直流系统20输出的能量（包含交流电流分量、谐波电流分量等造成的能量波动）完全传递至后端电池模块E，可有效隔离直流系统20对电池模块E的影响，从而有效延长电池模块的使用寿命。且在充电状态中，当电池模块E的电压超过充电截止电压时，电流控制单元13可通过能量传输控制单元11控制中继能量单元12停止从外部直流系统中吸收能量，即切断充电回路，防止该电池模块E过充电，从而防止过充情况的发生。同理，当电池储能系统中其他电池模块在充电状态时，其控制方式如前述对电池模块E的控制方式，本实施例不再赘述，从而实现对电池储能系统中各电池模块E单独的充电控制。

当电池储能系统处于放电状态时，中继能量单元12用于吸收并存储直流系统20输出的电能。能量传输控制单元11用于控制中继能量单元12中存储的电能传输至外部直流系统20或外部放电负载。电流控制单元13用于根据中继能量单元12所存储的平均能量对电池模块E的放电电流进行闭环控制。具体地，当中继能量单元12所存储的平均能量高于中继能量单元12所存储的平均能量额定值时，电流控制单元13将减小对电池模块E的放电电流，从而减小电池模块E注入到中继能量单元12的电能；当中继能量单元12所存储的平均能量低于中继能量单元12所存储的平均能量额定值时，电流控制单元13将增大对电池模块E的放电电流，从而增大电池模块E注入到中继能量单元12的电能，使得外部直流系统20获取的电能扣除电池储能系统的损耗后与电池模块E的放电能量平衡。

在本实施例提供的放电状态中，通过控制中继能量单元12所存储的平均能量至中继能量单元12所存储的平均能量额定值，可避免由后端电池模块E提供全部的直流系统20所需吸收的能量（包含交流电流分量、谐波电流分量等造成的能量波动），仅需后端电池模块E提供直流系统20所需吸收的能量的直流部分，从而可有效隔离直流系统20对电池模块E的影响，有效延长电池模块的使用寿命。且在放电状态中，当电池模块E的电压低于放电截止电压时，电流控制单元13可通过能量传输控制单元11控制中继能量单元停止向外部直流系统20或放电负载传输能量，即切断放电回路，防止电池模块E过放电，从而防止过放情况的发生。同理，当电池储能系统中其他电池模块在放电状态时，其控制方式如前述对电池模块E的控制方式，本实施例不再赘述，从而实现对电池储能系统中各电池模块单独的放电控制。

本实施例提供的全电流控制电池模块，利用能量传输控制单元11控制外部直流系统20给中继能量单元12的充电能量大小，可避免外部直流系统20输出的交流电流分量、谐波电流分量等造成的能量波动完全传递至后端电池模块，降低外部回路电流对电池模块E的工作性能的影响，有效延长电池模块E的使用寿命；同时，利用能量传输控制单元11在电池模块E的电压超过充电截止电压或低于放电截止电压时可及时切断充放电回路，可实现对电池储能系统中各电池模块E的单独控制，避免因电池模块E过充电热失控发生火灾或过放自身受到损坏的风险。

需要说明的是，如图2所示，下文所提到的所有全控型电力电子器件均可采用1个或多个晶体管及与其反并联的二极管，该晶体管可以采用电力场效应晶体管或绝缘栅双极晶体管等全控型电力电子器件等既能控制电力电子器件开通，又能控制电力电子器件关断的电力电子器件。

当晶体管采用绝缘栅双极晶体管时，下文所提到的全控型电力电子器件的高压端为绝缘栅双极晶体管的集电极，所提到的全控型电力电子器件的低压端为全控型电力电子器件的发射极。当晶体管采用电力场效应晶体管时，所全控型电力电子器件的高压端为电力场效应晶体管的漏极，所提到的全控型电力电子器件的低压端为电力场效应晶体管的源极。

在一个实施例中，能量传输控制单元11可采用2个或4个全控型电力电子器件，即采用全控型电力电子器件Q1和Q2的组合或全控型电力电子器件Q3～Q6的组合。具体采用2个还是4个全控型电力电子器件可根据外部直流系统20的电压是否会反方向进行相应选择，即当外部直流系统20的直流电压持续为正电压，则能量传输控制单元11采用2个全控型电力电子器件；当外部直流系统20的直流电压可为正电压，也可以是负电压，则能量传输控制单元11采用4个全控型电力电子器件。

如图4所示，当能量传输控制单元11采用2个全控型电力电子器件（Q1和Q2）时，其具体连接关系为：全控型电力电子器件Q1的低压端与全控型电力电子器件Q2的高压端连接在一起构成能量传输控制单元11的中点，全控型电力电子器件Q1的高压端为能量传输控制单元11的高压端H1，全控型电力电子器件Q2的低压端为能量传输控制单元11的低压端L1。

