BMS储能系统用户手册(V1.0)-磷酸铁锂

1 储能电站电池管理系统 BMS BMS 用户手册 V1 0V1 0 磷酸铁锂电池 深圳市光辉电器实业有限公司 2 目录目录 1 概述 3 2 系统特点 3 3 储能电站系统组成 4 4 电池管理系统主要组成 5 4 1 储能电池管理模块 ESBMM 5 4 1 1 ESBMM 12 版本 5 4 1 2 ESBMM 24 版本 9 4 2 电池组控制模块 ESGU 13 4 3 储能系统管理单元 ESMU 15 5 安装及操作注意事项 18 附录 A 产品操作使用界面 19 3 1 概述 ESBMS 是根据储能电池组特点设计的电池管理系统 实现电池组的监控 管理和保护等功能 为磷酸铁锂电池在成组使用时的安全应用以及寿命的延长等方面都起着决定性的作用 2 系统特点 全面电池信息管理 实时采集单体电池电压 温度 整组电池端电压 充放电电流等 在线 SOC 诊断 在实时数据采集的基础上 采用多种模式分段处理办法 建立专家数学分析诊断模型 在线预 估单体电池的 SOC 同时 智能化地根据电池充放电电流和环境温度等对 SOC 预测进行校正 给出 更符合变化负荷下的电池剩余容量及可靠使用时间 主动无损均衡充电管理 在充电过程中 采用我司 补偿式串联电流均衡法 和 集中式均衡法 两项发明专利技术调 整单节电池充电电流 保证系统内所有电池的电池端电压在每一时刻有良好的一致性 同时减少有 损均衡方法带来的能量浪费 最大均衡电流不小于2A 系统保护功能 对运行过程中可能出现的电池严重过压 欠压 过流 短路 漏电 绝缘 等异常故障情况 通过高压控制单元实现快速切断电池回路 并隔离故障点 及时输出声光报警信息 保证系统安全 可靠运行 热管理功能 对电池箱的运行温度进行严格监控 如果温度高于或低于保护值将输出热管理启动信号 系统 可配备风机或保温储热装置来调整温度 若温度达到设定的危险值 电池管理系统自动与系统保护 机制联动 及时切断电池回路 保证系统安全 自我故障诊断与容错技术 电池管理系统采用先进的自我故障诊断和容错技术 对模块自身软硬件具有自检功能 即使内 部故障甚至器件损坏 也不会影响到电池运行安全 不会因电池管理系统故障导致储能系统发生故 障 甚至导致电池损坏或发生恶性事故 专业的负荷联动控制及优化 电池管理系统具备相应的数字通讯接口及开放的通讯协议 以及必要的输入输出干节点 可灵 活接入 PCS 储能电站监控调度系统等 实现联动控制 提高储能电站效率 优化负荷控制和调度 决策 4 灵活的模块化设计 系统采用模块化设计思路 针对储能电站电池增长扩容的需要 可灵活增加 ESBMM 模块配置 满足升级扩容要求 同时 针对储能电站用 智能一体化电池 的应用 可灵活配置 ESBMM 模块在 电池箱中 方便用户运行维护 3 储能电站系统组成 磷酸铁锂电池组 能量存储介质 能量转换器 power conversion system PCS 实现电池储能系统直流电池与交流电网之 间的双向能量传递 储能电池管理系统 Energy Storage Battery Management System ESBMS 实现电池组 的监控 管理和保护等功能 图1 储能电站系统图 4 电池管理系统主要组成 ESBMM Energy Storage Battery Management Module 储能电池管理模块 该模块集单体电 池电压 温度采集 自动充电均衡管理 故障诊断等功能于一体 ESGU Energy Storage Battery Group Control Unit 电池组控制单元 ESGU 主要是对整组电 池的运行信息收集 采集整组电池的总电压和电流 对电池组出现的异常进行报警和保护 5 ESMU Energy Storage System Management Unit 储能系统管理单元 该管理单元对 ESBMM 及 ESGU 上传的电池数据进行实时显示 性能分析 记录存储及上传后台 4 1 储能电池管理模块 ESBMM