电池管理系统项目技术方案格式模版.docx
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电池管理系统项目技术方案格式模版
车载储能电池管理系统
项目技术方案V1.1
深圳蓝锂科技有限公司有限公司
二○一七年一月
一、电池管理系统方案设计概要
该系统为车载应急电源后备电池，由360只100AH单体电池构成。
由于锂电安全性及可靠性的特殊要求，任一单体电池产生过压、过流、过温、欠压，系统都必须使该电池停止工作，因此，系统设计必须考虑冗余方案，以提高系统在寿命周期内的可靠性。
本案采用3组独立电池组，每组电池由100AH单体电池120只串联组成，当任意一组电池退出运行时，系统都能正常工作（系统可用储能减为2/3额定值）；当两组电池退出工作时，系统在50%额定负载下仍能正常工作（系统可用储能减为1/3额定值）。
1.1本方案的设计主要技术特点
a.监测到系统中每一节电池的电压、电流、SOC、SOH及温度，并通过系统软件自动找出落后电池与故障电池，在单体电池小于同组电池平均值的90%（可设置）时，给出维护建议，小于80%（可设置）时，给出更换建议。
b.电池按120只为单位进行分组配容，尽量降低同组内单体电池的不一致性。
c.提供一定的均衡电流，降低浮充阶段由于电池不一致性导致的不均衡充电。
d.全自动化管理模式，通过一套系统、一个屏幕管理所有360只电池，故障及落后电池自动检出，大大降低对维护人员的技术要求。
e.3组电池均有独立的BMS中控模块。
由BMS板、开关及其控制电路、高压电源、电流检测电路、绝缘检测电路等组成。
f.系统配置总控模块提供总控开关、与PCS及UPS及外部充电桩及整车的各类通信接口，内置7吋显示屏显示所有电池状况及故障位置，为电池组脱离母线后的维修维护提供方便。
1.2三级系统架构
vBMU单元
负责电池模组（2x12个电池）的检测与均衡（按每个抽屉24只电池设计，配两只BUM单元模块）
v中控模块
负责电池组（2x12x5=120只电池）共10个BMU单元的数据收集、整理、计算、控制，负责本组电池的投入与退出控制，负责与总控模块交换数据和控制命令。
负责与总控模块交换数据及控制命令。
v总控模块
负责收集3个中控模块（360只电池）的数据，根据大数据的处理结果，形成警告、报警、维护等命令。
负责显示电池、电池模块和电池组及整个电池系统的各类参数、曲线、告警、历史信息等。
负责与上级系统交换数据，包括PCS、UPS、整车管理系统、外部充电桩等。
提供多路CAN\RS485\ETHERNET\干接点接口。
二、系统原理框图
2.1、电池管理系统BMS原理图
2.2、电池组内部管理系统原理图
三、BMU电池管理单元
BMU主要提供电池电压监控及报警，电池组温度监控及报警，电池电量均衡等功能。
BMU负责监控15节或16节串联电池单元，根据电池组成方式不同，被监控电池单元可以是一个大容量电池单体，也可以是多个中小容量电池并联的组合体。
3.1、外观图
LS-12S蓝锂BMU外观图
3.2、BMU原理框图
3.3、BMU规格参数
BMU型号
LS12BMU
电池规格
磷酸铁锂、三元锂、锰酸锂、钛酸锂、铅酸、铅炭电池
电池串数
12节
供电
由中控模块12VDC电源供电,电池模块机箱散热风扇由BMU从本模块取电
均衡类型
电阻被动式均衡
均衡电流
300mA
温度采样
检测点数
4点
检测精度
±2℃
检测范围
-40~100℃
电压采样精度
检测精度
±10mV
检测范围
0~4.5V
自耗电
充电模式
<5mA
放电模式
<5mA
静置模式
<1mA
通信要求
CAN2.0B（与中控BMS板内部通信）
四、中控模块
BMS板与电源模块、开关及其控制电路、通信电路、电流检测等设备构成独立的中控模块，机箱为4U标准设计，嵌入机柜安装或独立安装。
BMS电池组管理系统（BatteryManagementSystem）负责管理一个成组电池模块串（本案中为5个模组10个BMU单元），并负责与总控模块交换能量与控制信息。
在每个电池组与独立的PCS配套工作时，负责与PCS通信，交换数据与控制命令。
4.1、中控模块图片
4.2、BMS板图片
4.3、BMS板规格参数
BMS板型号
LS-BMS12
最大BMU管理数
32个
电流采样范围
±500A（±100A~±1500A可选）
电流采样精度
1%
电流采样周期
100mS
通信接口
RS485x1、CANx2、ETHERNETx1
BMS供电
12VDC，高压隔离电源
BMS功耗
<3W
4.4、BMS板主机接口定义
接口
接口描述
功能描述
线束定义
CAN1
500Kbps
BMS通过CAN总线与下辖BMU通信，轮询电池组电压和温度信息,同时能及时接收BMU上报的告警信息。
屏蔽差分双绞线，1KV
绝缘,使用Open5接口
CAN2
500Kbps
BMS板通过CAN总线与PCS通信交换控制命令与数据也可用于与BMSS（总控模块）通信，上报电池组电压和温度信息,电流信息,各种告警信息,同时接收BMSS下发的各种配置命令.
