CN115378102B

CN115378102B - 一种储能系统荷电状态全电流均衡方法

Info

Publication number: CN115378102B
Application number: CN202211306250.9A
Authority: CN
Inventors: 林卫星; 左文平; 张明露
Original assignee: Foshan Hechu Energy Technology Co ltd
Current assignee: Xiamen Hestorage Energy Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2022-10-25
Filing date: 2022-10-25
Publication date: 2023-01-17
Anticipated expiration: 2042-10-25
Also published as: WO2024087530A1; CN115378102A

Abstract

本发明涉及电力储能技术领域，公开了一种储能系统荷电状态全电流均衡方法，每个电池包的直流输出端口并联一半桥控制电路构成电池模块，多个电池模块正负极依次串联构成储能系统的电池簇，运行中，对每个电池模块的荷电状态进行排序，充电时优先投入荷电状态偏低的电池模块，放电时优先投入荷电状态偏高的电池模块，实现各电池簇内电池包荷电状态SOC的全电流均衡。多个电池簇并联构成电池堆后，增大荷电状态偏低的电池簇的电流，减小荷电状态偏高的电池簇的充电电流，实现电池簇间荷电状态SOC的均衡。本发明能有效提高储能系统SOC均衡能力，大大提高储能系统的安全性，避免储能系统串联容量损失、并联容量损失及并联环流问题。

Description

一种储能系统荷电状态全电流均衡方法

技术领域

本发明属于电力储能技术领域，更具体地，涉及一种储能系统荷电状态全电流均衡方法。

背景技术

随着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电池系统、储能变流器PCS和储能监控系统EMS组成，其中，电池系统包括电池堆和电池管理系统BMS，电池堆是由二十~五十节电池单体串联或串并联而成电池包，数十个电池包串联而成电池簇，再由数个电池簇并联而成电池堆；电池管理系统BMS则用于对电池堆的每个电池单体进行管理，使得各个电池单体的荷电状态SOC基本一致，维持均衡状态。

现有的SOC均衡方法主要分为被动均衡和主动均衡两种，其中，被动均衡采用被动电阻消耗的形式，在电池充电末端对电压高的电池进行放电，其均衡电流约为0.1A，其能均衡的电池单体数量一般为20~50节电池单体，一个电池簇内串联的电池单体数量增加后，被动均衡将无法实现各电池单体SOC的均衡；主动均衡则采用主动控制原理，通过主动控制机制，将SOC高的电池的能量传递到SOC低的电池，从而实现SOC的均衡，其均衡电流一般为0.5~5A，成本较高，且不适合由多个电池单体串联构成的长电池簇的SOC均衡。

当前储能系统中电池单体的额定容量典型值为280Ah，电池单体工作电流高达140A~560A。然而现有被动均衡电流仅为0.1A，是电池单体工作电流的0.02%~0.07%，现有主动均衡电流为0.5A~5A，是电池单体工作电流的0.4%~3.6%。由此可见，无论是主动均衡还是被动均衡，其均衡能力均远远低于电池单体的工作电流，由于电池容量均衡能力不够，会导致一系列的电池容量串联容量损失、并联容量损失、并联环流问题，从而增大储能系统全生命周期电池容量损失，运行能耗损失，降低储能系统安全性。

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储能系统荷电状态全电流均衡方法，能有效提高储能系统荷电状态SOC均衡能力，大大提高储能系统的安全性，避免储能系统串联容量损失、并联容量损失及并联环流问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种储能系统荷电状态全电流均衡方法，所述储能系统中的电池簇由多个电池模块正负极依次串联而成，各电池模块均包括一电池包和一半桥控制电路，该半桥控制电路包括两个串联的全控型电力电子器件Q1和Q2，所述全控型电力电子器件Q1的高压端与电池包的正极相连，所述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的高压端相连构成电池模块的正极，所述全控型电力电子器件Q2的低压端与电池包的负极相连构成电池模块的负极，所述全电流均衡方法包括如下步骤：

