BMS储能系统用户手册V磷酸铁锂要点.docx

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BMS储能系统用户手册V磷酸铁锂要点

储能电站电池管理系统

（BMS）

用户手册V1.0

（磷酸铁锂电池）

深圳市光辉电器实业有限公司

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。

●　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（powerconversionsystem，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（EnergyStorageBatteryManagementSystem，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（EnergyStorageBatteryManagementModule）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（EnergyStorageBatteryGroupControlUnit）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；

●　ESMU（EnergyStorageSystemManagementUnit）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。

4.1.1ESBMM-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

≥10MΩDC1000V

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

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2ESBMM安装尺寸图

d）端口接线说明

●　接线端子介绍

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

建议选择合适的外部电源供电

DC60V-90V-

连接均衡供电-

1方

BI12-BI0

连接电池均衡线

0.5方

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-1212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-1212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。

4.1.2ESBMM-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；

●　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

≥10MΩDC1000V

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

　　　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

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

建议选择合适的外部电源供电

VH-

连接均衡供电-

-

1方@5米

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ESBMM22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。

ESBMM22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：

1.5Ω

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

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湿节点

2芯线

驱动外部电路，比如接触器

最小1mm2铜芯线

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7ESGU安装尺寸图

图8

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

CPU

采用Davinci平台，ARM9+DSP

操作系统

Linux

人机界面

7寸触摸屏800×480TFT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

POWERSW

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

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9ESMU安装尺寸图

图10

POWERSW:

电源开关DC110/DC220:

电源输入线

AC220:

交流检测输入口INPUT:

有源检测输入口

OUTPUT1~2:

干接点输出口CAN:

CAN接口

COM1:

采集设备通信串口（RS485）TEST:

调试串口

LAN:

以太网口SD:

SD卡插口

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；

●　按端口说明及系统连线图；

●　模块外壳及接地端子一定要可靠接地，最好是直接与设备间专用的二次设备接地网相连（或通过屏柜的专用铜排），并确保保护接地的连续性、可靠性。

接地点应远离一次设备的接地点，特别是要远离避雷针（器）的接地点；

●　产品运行时绝对禁止带电插拔插件！

必要的操作应由专业人员按照本说明书及现场运行的作业规程的规定进行，设备电源连续开断的时间间隔应大于5秒；

●　产品的某些端子带有高电压或大电流，正式投运前一定要确认连接无误并拧紧端子；需要测量时，千万要小心使用仪表和工具，避免出现短路、接地、开路等事故；

●　严禁非本公司专业技术人员打开各功能模块。

附录A：

产品操作使用界面

A.1登陆界面。

用户类型分为运行人员登陆和操作人员登陆

图A.1

A.2进入主界面

图A.2

A.3进入蓄电池运行信息

图A.3

A.4进入当前信息报警。

运行中出现故障，所有告警量都会显示

图A.4

A.5ESGU运行信息

图A.5

A.6SOC界面

图A.6

A.7SOH界面

图A.7

A.8电池测试界面

图A.8-1

图A.8-2

A.9历史记录。

可查询内阻测试、报警记录

图A.9-1

图A.9-2

A.10参数设置4

图A.10-1

图A.10-2

图A.10-3

图A.10-4

图A.10-5

图A.10-6

说明：

一旦ESMU采集到的组端、单体等参数超过设置的数值。

系统就会报警及切断直流断路器。

图A.10-7

图A.10-8

图A.10-9

A.11设备管理

图A.11-1

图A.11-2

图A.11-3

图A.11-4

图A.11-5

图A.11-6

图A.12-1