ESBMM 根据管理电池节数分为 ESBMM 12和 ESBMM 24 分别对应每个模块最多管理12节和24节 4 1 1 ESBMM 12版本 a 产品功能 具有在线检测每节电池电压 温度 实时报警功能 实现对电压 温度的超限报警 现场报警 干节点输出闭合 可实现远端计算机报警并显示报警内容 具有电池组在线均衡功能 可通过对单体电池在线电流充电 提高电池组一致性 延缓电池 失效 具有 RS485通讯接口 可接入现场监控单元或后台监控系统 实现远程监控 采用模块化设计 安装 使用和维护方便 且模块间相互隔离 可靠性高 b 技术参数 技术参数 技术指标 模块工作电源 DC9 30V 工作电源功率 4W 模块均衡电源 DC60 90V 均衡电源功率 30W 电池均衡电流 2A 电池监测节数 12节 最多 电压检测范围 1 5V 电压检测精度 5mV 温度检测范围 40 85 温度检测精度 0 5 输入绝缘电阻 10M DC1000V 数据通讯接口 RS485 CAN 可选 通讯波特率 2400 4800 9600 默认 14400 19200bps 可选 6 现场显示方式 LED 工作状态指示 技术参数 技术指标 现场报警方式 一路接点输出 故障时节点闭合 现场控制方式 一路接点输出 电池均衡方式 自动或远程控制 可设 尺寸及质量 250 141 42 mm 2Kg 安装方式 壁挂 c 尺寸及安装图 安装开孔尺寸 壁挂式安装 图2 ESBMM 安装尺寸图 d 端口接线说明 接线端子介绍 7 图3 接线说明 ESBMM 12采集部分由2片采集 IC 组成 支持的电池节数配置如下表 节数 第2片 第1片 8 4 4 9 4 5 10 5 5 11 5 6 12 6 6 表1 ESBMM 12电池组面板接口 端口 连接说明 推荐线束 备注 DC60V 90V 连接均衡供电 1方 DC60V 90V 连接均衡供电 1方 建议选择合适的外部电源供电 BI12 BI0 连接电池均衡线 0 5方 8 BV12 BV0 连接电池采集线 0 5方 注 BI0 BV0指该电池组的电压最低点 即第1节电池的负极 举例说明 1 下面为一台 ESBMM 12 12节电池采集接线示意图 按照表1 12节电池要选择6 6 BV0接第1节电池的负极 BV1 BV12分别接第1 12节电池的正极柱 2 ESBMM 12 12节电池均衡接线示意图 BI0接第1节电池的负极 BI1 BI12分别接第1 12节电池的正极柱 注 1 如均衡线和采集线不共用一个铜鼻 则均衡线 BI0 BI12的铜鼻压电池采集线 BV0 BV12铜鼻 的上面 2 在电池连接端子接入到 ESBMM 12模块前 请先确认电池连线接到相应的端子位上 4 1 2 ESBMM 24版本 a 产品功能 在线自动检测每节蓄电池电压 蓄电池组端电压 充放电电流和温度等 实时报警功能 实现对电压 温度 电流的超限报警 现场报警 干节点输出闭合 可实现远端计算机报警并显示报警内容 具有 RS485通讯接口 可接入监控系统或现场采集单元 实现数据和告警信息上送 达到远程 监控蓄电池组的目的 9 采用模块化设计 安装 使用和维护方便 且模块间相互隔离 可靠性高 产品具有蓄电池组在线均衡维护功能 可通过对单体蓄电池在线小电流充电 提高蓄电池组 电压一致性 达到延缓蓄电池失效的目的 b 技术参数 技术参数 技术指标 模块工作电源 DC9 30V 工作电源功率 6W 模块均衡电源 DC60 90V 均衡电源功率 60W 电池均衡电流 2A 电池监测节数 24节 最多 电压检测范围 1 5V 电压检测精度 5mV 温度检测范围 40 85 温度检测精度 0 5 输入绝缘电阻 10M DC1000V 数据通讯接口 RS485 CAN 可选 通讯波特率 2400 4800 9600 默认 14400 19200bps 可选 现场显示方式 LED 工作状态指示 现场报警方式 一路接点输出 故障时节点闭合 现场控制方式 一路接点输出 电池均衡方式 自动或远程控制 