（1）按周期获取各电池簇中所有电池包的荷电状态SOC或端口电压，将每个电池簇内各电池包的荷电状态SOC或端口电压按从小到大进行排序；

（2）根据储能系统中储能监控系统监测到的状态信息确定电池簇充放电状态，当电池簇处于充电状态时，控制该电池簇中荷电状态SOC或端口电压排序前N _on个电池模块中的全控型电力电子器件Q1导通，使N _on个电池包处于投入状态，并控制该电池簇中其余电池模块中的全控型电力电子器件Q2导通，使其余电池包处于切除状态；当电池簇处于放电状态时，控制该电池簇中荷电状态SOC或端口电压排序后N _on个电池模块中的全控型电力电子器件Q1导通，使N _on个电池包处于投入状态，并控制该电池簇中其余电池模块中的全控型电力电子器件Q2导通，使其余电池包处于切除状态；

其中，N _on的计算公式为：N _on=FLOOR(n)，n=V _ord/V _packavg；式中，FLOOR表示向下取整函数；V _ord表示电池簇输出电压指令值，该电池簇输出电压指令值是通过将该电池簇电流指令值I _ord与该电池簇放电电流实测值I _dis相减后，将差值经比例积分调节后得到；V _packavg表示该电池簇内非故障状态的所有电池包的平均电压。

本发明提供的储能系统荷电状态全电流均衡方法，具有如下效果：（1）通过在储能系统每个电池包的直流端口并联一半桥控制电路，通过半桥控制电路的投切控制实现电池包的投入或切除，从而调节电池包充电或放电的时间，以电池簇的电流对电池包的荷电状态SOC进行调节，可大大提高储能系统电池包之间的均衡电流，从而极大规避储能系统多个电池单体串、并联导致的串联容量损失、并联容量损失及并联环流损耗问题，降低储能系统全生命周期成本；（2）可实现一个电池簇内多个电池包的直接串联，而不会因常规被动均衡或主动均衡方法存在的串联电池单体数目超过一定限制后，无法有效均衡的问题，从而可方便地构建更高电压等级的电池簇，将单个电池簇的电压从现有的典型750V~1500V提高到3kV~10kV，从而方便提高单个电池簇的容量；（3）可实现多个电池簇在直流侧的直接并联而不产生并联环流及并联容量损失问题，从而可在直流侧通过并联电池簇，实现直流侧储能容量的便捷扩展。

进一步地，当所述储能系统的电池堆由多个电池簇并联而成时，所述全电流均衡方法还包括如下步骤：

根据各电池簇中各电池包的荷电状态SOC，计算电池堆内所有电池包的SOC平均值

及各电池簇内所有电池包的SOC平均值；

当第k个电池簇的SOC平均值

与

不一致时，将

减去

，再将差值经过比例调节，得到该电池簇电流指令偏差量∆I _ord，然后利用该∆I _ord修正该电池簇电流指令值，从而实现电池堆内各电池簇荷电状态SOC的均衡。

进一步地，所述全电流均衡方法还包括：

控制电池簇中N _on个电池包投入使用时，同时控制该电池簇中荷电状态SOC或端口电压处于排序中间的电池模块中的半桥控制电路工作的占空比D=n－N _on，从而将该电池簇放电电流实测值控制得与修正后的电池簇电流指令值一致。

进一步地，所述储能系统中的每个电池簇中还设有N _res个冗余电池模块，各电池簇的正极经旁路开关连接在一起构成电池堆的正极母线，各电池簇的负极联接在一起构成电池堆的负极母线，所述全电流均衡方法还包括：

（a）根据储能系统中电池管理系统检测到的参数信息判断各电池簇中电池包是否发生故障；

（b）当一电池簇发生故障的电池包数量小于或等于N _res时，控制该故障电池包所在电池模块中的全控型电力电子器件Q2导通，将该故障电池包从电池簇主回路中切除；当一电池簇中发生故障的电池包数量大于N _res时，控制该电池簇中全控型电力电子器件Q1和Q2关断，并控制该电池簇主路上的旁路开关断开，将该电池簇从电池堆中切除。