在本实施例中，当能量传输控制单元11采用2个全控型电力电子器件时，该能量传输控制单元11与外部直流系统的连接方式可以有两种情况，第一种为：如图15所示，能量传输控制单元11的高压端H1与直流系统的正极直流母线H+相连，能量传输控制单元11的中点与直流系统的负极直流母线L-相连。第二种为：如图4所示，能量传输控制单元11的中点与直流系统的正极直流母线H+相连，能量传输控制单元11的低压端L1与直流系统的负极直流母线L-相连。具体选用哪种连接方式可根据实际情况进行相应设置，本实施例不作限制。

如图9所示，当能量传输控制单元11采用4个全控型电力电子器件（Q3～Q6）时，该能量传输控制单元11与外部直流系统的连接方式只有一种，具体连接方式为：全控型电力电子器件Q3的高压端与全控型电力电子器件Q4的高压端连接在一起构成能量传输控制单元11的高压端H1；全控型电力电子器件Q5的低压端与全控型电力电子器件Q6的低压端连接在一起构成能量传输控制单元11的低压端L1；全控型电力电子器件Q3的低压端分别与全控型电力电子器件Q5的高压端、直流系统的正极直流母线H+相连，全控型电力电子器件Q4的低压端分别与全控型电力电子器件Q6的高压端、直流系统的负极直流母线L-相连。

在一个实施例中，中继能量单元12可采用1个或多个（如图3所示）并联的直流电容器C，直流电容器C的正极为中继能量单元12的高压端H2，直流电容器C的负极为中继能量单元12的低压端L2。在本实施例中，中继能量单元12采用的直流电容器C的个数可根据中继能量单元12所需的总电容的容值与单个直流电容器C的容量相除得到，中继能量单元12所需的总电容的容值则由外部直流系统20的能量波动大小及所能接受的直流电容C的总损耗决定。

在一个实施例中，如图4和图5所示，电流控制单元13包括控制器（图中未示出）和1个或多个相电路，各相电路均包括上管全控型电力电子器件、下管全控型电力电子器件和直流电感，控制器分别与能量传输控制单元11、中继能量单元12、各相电路中的上管全控型电力电子器件和下管全控型电力电子器件相连。

其中，各相电路中的上管全控型电力电子器件的高压端连接在一起构成电流控制单元13的高压端H3；在同一相电路中，上管全控型电力电子器件的低压端与下管全控型电力电子器件的高压端、直流电感的一端相连；各相电路中的直流电感的另一端连接在一起构成电流控制单元13的中点；各相电路中的下管全控型电力电子器件的低压端连接在一起构成电流控制单元13的低压端L3。

当本发明提供的电流控制单元13采用上述相电路时，该电流控制单元13与对应连接的电池模块E的连接方式可以有两种情况，第一种为：如图6所示，电流控制单元13的高压端H3与电池模块E的正极相连，电流控制单元13的中点与电池模块E的负极相连。第二种为：如图4所示，电流控制单元13的中点与电池模块E的正极相连，电流控制单元13的低压端L3与电池模块E的负极相连。

在一个实施例中，为使本发明提供的全电流控制电池模块能平稳地从未工作状态切入到工作状态，本发明提供的全电流控制电池模块还可包括预处理单元14，预处理单元14用于在电池模块E开始工作前可以对能量传输控制单元11中的直流电容器C进行预充电，从而避免启动瞬间电池模块E对直流电容器C放电电流过大而损坏直流电容器C。

具体地，该预处理单元14可采用全控型电力电子器件Q7和预充电续流二极管D，该全控型电力电子器件Q7和预充电续流二极管D的连接方式可以有两种情况。

其中，第一种为：如图7所示，预充电续流二极管D的阳极与全控型电力电子器件Q7的高压端连接在一起构成预处理单元14的低压端L4，预充电续流二极管D的阴极与电池模块E的正极连接在一起构成预处理单元14的高压端H4，全控型电力电子器件Q7的低压端与电池模块E的负极相连。第二种为：如图14所示，预充电续流二极管D的阴极与全控型电力电子器件Q7的低压端连接在一起构成预处理单元14的高压端H4，全控型电力电子器件Q7的高压端与电池模块E的正极相连，预充电续流二极管D的阳极与电池模块E的负极连接在一起构成预处理单元14的低压端L4。

在一个实施例中，考虑到现有常规电池模块及可控电池模块在电池模块反接时，将发生电池模块短接事件，从而导致过电流、火灾乃至电池爆炸事件发生，影响电池储能系统装配、运检过程中的安全。