可设 尺寸及质量 420 200 44 mm 3Kg 安装方式 机架 壁挂 c 尺寸及安装图 机柜式安装 10 主视图 图4 俯视图 壁挂式安装 主视图 俯视图 图5 d 端口接线说明 接线端子介绍 图6 接线说明 ESBMM 采集部分由4片采集 IC 组成 支持的电池节数配置图如下 节数 第4片 第3片 第2片 第1片 12 6 6 13 4 4 5 14 4 5 5 15 5 5 5 16 5 5 6 11 17 5 6 6 18 6 6 6 19 4 5 5 5 20 5 5 5 5 节数 第4片 第3片 第2片 第1片 21 5 5 5 6 22 5 5 6 6 23 5 6 6 6 24 6 6 6 6 表2 ESBMM 蓄电池面板接 端口 连接说明 保险丝 推荐线束 备注 VH 连接均衡供电 1方 5米 VH 连接均衡供电 1方 5米 建议选择合适的外部电源供电 BI24 BI0 连接均衡电池线 3A 1方 5米 BV24 BV0 连接采集电池线 1A 0 5方 20米 注 BI0 BV0指该电池组的电压最低点 举例说明 下面为一台 ESBMM 22节电池采集接线示意图 其中 BV0 BV6使用是第1片采集 IC BV6 BV12使用是第2片采集 IC BV12 BV18使用是第3片采集 IC BV18 BV24使用是第4片采集 IC 按照表2 22节电池要选择5 5 6 6 所以 BV24 BV23短接 BV18 BV17短接 12 ESBMM 22节电池均衡接线示意图 ESBMM 均衡接线方式按照 BT1 BT24对于 BI0 BI24的方式连接 多余的引脚不连接 注 在电池连接端子接入到 BMM 模块前 请先确认电池连线接到相应的端子位上 均衡测试线 电压采集线规格选择 均衡测试线规格 距离 电压采集线规格 距离 1方 5米 0 3方 12米 1 5方 7 5米 0 5方 20米 2方 10米 0 75方 30米 2 5方 12 5米 1方 40米 4方 20米 容许最大采样线线阻 1 5 4 2 电池组控制模块 ESGU ESGU 主要是对整组电池的运行信息收集 采集整组电池的总电压和电流 对电池组出现的异 常进行报警和保护 能根据安全处理规则的要求对电池组进行保护 确保电池系统的安全 稳定运 行 当电池严重过压 欠压 过流 短路 漏电 绝缘 等异常故障情况出现时 储能系统管理 单元发出命令至该单元 控制整组电池的开断 避免电池被过充 过放和过流 a 产品功能 具备系统上电自检功能 主要包括所有传感器 系统状态等 具备电池组端电压 电流 温度等检测功能 具有电池正负极对机壳的绝缘检测功能 具有管理主接触器控制及主接触器反馈信号检测功能 异常报警及硬接点保护控制功能 具备 CAN RS485总线通讯功能 b 技术参数 技术参数 技术指标 模块工作电源 DC12V 13 工作电源功率 10W 电压检测范围 1000V 电压检测精度 0 2 电流检测范围 分流器决定 例如150A 75mV 型号 电流检测精度 0 5 满量程 技术参数 技术指标 温度检测范围 40 85 温度检测精度 0 5 绝缘电阻检测精度 5 通讯接口 RS485 CAN 外形尺寸 270 124 40 mm 3KG 安装方式 壁挂 c 接口及连线 接口 接口描述 功能描述 线束定义 CAN 250Kbps ESMU 通过 CAN 总线与 ESGU 进行通信 上传电 压 电流 温度 绝缘电阻等信息 以及 ESMU 对 ESGU 下发控制命令 可选 屏蔽差分双绞线 1KV 绝缘 RS485 2 4K 19 2K ESMU 通过 RS485总线与 ESGU 进行通信 上传 电压 电流 温度 绝缘电阻等信息 以及 ESMU 对 ESGU 下发控制命令 屏蔽差分双绞线 1KV 绝缘 电流检测 输入 2芯线 外接稳流器 测试电池组总回路电流 最小1mm2铜芯线 电压检测 输入 2芯线 外接电池组两端电压 测试电池组总电压 与电池总正与总负相连 至少2000V 耐压值 