进一步地，所述冗余电池模块的数量为电池簇额定电池模块数量的5%~8%。

进一步地，各电池簇的正极经直流电感和所述旁路开关串联后，连接在一起构成电池堆的正极母线。

进一步地，所述半桥控制电路还包括被动均衡电路，所述被动均衡电路用于实现电池包内各个电池单体的电流均衡。

进一步地，所述半桥控制电路还包括主动均衡电路，所述主动均衡电路用于实现电池包内各个电池单体的电流均衡。

进一步地，所述全控型电力电子器件Q1和Q2均采用1个或多个晶体管及与该晶体管反并联的二极管组成。

进一步地，所述晶体管采用金属氧化物半导体场效应晶体管。

附图说明

图1是传统被动均衡电路的拓扑图；

图2是传统主动均衡电路的拓扑图；

图3是本发明一实施例提供的单个电池簇全电流均衡拓扑图；

图4是本发明一实施例提供的储能系统荷电状态全电流均衡方法的流程图；

图5是本发明一实施例提供的电池簇电流闭环控制框图；

图6是本发明一实施例提供的多个电池簇并联全电流均衡拓扑图；

图7是本发明一实施例提供的多个电池簇SOC均衡控制框图。

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。

图1是传统被动均衡电路的拓扑图，如图1所示，在电池单体B₁～B_n的两端均并联一由电阻R与开关S串联的放电支路，当某个电池单体电压偏高或充电电量偏高时，该电池单体直流端口并联的放电支路将导通，释放该电池单体的电量，从而将该电池单体的电量均衡得与其他电池单体一致。为了降低放电支路的损耗，通常放电支路的电流仅有100mA左右，从而该被动均衡方法的均衡能力非常有限。目前锂电池储能领域电池单体的额定容量典型值为280Ah，额定工作电流典型值为140A，被动均衡方法的均衡电流仅为100mA，远远小于电池单体的额定运行电流，从而被动均衡方法的均衡能力非常有限。当一个储能系统由数百节电池单体串联成电池簇，再由数个电池簇并联成电池堆后，由于被动均衡方法均衡能力有限，同一个电池簇内不同电池单体的荷电状态可能存在巨大差异，从而导致串联容量损失问题。不同电池簇之间因为组成各电池簇的荷电状态SOC的差异，将存在电压差，进而导致电池簇之间产生环流，从而电池堆存在并联容量损失与并联环流问题。并联环流问题降低了储能系统的效率，串联容量损失以及并联容量损失的问题降低了储能系统可用容量，并加速了储能系统容量的衰减。

图2是传统主动均衡电路的拓扑图，如图2所示，该主动均衡电路包括开关管T1和具有初级线圈C1和次级线圈C₂₁ ~C_2n的变压器T。当出现电池单体荷电状态不平衡时，即当监测到电池单体B1~Bn的最大和最小电压的压差超过限幅值时(典型值取为50mV)时，开通开关管T1，线圈C1被充电，线圈C1上存储电能，将T1关断时线圈C21~C2n上感应出幅值相等的反相电压，对于电压偏低的电池单体，该反相电压经二极管整流后，给电压偏低的电池单体充电，对于电压偏高的电池单体，由于二极管的反向截止特性，该反相电压不给电压偏高的电池单体充电，从而实现电池模块内不同电池单体的充电状态均衡。图2所示主动均衡方法的均衡电流为0.5A~5A，为电池单体典型额定工作电流的0.36%~3.6%，均衡能力仍然偏低。

为提高储能系统SOC均衡能力，本发明提供的一种储能系统荷电状态全电流均衡方法。其中，如图3所示，该储能系统中的电池簇由多个电池模块正负极依次串联而成，各电池模块均包括一电池包E和一半桥控制电路，该半桥控制电路包括两个串联且初始为关断状态的全控型电力电子器件Q1和Q2，全控型电力电子器件Q1的高压端与电池包的正极相连，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的高压端相连构成电池模块的正极，全控型电力电子器件Q2的低压端与电池包的负极相连构成电池模块的负极。具体地，全控型电力电子器件Q1和Q2均采用1个或多个晶体管及与其反并联的二极管，该晶体管可优选采用金属氧化物半导体场效应晶体管。