为避免出现现有电池模块外电路反接时存在的短路事故，还可在前述实施例提供的预处理单元14还包含全控型电力电子器件Q8。具体地，该全控型电力电子器件Q8与全控型电力电子器件Q7、预充电续流二极管D的连接方式可以四种情况。

其中，第一种为：如图8所示，预充电续流二极管D的阴极与电池模块E的正极连接在一起构成预处理单元14的高压端H4，预充电续流二极管D的阳极与全控型电力电子器件Q7的高压端连接在一起构成预处理单元14的低压端L4，全控型电力电子器件Q7的低压端与全控型电力电子器件Q8的低压端相连，全控型电力电子器件Q8的高压端与电池模块E的负极相连。

第二种为：如图11所示，预充电续流二极管D的阴极与全控型电力电子器件Q7的高压端连接在一起构成预处理单元14的高压端H4，全控型电力电子器件Q7的低压端与全控型电力电子器件Q8的低压端相连，全控型电力电子器件Q8的高压端与电池模块E的正极相连，预充电续流二极管D的阳极与电池模块E的负极连接在一起构成预处理单元14的低压端L4。

第三种为：如图12所示，预充电续流二极管D的阴极与电池模块E的正极连接在一起构成预处理单元14的高压端H4，预充电续流二极管D的阳极与全控型电力电子器件Q8的低压端连接在一起构成预处理单元14的低压端L4，全控型电力电子器件Q8的高压端与全控型电力电子器件Q7的高压端相连，全控型电力电子器件Q7的低压端与电池模块E的负极相连。

第四种为：如图13所示，预充电续流二极管D的阴极与全控型电力电子器件Q8的低压端连接在一起构成预处理单元14的高压端H4，全控型电力电子器件Q8的高压端与全控型电力电子器件Q7的高压端相连，全控型电力电子器件Q7的低压端与电池模块E的正极相连，预充电续流二极管D的阳极与电池模块E的负极连接在一起构成预处理单元14的低压端L4。

需要说明的是，无论是预处理单元14采用全控型电力电子器件Q7和预充电续流二极管D的组合形式，还是采用全控型电力电子器件Q7、预充电续流二极管D和全控型电力电子器件Q8的组合形式，其与前端电流控制单元的连接方式都可以有两种情况，第一种为：如图10所示，预处理单元14的高压端H4与上述电流控制单元13的高压端H3相连，预处理单元14的低压端L4与上述电流控制单元13的中点相连。第二种为：如图13所示，预处理单元14的高压端H4与上述电流控制单元13的中点相连，预处理单元14的低压端L4与上述电流控制单元13的低压端L3相连。

综上可知，本发明提供的全电流控制电池模块的拓扑框图根据其内能量传输控制单元11、中继能量单元12、电流控制单元13或预处理单元14所采用电路的不同可以有多种组合形式，同时还可根据能量传输控制单元11与外部直流系统的连接方式、电流控制单元13与电池模块E的连接方式、预处理单元14与电流控制单元13的连接方式设计多种变形组合形式，本实施例不作限制。

下面结合具体实施例对本发明提供的全电流控制电池模块的拓扑框图及工作原理进行相应说明。

图4是本发明实施例一提供的全电流控制电池模块的拓扑结构示意图，该全电流控制电池模块包括能量传输控制单元11、中继能量单元12和电流控制单元13，能量传输控制单元11的高压端H1与中继能量单元12的高压端H2、电流控制单元13的高压端H3互相相连，能量传输控制单元11的低压端L1与中继能量单元12的低压端L2、电流控制单元13的低压端L3互相相连。

其中，如图4所示，本实施例提供的能量传输控制单元11采用2个全控电力电子器件（图4中Q1和Q2），其器件的具体连接关系可参见上述对能量传输控制单元11的详细介绍，其与外部直流系统的连接方式采用上述能量传输控制单元11与外部直流系统的第二种连接方式。中继能量单元12采用1个直流电容器C，其高、低压端对应为直流电容器C的正、负极。电流控制单元13采用控制器（图中未示出）和1个相电路，即包括上管全控型电力电子器件Q9a、下管全控型电力电子器件Q10a和直流电感La，其器件的具体连接关系可参见上述对电流控制单元13的详细介绍，其与电池模块E的连接方式采用上述电流控制单元13与电池模块E的第二种连接方式。

本实施例提供的全电流控制电池模块的工作原理为：

充电状态时，维持下管全控型电力电子器件Q10a一直处于关断状态，通过开通上管全控型电力电子器件Q9a，中继能量单元12经上管全控型电力电子器件Q9a，直流电感La给电池模块E充电；Q9a关断时，直流电感La上的电流经电池模块E，以及下管全控型电力电子器件Q10a的反并联二极管构成续流回路，该续流电流继续给电池模块E充电。在一个开关周期内，可通过控制上管全控型电力电子器件Q9a的占空比即可调节给电池模块E的充电电流的大小。

