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储能电池三级BMS管理系统

作者:中国储能网新闻中心 来源:小智 智见能源 发布时间:2021-12-07 浏览:

中国储能网讯:一、储能三级BMS系统概述

一个完整的储能系统BMS由电池组BMS,电池簇BMS及系统BMS组成,这对于由大量电芯串并联组成的大规模储能系统而言,三级BMS的设计从最大程度上避免了电芯不均衡及其所导致的过充及过放。

储能电池BMS的主要功能包括状态监测与评估、电芯均衡、控制保护、通信及日志记录等。

电池储能系统它由储能电池、总控制器单元(BAMS)、单体电池管理单元(BMU)、电池组端控制和管理单元(BCMU)组成。形成了电池组、电池族、电站三级的BMS管理系统。

图1 锂电池储能系统及三级BMS

图2 锂电池储能系统及三级BMS示意图

二、储能系统内部通讯

2.1储能BMS与EMS的通讯

BAMS显示整个PCS电池组单元的相关信息,并将相关信息通过以太网(RJ45)传递给监控系统EMS。信息内容包括电池单体信息,电池组信息,电池簇信息。

上传信息:BMS上传电池单体(或组)信息有:单体电池电压、电池组电压、充放电电流、单体最大SOC、单体最小SOC、单体最小SOH;电池组SOC、单体最大温度、单体最小温度、环境温度,以及电池异常告警、保护等相关信息。

接收信息:BMS接收监控系统EMS下达的电池运行参数,如电压的保护设定值、报警设定值,温度的保护设定值、报警设定值,SOC的保护设定值、报警设定值等。

BAMS管理服务器支持MODBUS通讯规约,其中MODBUS需要定义专门的规约点表;通讯接口为网络RJ45通讯。

2.2储能BMS与PCS的通讯

由于PCS只接了多组电池,所以BMS的数据汇总到BAMS,再由BAMS与PCS通信,实行单向传输,BAMS做主,PCS做从。

BMS发送信息:BMS发送的信息有电池的状态量及告警量等相关信息。包括电池组的最大SOC、最小SOC、电池组最大可充电量、最大可放电量、环境温度、电池最小SOH等。PCS接到BMS告警信息后应进行相应的保护动作。

通信接口:PCS与BMS间采用CAN或RS485通讯接口。

硬节点信息:为了保护的及时可靠,储能系统留备了硬节点,BMS检测到电池系统达到保护限制时,BMS通过干节点将保护限制值发送给PCS。

2.3储能BMS三层架构内部通讯

BMS系统的三层架构分别是,单体电池管理层BMU、电池组管理层BCMU、电池簇(多组)管理层BAMS;其中电池簇管理层我们也叫一个PCS电池单元管理层。

单体电池管理层叫BMU,有1路CAN2.0总线。由电池采集单元BCU和电池均衡单元BEU组成,采集电池的各种单体信息(电压、温度),计算分析电池的SOC和SOH,实现对单体电池的主动均衡,并将单体异常信息上传给电池组单元层BCMU;对外采用CAN2.0总线通信方式。

电池组管理层叫BCMU,有3路CAN2.0总线,2路RS485(备用)总线。负责收集BMU上传的各种单体电池信息,采集电池组的各种信息(组电压、组温度)、电池组充电放电电流等,计算分析电池组的SOC和SOH,并将所有信息上传给电池簇单元层BAMS;采用CAN2.0总线通信方式。

电池簇管理层叫BAMS,有1路以太网、2路CAN2.0总线和1路RS485(备用)总线。负责收集BCMU上传的各种电池信息,并将所有信息以RJ45接口上传给储能监控EMS系统;与PCS通信,将电池的相关异常信息发送给PCS(CAN或RS485接口),且配有硬件干节点对PCS。

图3 BMS主要功能

2.4 BMS系统的均衡功能

电池储能系统BMS重点要做好两个方面,一是电池的数据分析和计算,二是电池的均衡。储能电站提供的电池管理系统具备双向主动无损均衡功能,均衡电流最大5A,均衡效率达到80%以上,同时能有效地筛选出性能异常的单体电池进行报警以便更换,能快速高效的改善电池组的一致性,提高电池组的使用效率及使用寿命,确保整个储能系统的正常运行。

单体电池均衡单元:

单体电池由于生产工艺等原因导致各电池容量与性能的差异,在对电池组进行充放电的过程中,必然会扩大这种差异,充电时,容量小性能差的电池会出现过充现象;放电时,容量小性能差的电池又会有过放现象;电池组容量利用率会越来越低,长此以往,这种恶性循环过程将加速电池的损坏。因此,动力及储能电池组需要采用均衡电路以延长电池组寿命是国内外学者和业界的共识。

图4 电池均衡功能实现原理图

电池监护模块的均衡系统主要包括四个步骤:电池信息采集→均衡规则运算→均衡状态输出→均衡实现。

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关键字:储能BMS

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