在本实施例中，在储能系统中每个电池包的直流端口并联由全控型电力电子器件Q1及全控型电力电子器件Q2串联构成的半桥控制电路，是为了通过半桥控制电路的投切控制，实现电池包的投入或切除，从而调节电池包被充电或放电的时间长度，以电池簇的电流对电池包进行充电或放电，实现电池簇内电池包间SOC均衡的同时，大大提高均衡电流。

图4是本发明一实施例提供的储能系统荷电状态全电流均衡方法的流程示意图，如图4所示，该均衡方法包括步骤S10和S20，详述如下：

S10，按周期获取各电池簇中所有电池包的荷电状态SOC或端口电压，将每个电池簇内各电池包的SOC或端口电压按从小到大进行排序。

在步骤S10中，可以按一个周期（例如10秒）对每个电池簇内的各电池包的SOC进行排序。电池包的SOC和端口电压可从储能监控系统EMS监测到的参数信息中获取。

S20，根据储能系统中储能监控系统EMS监测到的状态信息确定电池簇充放电状态，具体是可根据储能监控系统检测到的电池簇实测放电电流值I _dis来判断电池簇的充放电状态，当I _dis为负值时，则判断该电池簇处于充电状态，当I _dis为正值时，则判断该电池簇处于放电状态。

当电池簇状态处于充电状态时，假设需要投入N _on个电池包，则控制该电池簇中SOC或端口电压排序前N _on个电池模块中的全控型电力电子器件Q1导通，使N _on个电池包处于投入状态，该N _on个电池包被充电，并控制该电池簇中其余电池模块中的全控型电力电子器件Q2导通，使其余电池包处于切除状态，即使得其余电池模块既不被充电也不被放电。当电池簇状态处于放电状态时，假设需要投入N _on个电池包，则控制该电池簇中SOC或端口电压排序后N _on个电池模块中的全控型电力电子器件Q1导通，使N _on个电池包处于投入状态，该N _on个电池包被放电，并控制该电池簇中其余电池模块中的全控型电力电子器件Q2导通，使其余电池包处于切除状态，即使得其余电池模块既不被充电也不被放电。

具体地，如图5所示，N _on的计算公式为：N _on=FLOOR(n)，n=V _ord/V _packavg。式中，FLOOR表示向下取整函数；V _packavg表示该电池簇内非故障状态的所有电池包的平均电压。

V _ord表示电池簇输出电压指令值，V _ord的计算公式为：V _ord=(Kp+Ki/s)(I _ord－I _dis)。式中，I _ord表示电池簇电流指令值，其值可根据储能系统中储能监控系统EMS获取得到；I _dis表示电池簇放电电流实测值，I _dis为负值时，表明电池簇处于充电状态，I _dis为正值时，表明电池簇处于放电状态；Kp+Ki/s表示比例积分（PI）控制器，即将I _ord与I _dis作差后，再经比例积分控制器的放大及积分调节后即得到V _ord。其中，本实施例提供的比例积分控制器中的比例系数Kp及积分系数Ki的调节原则为使得I _dis的超调量小于5%，I _dis的响应时间小于10ms，可通过仿真后得到初始值后，再经实验校准而得。

采用上述SOC均衡方法后，各电池包间的均衡电流与电池包的工作电流一致，各电池包间的均衡电流最高可达到电池包的额定工作电流，可有效提高储能系统均衡能力。以280Ah的电池单体工作在140A额定电流为例，传统被动均衡方法中，电池包之间的均衡电流为100mA，传统主动均衡方法中，电池包之间的均衡电流为0.5A~5A，本发明提供的全电流均衡方法，电池包间SOC均衡电流可达到140A，是传统被动均衡方法的1400倍，主动均衡方法的28~280倍，可大大提高电池包之间的均衡电流，从而可极大规避储能系统多个电池单体串、并联导致的串联容量损失、并联容量损失及并联环流损耗问题，降低储能系统全生命周期成本。