温度检测 输入 3芯线 外接温度传感器 检测外部温度 最小1mm2铜芯线 绝缘电阻 检测输入 3芯线 测试电池组与大地之间的绝缘电阻值 与电池总正与总负相连 至少2000V 耐压值 Poutput 2芯线 驱动外部电路 比如接触器 最小1mm2铜芯线 14 湿节点 Input 开 关量输入 模拟开关量输入端口 比如 接触器的反馈信 号 最小1mm2铜芯线 Output 开 关量输入 继电器输出 模拟开关量输入端口 现场报警 故障时闭合 最小1mm2铜芯线 d 安装尺寸图及端口 图7 ESGU 安装尺寸图 图8 15 4 3 储能系统管理单元 ESMU 对 ESBMM 和 ESGU 上传的电池数据进行实时计算 性能分析 报警处理及记录存储 与 PCS 主 机 储能调度监控系统等进行联动控制 根据输出功率要求及各组电池的 SOC 优化负荷控制策略 保证所有电池组的总运行时间趋于一致 a 产品功能 1 监测显示数据 监测显示单体电池电压数据 监测显示电流数据 监测显示温度 温度包括 环境温度 BMM 的数据 2 报警功能 通讯连接报警 温度过高或者过低报警 单体电压过高及过低报警 组端电压过高或者过低报警 BMM 错误报警 3 保护 单体电压过低或者过高保护 温度过低或者过高保护 组端电压过高或者过低保护 4 参数设置 电池组安装及运行参数的设置 网络通讯参数设置 接口协议参数设置 ESGU 参数设置 b 技术参数 技术参数 技术指标 模块工作电源 AC220V 工作电源功率 10W 16 CPU 采用 Davinci 平台 ARM9 DSP 操作系统 Linux 人机界面 7寸触摸屏 800 480 TFT 真彩 通信接口 RS485 2 CAN 1 Ethernet10 100M RS232 1 内存容量 64M 技术参数 技术指标 数据储存 USB SD 卡 外形尺寸 290 130 81 mm 2KG 安装方式 嵌入式安装 c 接口及连接 接口 接口描述 功能描述 线束定义 POWER SW 电源开关 ESMU 外部电源开关 DC110V DC220V 直流电源输入 端口 最小1mm2铜芯线 1000V 绝缘 AC220V 交流检测输入 口 最小1mm2铜芯线 1000V 绝缘 OUTPUT1 2 干接点输出口 继电器输出 模拟开关量输入端口 现场报警 故障时 闭合 最小1mm2铜芯线 INPUT 有源检测输入 口 最小1mm2铜芯线 CAN 250Kbps ESMU 通过 CAN 总线与 BMM ESGU PCS 通信 数据传输以及控制 可选 屏蔽差分双绞线 1KV 绝缘 COM1 RS485 2 4K 19 2K ESMU 通过 RS485与 BMM ESGU PCS 通信数 据传输以及控制 屏蔽差分双绞线 1KV 绝缘 COM2 2 4K 19 2K 后台通信串口 RS232 RS485可选 通过 SW 切换 屏蔽差分双绞线 1KV 绝缘 LAN RJ45 10 100M Base TX ESMU 通过 ethernet 与储能后台通信 超五类屏蔽双绞 线 TEST 测试端口 17 SD 用于程序升级 USB2 0 用于程序升级和数据导出 d 安装尺寸及端口说明 图9 ESMU 安装尺寸图 图10 POWERPOWER SW SW 电源开关 DC110 DC220 DC110 DC220 电源输入线 AC220 AC220 交流检测输入口 INPUT INPUT 有源检测输入口 OUTPUT1 2 OUTPUT1 2 干接点输出口 CAN CAN CAN 接口 COM1 COM1 采集设备通信串口 RS485 TEST TEST 调试串口 LAN LAN 以太网口 SD SD SD 卡插口 18 COM2 COM2 通信串口 RS232 RS485可选 通过 SW 切换 5 安装及操作注意事项 为了保证施工人员和设备的安全 接线时请将电池组从运行设备中脱离 安装时请注意电源和接入组端电压极性 做好工器具的绝缘工作 正确使用工器具 按端口说明