充电时，电池模块E的充电能量直接地来自与中继能量单元12，通过开通能量传输控制单元11的全控型电力电子器件Q1，并关断全控型电力电子器件Q2，可以将外部直流系统与中继能量单元12联通，由外部直流系统给中继能量单元12补充能量。当关断全控型电力电子器件Q1，并开通全控型电力电子器件Q2时，外部直流系统经全控型电力电子器件Q2形成回路，不给中继能量单元12充电。从而在充电状态时，可通过控制全控型电力电子器件Q1的开通与关断，即可控制外部直流系统20给中继能量单元12的充电能量大小。当外部直流系统20的电流是从正极直流母线H+流向负极直流母线L-时，全电流控制型电池模块工作在充电状态，若此时开通全控型电力电子器件Q1，关断全控型电力电子器件Q2，则外部直流系统20的电流经过全控型电力电子器件Q1给中继能量单元12充电；若关断全控型电力电子器件Q1，开通全控型电力电子器件Q2，则外部直流系统20的电流经全控型电力电子器件Q2流过，不给中继能量单元12充电。从而改变全控型电力电子器件Q1开通时间的相对长短，就可以控制外部直流系统20给中继能量单元12的充电能量的大小。

类似地，放电状态时，中继能量单元12的电压一般地仍高于电池模块E的电压，维持上管全控型电力电子器件Q9a一直处于关断状态，通过开通下管全控型电力电子器件Q10a，则电池模块E经直流电感La，下管全控型电力电子器件Q10a放电，直流电感La上的电流增大，直流电感La上存储了直流电流，此时直流电感La的电压为左负右正，关断下管全控型电力电子器件Q10a时，直流电感La上的电流下降，直流电感La上的电压变为左正又负，直流电感La上的电压叠加上电池模块E上的电压后，高于中继能量单元12的电压，直流电流给中继能量单元12放电，直流电感La上的电流经电池模块E，直流电感La，上管全控型电力电子器件Q9a的反并联二极管，中继能量单元12构成回路，从而电池模块E给中继能量单元12放电。在一个开关周期内，可通过控制下管全控型电力电子器件Q10a的占空比即可调节直流电感La的电流，从而调节电池模块E放电电流的大小。

放电时，电池模块E的放电能量直接地放电至中继能量单元12，通过开通能量传输控制单元11的全控型电力电子器件Q1，并关断全控型电力电子器件Q2，可以将中继能量单元12与外部直流系统20联通，从而将中继能量单元12的能量传输至外部直流系统20。当关断全控型电力电子器件Q1，并开通全控型电力电子器件Q2时，外部直流系统经全控型电力电子器件Q2形成回路，中继能量单元12与外部直流系统20无放电回路。当外部直流系统20的电流是从负极直流母线L-流向正极直流母线H+时，若开通全控型电力电子器件Q1，关断全控型电力电子器件Q2，则外部直流系统20的电流经外部直流系统20的负极直流母线L-、中继能量单元12、全控型电力电子器件Q1、外部直流系统20的正极直流母线H+构成回路，中继能量单元12给外部直流系统20放电；若开通全控型电力电子器件Q2，关断全控型电力电子器件Q1，则外部直流系统20的电流经外部直流系统20的负极直流母线L-、全控型电力电子器件Q2、外部直流系统20的正极直流母线H+构成回路，中继能量单元12不流过外部直流系统20的电流，中继能量单元12不对外部直流系统20放电，故而通过改变全控型电力电子器件Q1开通时间的相对长短，就可以控制中继能量单元12给外部直流系统20的放电能量的大小。

具体地，为了平衡外部直流系统20给中继能量单元12的充电能量以及电池模块E的充电电流。充电状态时，电流控制单元13中的控制器用于实时监测中继能量单元12所存储的平均能量，当中继能量单元12所存储的平均能量低于中继能量单元12所存储的平均能量额定值时，将减小电池模块E的充电电流，从而减少电池模块E从中继能量单元12所吸收的电能，以使得中继能量单元12所存储的平均能量恢复到中继能量单元12所存储的平均能量的额定值；当中继能量单元12所存储的平均能量高于中继能量单元12所存储的平均能量额定值时，控制器将增大电池模块E的充电电流，从而增大电池模块E从中继能量单元12所吸收的电能，以使得中继能量单元12所存储的平均能量恢复到中继能量单元12所存储的平均能量的额定值。