本实施例提供的储能系统荷电状态全电流均衡方法，具有如下效果：（1）通过在储能系统每个电池包的直流端口并联一半桥控制电路，通过半桥控制电路的投切控制实现电池包的投入或切除，从而调节电池包充电或放电的时间，以电池簇的电流对电池包的荷电状态SOC进行调节，可大大提高储能系统电池包之间的均衡电流，从而极大规避储能系统多个电池单体串、并联导致的串联容量损失、并联容量损失及并联环流损耗问题，降低储能系统全生命周期成本；（2）可实现一个电池簇内多个电池包的直接串联，而不会因常规被动均衡或主动均衡方法存在的串联电池单体数目超过一定限制后，无法有效均衡的问题，从而可方便地构建更高电压等级的电池簇，将单个电池簇的电压从现有的典型750V~1500V提高到3kV~10kV，从而方便提高单个电池簇的容量；（3）可实现多个电池簇在直流侧的直接并联而不产生并联环流及并联容量损失问题，从而可在直流侧通过并联电池簇，实现直流侧储能容量的便捷扩展。

在一个实施例中，如图6所示，当储能系统的电池堆由多个电池簇并联而成时，电池堆中每个电池簇内各电池包的均衡方法与上述实施例（如图4所示）一致，即当电池簇工作在充电状态时，将SOC偏低的N _on个电池投入使用，当电池簇工作在在放电状态时，将SOC偏高的N _on个电池包投入使用，实现任意一个电池簇内各电池包间SOC的均衡。

另外，本实施例提供的全电流均衡方法还可实现各电池簇间SOC均衡，其实现原理为：当电池堆处于充电状态时，增大电池模块SOC平均值偏低的电池簇的充电电流，减小电池模块SOC平均值偏高的电池簇的充电电流，从而实现充电时电池堆内各个电池簇SOC的均衡；当电池堆处于放电状态时，减小电池模块SOC平均值偏低的电池簇的放电电流，增大电池模块SOC平均值偏高的电池簇的放电电流，从而实现放电时，电池堆内各个电池簇SOC的均衡。

具体地，如图7所示，各电池簇间SOC均衡的实现方式为：

S30，根据各电池簇中电池包的荷电状态SOC，计算电池堆内所有电池包的SOC平均值

及各电池簇内所有电池包的SOC平均值。

S40，当第k个电池簇的SOC平均值

与

不一致时，将

减去

，然后经过比例（KP1）控制器进行比例调节后，得到该电池簇电流指令偏差量∆I _ord，然后利用该电池簇电流指令偏差量∆I _ord与该电池簇电流指令值I _ord相减，即I _ord－∆I _ord，以修正该电池簇电流指令值，从而实现电池堆内各电池簇SOC的均衡。即当

高于

，表明第k个电池簇的SOC平均值低于电池堆的SOC平均值，按图7计算出来∆I _ord为正值，从而减小第k个电池簇的电流指令

；当

低于

，表明第k个电池簇的SOC平均值高于电池堆的SOC平均值，按图7计算出来∆I _ord为负值，从而增大第k个电池簇的电流指令

，从而实现电池堆内各电池簇SOC的均衡。

其中，本实施例提供的比例控制器中的比例系数，其取值大小原则为使得系统响应的时间尺度在10s量级，从而既实现均衡，又避免控制器频繁调整。

进一步地，为使各电池簇放电电流实测值控制得与修正后的该电池簇电流指令值一致，可将修正后的电池簇电流指令值与电池簇放电电流实测值相减后，将该差值经比例积分控制器得到电池簇输出电压指令值V _ord，除以电池簇的平均电压V _packavg后得到该电池簇需要投入的电池包数量n=V _ord/V _packavg，然后将该电池簇中N _on=FLOOR(n)个电池包投入使用，并控制该电池簇中或端口电压处于排序中间的电池模块中的半桥控制电路工作的占空比D=n－N _on，例如排序号为1~21，选择排序为11的电池模块中的半桥控制电路工作在占空比为D=n－N _on的PWM模式，从而将电池簇放电电流实测值控制得与修正后的电池簇电流指令值一致。