屏蔽差分双绞线，1KV
绝缘，使用Open5接口
RS485
9.6～115.2Kbps
与PCS通信交换控制命令与数据
屏蔽差分双绞线，1KV
绝缘
ETHERNET
网线
用于与BMSS（总控模块）通信，上报电池组电压和温度信息,电流信息,各种告警信息,同时接收BMSS下发的各种配置命令.
屏蔽差分双绞线，1KV
绝缘
BMS电源线
2芯连线，12VDC电源，与电池组直流隔离。
为BMS提供电源
最小1mm2铜芯线，
1KV绝缘
4.5、系统技术指标及功能介绍
系统技术指标
BMS技术指标表
序号
项目
技术指标
备注
1
工作电源
DC200-1000V
可选配低压输入模块
2
单装置功耗
≤1.5W
单个BMS
3
单体电池电压采集精度
±10mV
4
单体电池温度采集精度
±2℃
5
电流采集精度
≤±1%
霍尔传感器
6
电压采集周期
≤200ms
7
温度采集周期
≤200ms
8
电流采集周期
≤200ms
9
有无均衡电流
有
被动式均衡
10
两次SOC测量误差
≤10%
11
保护包括：
过充、过放超温、短路等保护
12
BMS内部通信方式
CAN2.0
13
与PCS通信方式
CAN、RS485
14
与总控模块通信方式
Ethernet
15
事件记录存储
≥10000条
16
历史数据存储
≥30天
运行环境参数
海拔高度
≤4500m
安装地点
室内
工作温度范围
-20℃-55℃
工作湿度范围
10%～90%RH无凝露
4.6、系统功能介绍
系统功能特点：
1）均衡功能，防止电池芯之间的不平衡现象，维护电池组容量，延长电池组寿命；
2）单体电池电压检测，提供准确过充过放保护电压测量，同时为均衡控制策略提供可靠依据；
3）单电池组内多点温度采集，严密监控电池温度场不均匀性，提高电池组寿命；
4）针对每个电池组串进行分布式SOC估量，支持针对每个电池组串的功率控制，有效的提高电池系统单元的可用容量和使用寿命;
5）高精度电流检测，为精确SOC估计算法提供基础，同时有效防止充放电电流过大，损伤电池寿命；
6）三层模块化结构，扩展性强，灵活应对不同电池组串电压需求及电池系统单元容量需求；
7）系统内部数据传输采用CAN2.0高速总线，数据信息反馈高效及时；
8）
提供多路高速通信接口与外围设备互联，包括LCD,以太网，RS485，CAN等。
9）3路并联系统大大提升系统可靠性。
系统主要功能列表如下：
1）电池模拟量高精度监测及上报功能包括电池组串实时电压检测，电池组串充放电电流检测，单体电池端电压检测，电池组多点温度检测，电池组串漏电监测。
2）电池系统运行报警、报警本地显示及上报功能包括电池系统过压告警，电池系统欠压告警，电池系统过流告警，电池系统高温告警，
电池系统低温告警，电池系统漏电告警，电池管理系统通信异常告警，电池管理系统内部异常告警。
3）电池系统保护功能电池管理系统在电池系统出现电压、电流、温度等模拟量出现超过安全保护门限的情况时，将与PCS及上级管理软件交换命令对问题电池组进行故障隔离，将问题电池组退出运行，同时上报保护信息，并在本地进行显示。
4）自诊断功能本电池管理系统具备自诊断功能，在电池管理系统内部通信或与外部通信出现中断故障时，能够上报通信中断告警；另外，针对模拟量采集异常等其他异常也具备故障自诊断、本地显示和上报就地监测系统的功能。
5）均衡功能本电池管理系统具备均衡功能，通过高效的均衡策略能够很好得维护电池组的一致性。
6）运行参数设定功能本电池管理系统提供本地和远程两种方式对电池管理系统的各项运行参数进行修改，并提供修改授权密码验证功能。
本地参数修改在电池管理系统本地触摸屏上完成，远程参数修改可通过光纤以太网通信完成，电池管理系统提供参数修改使用的通信规约及命令字格式。
参数设定项目包括：
v单体电池充电上限电压
v单体电池放电下限电压
v电池运行最高温度
v电池运行最低温度
v电池组串过流门限
v电池组串短路保护门限
v电池短时温升过快门限
v本地运行状态显示功能
7）本电池管理系统能够在本地对电池系统的各项运行状态进行显示，包括：
v电池组串电流/SOC/SOH查询及显示
v系统运行状态显示
v电池单体电压/温度查询及显示
v电池组电压/温度查询及显示
v告警信息显示
v保护信息显示
v其他异常信息显示
v事件及历史数据记录功能
8）本电池管理系统能够在本地对电池系统的各项事件及历史数据进行存储，
记录超过10000条事件及最少30天的历史数据。
9）电池系统容量标定及SOC标定本电池管理系统系统能够在PCS的配合
下进行电池组的全充全放，完成电池系统容量标定以及SOC标定的功能。
五、总控模块及平台界面
功能：
负责收集3个中控模块（360只电池）的数据，根据大数据的处理结果，形成警告、报警、维护等命令。
负责显示电池、电池模块和电池组及整个电池系统的各类参数、曲线、告警、历史信息等。
负责与上级系统交换数据，包括PCS、UPS、整车管理系统、外部充电桩等。
提供多路CAN\RS485\ETHERNET\干接点接口。
5.1、总控模块产品图
5.2、主回路电气接线图
5.3、系统显示界面
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