同理，放电状态时，电流控制单元13中的控制器实时监测中继能量单元12所存储的平均能量，当中继能量单元12所存储的平均能量低于中继能量单元12所存储的平均能量额定值时，将增大电池模块E的放电电流，从而增大电池模块E注入到中继能量单元12的电能，以使得中继能量单元12所存储的平均能量恢复到中继能量单元12所存储的平均能量的额定值；当中继能量单元12所存储的平均能量高于中继能量单元12所存储的平均能量额定值时，控制器将减少电池模块E的放电电流，从而减小电池模块E注入到中继能量单元12的电能，以使得中继能量单元12所存储的平均能量恢复到中继能量单元12所存储的平均能量的额定值。

图5是本发明实施例二提供的全电流控制电池模块的拓扑结构示意图，如图5可知，本实施例与上述实施例一的区别在于，本实施例提供的电流控制单元13采用3个相电路构成，即每个相电路均包括一上管全控型电力电子器件（Q9a、Q9b、Q9c）、一下管全控型电力电子器件（Q10a、Q10b、Q10a）和一直流电感(La、Lb、Lc)。其工作原理与上述实施例一相同，本实施例不再赘述。

相比于实施例一，本发明提供的实施例二提高了电流控制单元13中相电路的个数，其好处在于：1）可避免全控型电力电子器件的并联，使得各相电路的控制相互独立；2）可通过控制每个相电路的载波依次相差的角度为360°/N，N表示相电路的个数，N≥2，降低电池模块E的总谐波电流；3）可降低每个相电路中的电流，从而降低每个相电路中全控型电力电子器件的驱动和直流电感的设计难度。

图6是本发明实施例三提供的全电流控制电池模块的拓扑结构示意图，如图6可知，本实施例与实施例二的区别在于，本实施例提供的电流控制单元13与电池模块E的连接方式采用上述电流控制单元13与电池模块E的第一种连接方式。其工作原理与上述实施例二相同，本实施例不再赘述。

图7是本发明实施例四提供的全电流控制电池模块的拓扑结构示意图，如图7可知，本实施例为对上述实施例二的进一步改进，与上述实施例二的区别在于，增加了全控型电力电子器件Q7和预充电续流二极管D构成的预处理单元14，其器件的具体连接方式采用上述全控型电力电子器件Q7与预充电续流二极管D的第一种连接方式，其与前端电流控制单元13的连接方式采用上述预处理单元14与电流控制单元13的第二种连接方式。

在本实施例中，为使全电流控制电池模块能平稳地从未工作状态切入到工作状态，可以通过电池模块E对中继能量单元12中的直流电容器C进行预充电，预充电的控制逻辑为控制全控型电力电子器件Q7的开通/关断状态，从而控制电池模块E给直流电容器C充电或停止给直流电容器C充电。

具体地，预充电前，直流电容器C的电压为零，低于电池模块E的电压，当全控型电力电子器件Q7开通时，电池模块E经3个相电路中的直流电感（La、Lb、Lc）和上管全控型电力电子器件（Q9a、Q9b、Q9c）的反并联二极管、直流电容器C、全控型电力电子器件Q7构成通流回路，电池模块E给直流电容器C充电。当全控型电力电子器件Q7关断时，直流电感La经上管全控型电力电子器件Q9a的反并联二极管、直流电容器C、预充电续流二极管D构成回路续流，直流电感Lb经上管全控型电力电子器件Q9b的反并联二极管、直流电容器C、预充电续流二极管D构成回路续流，直流电感Lc经上管全控型电力电子器件Q9c的反并联二极管、直流电容器C、预充电续流二极管D构成回路续流，这些续流电流继续给直流电容器C预充电。预充电结束后，直流电容器C的电压与电池模块E的电压相等。

故而通过控制全控型电力电子器件Q7的开通、关断即可调节电池模块E对直流电容器C的充电电流。

图8是本发明实施例五提供的全电流控制电池模块的拓扑结构示意图，如图8可知，本实施例为对上述实施例四的进一步改进，与上述实施例四的区别在于，本实施例提供的预处理单元14还包含全控型电力电子器件Q8，且本实施例提供的预处理单元14中全控型电力电子器件Q8、全控型电力电子器件Q7和预充电续流二极管D的连接方式采用上述第一种连接方式。

在本实施例中，通过开通全控型电力电子器件Q7及全控型电力电子器件Q8可使得电池模块E通路连通，通过关断全控型电力电子器件Q7及全控型电力电子器件Q8使得电池模块E通路断开，从而即使外部电路反接时，电池模块E仍不存在放电回路，从而为全电流控制电池模块提供防止电池模块E反接的功能，提高全电流控制电池模块在装配过程以及运维检修过程中的安全性，防止电池模块E反接后导致过电流、火灾乃至电池爆炸事件发生。