在一个实施例中，储能系统中的每个电池簇中还可设置N _res个冗余电池模块，冗余电池模块的数量可优选采用为电池簇额定电池模块数量的5%~8%，且各电池簇的正极经旁路开关K连接在一起构成电池堆的正极母线，各电池簇的负极联接在一起构成电池堆的负极母线，如图6所示。进一步地，各电池簇的正极可经直流电感L和旁路开关K串联后，连接在一起构成电池堆的正极母线，其中，直流电感L用于对电池簇电流进行滤波；旁路开关K用于将故障电池簇从电池堆中隔离。

本实施例提供的全电流均衡方法还包括如下步骤：

S50，根据储能系统中电池管理系统BMS检测到的参数信息判断各电池簇中电池包是否发生故障。

在步骤S50中，电池管理系统BMS检测到的参数信息可以为各电池簇中电池包的温度参数和内阻参数，当温度参数和/或内阻参数超过对应的阈值时，则判断该电池包故障。

S60，当一电池簇发生故障的电池包数量小于或等于N _res时，控制该故障电池包所在电池模块中的全控型电力电子器件Q2导通，将该故障电池包从电池簇主回路中切除；当一电池簇中发生故障的电池包数量大于N _res时，控制该电池簇中全控型电力电子器件Q1和Q2关断，并控制该电池簇主路上的旁路开关K断开，将该电池簇从电池堆中切除。

在步骤S60中，当检测到因温度异常、内阻异常等故障导致某个电池模块中的电池包故障时，通过导通该电池模块的全控型电力电子器件Q2将故障电池模块从电池簇主回路中切除，电池簇电流仍通过故障电池模块中的全控型电力电子器件Q2流通从而使电池簇维持继续运行，只要电池簇故障电池模块的数量小于等于N _res个，则电池簇可持续工作。当电池簇处于故障状态的电池模块数高于N _res时，则判定电池簇处于故障状态，通过闭锁该电池簇所有全控型电力电子器件从而阻断该电池簇的电流，而后将电池簇的旁路开关K打开，从而将故障电池簇从电池堆中切除。

在检修时，本实施例在利用新的电池模块替换处于故障状态的电池模块后，无需人工调节替换的电池模块的SOC，利用与前述实施例相同的全电流均衡控制原理控制新的电池模块中的半桥控制电路，即可快速实现替换的电池模块的SOC与在运行的电池模块SOC的均衡，从而实现储能系统即插即用式快速运维。

在一个实施例中，本实施例提供的全电流均衡方法还可用于实现电池包内各个电池单体的均衡，硬件上，在电池包内各电池单体上并联传统被动均衡电路中的放电支路（如图1所示），控制算法上，采用传统被动均衡方法（具体可参见前述对传统被动均衡方法的详细介绍），从而通过被动均衡实现电池包内各个电池单体的均衡，通过前述实施例提供的全电流均衡方法实现各电池包间以及各电池簇间的全电流均衡。当然，还可采用传统主动均衡控制，即硬件上，在电池包内采用传统主动均衡电路（如图2所示），控制算法上，采用传统主动均衡方法（具体可参见前述对传统主动均衡方法的详细介绍），从而通过主动均衡实现电池包内各个电池单体的均衡，通过前述实施例提供的全电流均衡方法实现各电池包间以及各电池簇间的全电流均衡。

进一步地，可将本实施例提供的每个电池包内的均衡电路集成到每个电池模块中的半桥控制电路内，从而精简储能系统设计，降低储能系统成本、尺寸与接线工作量。

本实施例提供的全电流均衡方法，可将储能系统的荷电状态SOC均衡划分为电池包内均衡、电池包间均衡与电池簇间均衡三个层级，电池包内均衡采用传统的被动均衡或主动均衡，电池包间以及电池簇间均采用前述实施例提供的全电流均衡，可实现储能系统荷电状态均衡的分层分级，将常规被动均衡或常规主动均衡需要均衡的电池单体数量由400~4000节降低到约20节，从而降低储能系统中电池管理系统的成本。