图9是本发明实施例六提供的全电流控制电池模块的拓扑结构示意图，如图9可知，本实施例为对上述实施例五的进一步改进，与上述实施例五的区别在于，本实施例提供的能量传输控制单元11采用4个全控型电力电子器件Q3～Q6，其器件的具体连接关系可参见上述能量传输控制单元11的详细介绍，本实施例不再赘述。

在本实施例中，将全控型电力电子器件Q3及全控型电力电子器件Q6开通，可使得全电流控制电池模块输出正电平；将全控型电力电子器件Q5及全控型电力电子器件Q4导通，可使得全电流控制电池模块输出负电平。

图10是本发明实施例七提供的全电流控制电池模块的拓扑结构示意图，如图10可知，本实施例为上述实施例五的另一种实现方式，与上述实施例五的区别在于，本实施例提供的电流控制单元13与预处理单元14的连接方式采用上述电流控制单元13与预处理单元14的第一种连接方式。其工作原理与上述实施例五相同，本实施例不再赘述。

图11是本发明实施例八提供的全电流控制电池模块的拓扑结构示意图，如图11可知，本实施例为上述实施例五的另一种实现方式，与上述实施例五的区别在于，本实施例提供的预处理单元14中全控型电力电子器件Q7、预充电续流二极管D和全控型电力电子器件Q8的连接方式采用上述第二种连接方式。其工作原理与上述实施例五相同，本实施例不再赘述。

图12是本发明实施例九提供的全电流控制电池模块的拓扑结构示意图，如图12可知，本实施例为上述实施例五的另一种实现方式，与上述实施例五的区别在于，本实施例提供的预处理单元14中全控型电力电子器件Q7、预充电续流二极管D和全控型电力电子器件Q8的连接方式采用上述第三种连接方式。其工作原理与上述实施例五相同，本实施例不再赘述。

图13是本发明实施例十提供的全电流控制电池模块的拓扑结构示意图，如图13可知，本实施例为上述实施例五的另一种实现方式，与上述实施例五的区别在于，本实施例提供的预处理单元14中全控型电力电子器件Q7、预充电续流二极管D和全控型电力电子器件Q8的连接方式采用上述第四种连接方式。其工作原理与上述实施例五相同，本实施例不再赘述。

图14是本发明实施例十一提供的全电流控制电池模块的拓扑结构示意图，如图14可知，本实施例为上述实施例四的另一种实现方式，与上述实施例四的区别在于，本实施例提供的预处理单元14中全控型电力电子器件Q7和预充电续流二极管D的连接方式采用上述预处理单元14中全控型电力电子器件Q7和预充电续流二极管D的第二种连接方式。其工作原理与上述实施例四相同，本实施例不再赘述。

图15是本发明实施例十二提供的全电流控制电池模块的拓扑结构示意图，如图15可知，本实施例为上述实施例十一的另一种实现方式，与上述实施例十一的区别在于，本实施例提供的能量传输控制单元11与外部直流系统的连接方式采用上述能量传输控制单元11实施例中能量传输控制单元11与外部直流系统的第一种连接方式。其工作原理与上述实施例十一相同，本实施例不再赘述。

基于同样的发明构思，本发明还提供了一种全电流控制电池储能系统，包括多个上述全电流控制电池模块，各全电流控制电池模块对应与电池储能系统中的各电池模块相连。

优选地，各电池模块所串联的单体电池数目为12～24节，从而可降低每个电池模块所串联的单体电池数量以降低每个电池模块内单体电池荷电状态均衡的难度。实现电池储能系统中每个电池模块的荷电状态均衡由每个全电流控制电池模块实现，每个电池模块内单体电池的荷电状态的均衡由电池模块自身实现，从而实现整个电池储能系统中各单体电池荷电状态的分级均衡，避免单体电池荷电状态过高而引起火灾事故。

相比于传统的电池储能系统，本实施例提供的全电流控制电池储能系统包括多个全电流控制电池模块，该全电流电池控制模块利用能量传输控制单元控制外部直流系统给中继能量单元的充电能量大小，可避免外部直流系统输出的交流电流分量、谐波电流分量等造成的能量波动完全传递至后端电池模块，降低外部回路电流对电池模块的工作性能的影响，有效延长电池模块的使用寿命；同时，利用能量传输控制单元在电池模块的电压超过充电截止电压或低于放电截止电压时可及时切断充放电回路，可实现对电池储能系统中各电池模块的单独控制，避免因电池模块过充电热失控发生火灾或过放自身受到损坏的风险。

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。

Claims (13)

1.一种全电流控制电池模块，应用于电池储能系统内的各电池模块中，其特征在于，包括能量传输控制单元、中继能量单元和电流控制单元，其中，所述能量传输控制单元的高压端分别与所述中继能量单元的高压端及所述电流控制单元的高压端相连，所述能量传输控制单元的低压端分别与所述中继能量单元的低压端及所述电流控制单元的低压端相连；

当所述电池储能系统处于充电状态时，所述能量传输控制单元用于控制外部直流系统输出的电能传输至所述中继能量单元；所述中继能量单元用于吸收并存储外部直流系统输出的电能；所述电流控制单元用于根据所述中继能量单元所存储的平均能量对所述电池模块的充电电流进行闭环控制，当所述中继能量单元所存储的平均能量高于所述中继能量单元所存储的平均能量额定值时，所述电流控制单元将增大对所述电池模块的充电电流，从而增大所述电池模块从所述中继能量单元所吸收的电能，当所述中继能量单元所存储的平均能量低于所述中继能量单元所存储的平均能量额定值时，所述电流控制单元将减小对所述电池模块的充电电流，从而减少所述电池模块从所述中继能量单元所吸收的电能，以使所述直流系统输出的电能扣除所述电池储能系统的损耗后与所述电池模块所需的充电能量平衡，并在所述电池模块的电压超过充电截止电压时通过所述能量传输控制单元控制所述中继能量单元停止从所述直流系统中吸收能量；

当所述电池储能系统处于放电状态时，所述中继能量单元用于吸收并存储所述电池模块输出的放电能量；所述能量传输控制单元用于控制所述中继能量单元存储的能量传输至所述直流系统或外部放电负载；所述电流控制单元用于根据所述中继能量单元所存储的平均能量对所述电池模块的放电电流进行闭环控制，当所述中继能量单元所存储的平均能量高于所述中继能量单元所存储的平均能量额定值时，所述电流控制单元将减小对所述电池模块的放电电流，从而减小所述电池模块注入到所述中继能量单元的电能，当所述中继能量单元所存储的平均能量低于所述中继能量单元所存储的平均能量额定值时，所述电流控制单元将增大对所述电池模块的放电电流，从而增大所述电池模块注入到所述中继能量单元的电能，以使得所述直流系统获取的电能扣除所述电池储能系统的损耗后与所述电池模块的放电能量平衡，并在所述电池模块的电压低于放电截止电压时通过所述能量传输控制单元控制所述中继能量单元停止向所述直流系统或外部放电负载传输能量。

2.根据权利要求1所述的全电流控制电池模块，其特征在于，所述能量传输控制单元包括全控型电力电子器件Q1和Q2，所述全控型电力电子器件Q1的低压端与所述全控型电力电子器件Q2的高压端连接在一起构成所述能量传输控制单元的中点，所述全控型电力电子器件Q1的高压端为所述能量传输控制单元的高压端，所述全控型电力电子器件Q2的低压端为所述能量传输控制单元的低压端；

其中，所述能量传输控制单元与所述直流系统的连接方式有两种，第一种为：所述能量传输控制单元的高压端与所述直流系统的正极直流母线相连，所述能量传输控制单元的中点与所述直流系统的负极直流母线相连；第二种为：所述能量传输控制单元的中点与所述直流系统的正极直流母线相连，所述能量传输控制单元的低压端与所述直流系统的负极直流母线相连。

3.根据权利要求1所述的全电流控制电池模块，其特征在于，所述能量传输控制单元包括全控型电力电子器件Q3～Q6，全控型电力电子器件Q3的高压端与全控型电力电子器件Q4的高压端连接在一起构成所述能量传输控制单元的高压端；全控型电力电子器件Q5的低压端与全控型电力电子器件Q6的低压端连接在一起构成所述能量传输控制单元的低压端；全控型电力电子器件Q3的低压端分别与全控型电力电子器件Q5的高压端、所述直流系统的正极直流母线相连，全控型电力电子器件Q4的低压端分别与全控型电力电子器件Q6的高压端、所述直流系统的负极直流母线相连。

4.根据权利要求1所述的全电流控制电池模块，其特征在于，所述中继能量单元包括1个或多个并联的直流电容器C，所述直流电容器C的正极为所述中继能量单元的高压端，所述直流电容器C的负极为所述中继能量单元的低压端。

5.根据权利要求1所述的全电流控制电池模块，其特征在于，所述电流控制单元包括控制器和1个或多个相电路，各相电路均包括上管全控型电力电子器件、下管全控型电力电子器件和直流电感，控制器分别与所述能量传输控制单元、所述中继能量单元、各相电路中的上管全控型电力电子器件和下管全控型电力电子器件相连；

其中，各相电路中的上管全控型电力电子器件的高压端连接在一起构成所述电流控制单元的高压端；在同一相电路中，上管全控型电力电子器件的低压端分别与下管全控型电力电子器件的高压端、直流电感的一端相连；各相电路中的直流电感的另一端连接在一起构成所述电流控制单元的中点；各相电路中的下管全控型电力电子器件的低压端连接在一起构成所述电流控制单元的低压端；