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

1.一种储能系统荷电状态全电流均衡方法，其特征在于，所述储能系统中的电池簇由多个电池模块正负极依次串联而成，各电池模块均包括一电池包和一半桥控制电路，该半桥控制电路包括两个串联的全控型电力电子器件Q1和Q2，所述全控型电力电子器件Q1的高压端与电池包的正极相连，所述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的高压端相连构成电池模块的正极，所述全控型电力电子器件Q2的低压端与电池包的负极相连构成电池模块的负极，所述全电流均衡方法包括如下步骤：

其中，N _on的计算公式为：N _on=FLOOR(n)，n=V _ord/V _packavg；式中，FLOOR表示向下取整函数；V _ord表示电池簇的输出电压指令值，该电池簇的输出电压指令值是通过将该电池簇的电流指令值I _ord与该电池簇的放电电流实测值I _dis相减后，将差值经比例积分调节后得到；V _packavg表示该电池簇内非故障状态的所有电池包的平均电压；

当所述储能系统的电池堆由多个电池簇并联而成时，所述全电流均衡方法还包括如下步骤：

及各电池簇内所有电池包的SOC平均值；

当第k个电池簇的SOC平均值

与

不一致时，将

减去

，再将差值经过比例调节，得到该电池簇的电流指令偏差量∆I _ord，然后利用该电池簇的电流指令偏差量∆I _ord修正该电池簇的电流指令值，从而实现电池堆内各电池簇荷电状态SOC的均衡。

2.根据权利要求1所述的储能系统荷电状态全电流均衡方法，其特征在于，所述全电流均衡方法还包括：

控制电池簇中N _on个电池包投入使用时，同时控制该电池簇中荷电状态SOC或端口电压处于排序中间的电池模块中的半桥控制电路工作的占空比D=n－N _on，从而将该电池簇放电电流实测值I _dis控制得与修正后的电池簇电流指令值一致。

3.根据权利要求1所述的储能系统荷电状态全电流均衡方法，其特征在于，所述储能系统中的每个电池簇中还设有N _res个冗余电池模块，各电池簇的正极经旁路开关连接在一起构成电池堆的正极母线，各电池簇的负极联接在一起构成电池堆的负极母线，所述全电流均衡方法还包括：

（b）当一电池簇发生故障的电池包数量小于或等于N _res时，控制该发生故障的电池包所在电池模块中的全控型电力电子器件Q2导通，将该发生故障的电池包从电池簇主回路中切除；当一电池簇中发生故障的电池包数量大于N _res时，控制该电池簇中全控型电力电子器件Q1和Q2关断，并控制该电池簇主路上的旁路开关断开，将该电池簇从电池堆中切除。

4.根据权利要求3所述的储能系统荷电状态全电流均衡方法，其特征在于，所述冗余电池模块的数量为电池簇额定电池模块数量的5%~8%。

5.根据权利要求3所述的储能系统荷电状态全电流均衡方法，其特征在于，各电池簇的正极经直流电感和所述旁路开关串联后，连接在一起构成电池堆的正极母线。

6.根据权利要求1所述的储能系统荷电状态全电流均衡方法，其特征在于，所述半桥控制电路还包括被动均衡电路，所述被动均衡电路用于实现电池包内各个电池单体的电流均衡。

7.根据权利要求1所述的储能系统荷电状态全电流均衡方法，其特征在于，所述半桥控制电路还包括主动均衡电路，所述主动均衡电路用于实现电池包内各个电池单体的电流均衡。

8.根据权利要求1所述的储能系统荷电状态全电流均衡方法，其特征在于，所述全控型电力电子器件Q1和Q2均采用1个或多个晶体管及与该晶体管反并联的二极管组成。

9.根据权利要求8所述的储能系统荷电状态全电流均衡方法，其特征在于，所述晶体管采用金属氧化物半导体场效应晶体管。