其中，所述电流控制单元与所述电池模块的连接方式有两种，第一种为：所述电流控制单元的高压端与所述电池模块的正极相连，所述电流控制单元的中点与所述电池模块的负极相连；第二种为：所述电流控制单元的中点与所述电池模块的正极相连，所述电流控制单元的低压端与所述电池模块的负极相连。

6.根据权利要求5所述的全电流控制电池模块，其特征在于，当所述电流控制单元中的相电路数量N为多个时，各相电路的载波依次相差的角度为360°/N。

7.根据权利要求5所述的全电流控制电池模块，其特征在于，还包括预处理单元，所述预处理单元包括全控型电力电子器件Q7和预充电续流二极管D，所述全控型电力电子器件Q7和预充电续流二极管D的连接方式有两种；

其中，第一种为：所述预充电续流二极管D的阳极与所述全控型电力电子器件Q7的高压端连接在一起构成所述预处理单元的低压端，所述预充电续流二极管D的阴极与所述电池模块的正极连接在一起构成所述预处理单元的高压端，所述全控型电力电子器件Q7的低压端与所述电池模块的负极相连；

第二种为：所述预充电续流二极管D的阴极与所述全控型电力电子器件Q7的低压端连接在一起构成所述预处理单元的高压端，所述全控型电力电子器件Q7的高压端与所述电池模块的正极相连，所述预充电续流二极管D的阳极与所述电池模块的负极连接在一起构成所述预处理单元的低压端。

8.根据权利要求7所述的全电流控制电池模块，其特征在于，所述预处理单元与所述电流控制单元的连接方式有两种；

其中，第一种为：所述预处理单元的高压端与所述电流控制单元的高压端相连，所述预处理单元的低压端与所述电流控制单元的中点相连；第二种为：所述预处理单元的高压端与所述电流控制单元的中点相连，所述预处理单元的低压端与所述电流控制单元的低压端相连。

9.根据权利要求5所述的全电流控制电池模块，其特征在于，还包括预处理单元，所述预处理单元包括全控型电力电子器件Q7、预充电续流二极管D和全控型电力电子器件Q8，所述全控型电力电子器件Q8与所述全控型电力电子器件Q7、所述预充电续流二极管D的连接方式有四种；

其中，第一种为：所述预充电续流二极管D的阴极与所述电池模块的正极连接在一起构成所述预处理单元的高压端，所述预充电续流二极管D的阳极与所述全控型电力电子器件Q7的高压端连接在一起构成所述预处理单元的低压端，所述全控型电力电子器件Q7的低压端与所述全控型电力电子器件Q8的低压端相连，所述全控型电力电子器件Q8的高压端与所述电池模块的负极相连；

第二种为：所述预充电续流二极管D的阴极与全控型电力电子器件Q7的高压端连接在一起构成所述预处理单元的高压端，所述全控型电力电子器件Q7的低压端与所述全控型电力电子器件Q8的低压端相连，所述全控型电力电子器件Q8的高压端与所述电池模块的正极相连，所述预充电续流二极管D的阳极与所述电池模块的负极连接在一起构成所述预处理单元的低压端；

第三种为：所述预充电续流二极管D的阴极与所述电池模块的正极连接在一起构成所述预处理单元的高压端，所述预充电续流二极管D的阳极与所述全控型电力电子器件Q8的低压端连接在一起构成所述预处理单元的低压端，所述全控型电力电子器件Q8的高压端与所述全控型电力电子器件Q7的高压端相连，所述全控型电力电子器件Q7的低压端与所述电池模块的负极相连；

第四种为：所述预充电续流二极管D的阴极与全控型电力电子器件Q8的低压端连接在一起构成所述预处理单元的高压端，所述全控型电力电子器件Q8的高压端与所述全控型电力电子器件Q7的高压端相连，所述全控型电力电子器件Q7的低压端与所述电池模块的正极相连，所述预充电续流二极管D的阳极与所述电池模块的负极连接在一起构成所述预处理单元的低压端。

10.根据权利要求5所述的全电流控制电池模块，其特征在于，所述上管全控型电力电子器件和所述下管全控型电力电子器件均采用1个或多个晶体管及与其反并联的二极管。

11.根据权利要求10所述的全电流控制电池模块，其特征在于，所述晶体管为电力场效应晶体管或绝缘栅双极晶体管。

12.一种全电流控制电池储能系统，其特征在于，包括多个如权利要求1～11任意一项所述的全电流控制电池模块，各所述全电流控制电池模块对应与电池储能系统中的各电池模块相连。

13.根据权利要求12所述的全电流控制电池储能系统，其特征在于，各电池模块所串联的单体电池数目为12～24节。

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