CN108565509A - 储能系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及储能技术领域，具体涉及一种储能系统，其包括电池系统、与电池系统连接的电池系统控制单元以及与电池系统控制单元相连的指示灯组；所述电池系统包括至少一组电池模组，电池模组包括多个串联的单体电池和与电池模组一一对应的电池管理系统BMS；所述指示灯组包括与电池系统控制单元相连的指示灯电板以及与指示灯电板相连的多个指示灯；所述电池系统控制单元采集电池系统的状态参数，依据电池系统的状态参数判定电池系统的故障类型，并依据电池系统的故障类型控制指示灯组的工作状态；本发明使用便捷，便于及时发现故障并处理。

Description

储能系统

技术领域

本发明涉及储能技术领域，具体涉及一种储能系统。

背景技术

随着全球能源危机的不断加剧和环境的日益恶化，能源领域的变革迫在眉睫，风光等新能源发电方式应运而生且逐渐发展。

目前的家庭储能系统应用多样化，多采用MOS作为开关控制，在大电流情况下易发生烧毁保护功能失效，并没有告警和采取有效措施，从而发生燃烧、爆炸等危险；另外目前的产品和PCS没有有效沟通，在发生多级报警时并未采取对电池系统更安全的措施，导致对电池本身的寿命、安全性能伤害最终导致危险发生。且现有储能系统在其运行状态和发生故障后的指示不够明确，不利于用户的使用的维护。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种储能系统，其使用便捷，便于及时发现故障并处理。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种储能系统，其包括电池系统、与电池系统连接的电池系统控制单元以及与电池系统控制单元相连的指示灯组；所述电池系统包括至少一组电池模组，电池模组包括多个串联的单体电池和与电池模组一一对应的电池管理系统BMS；所述指示灯组包括与电池系统控制单元相连的指示灯电板以及与指示灯电板相连的多个指示灯；

所述电池系统控制单元采集电池系统的状态参数，依据电池系统的状态参数判定电池系统的故障类型，并依据电池系统的故障类型控制指示灯组的工作状态。

优选的，所述电池系统包括多个电池模组和分别与多个电池模组一一对应的多个电池管理系统BMS，多个电池管理系统BMS彼此相连并自动进行主从机识别构成电池系统控制单元，多个电池模组的电池管理系统BMS中的一个作为主机汇总电池系统的状态参数，其余电池管理系统BMS作为从机向主机提供状态参数信息。

优选的，所述电池系统包括一个电池以模组和一个与该电池模组对应的电池管理系统BMS，电池系统控制单元由该电池管理系统BMS构成，该电池管理系统BMS作为主机汇总电池系统的状态参数。

优选的，所述电池系统控制单元依据故障类型，控制指示灯组实现多种工作状态的转换，多种工作状态包括：

第一种工作状态是，指示灯组的全部指示灯同时点亮并发出一种颜色的光，在时间t内保持闪烁状态，闪烁的时间间隔为t0；

第二种工作状态是，n个指示灯依次点亮并发出同一种颜色的光，相邻两个指示灯点亮的时间间隔为t0，n个指示灯全部点亮后，在时间t1内保持点亮状态，然后n个指示灯全部熄灭，在时间t2内保持熄灭状态，然后重复前述过程；

第三种工作状态是，n个指示灯同时点亮并发出同一种颜色的光，在时间t3内保持点亮状态，然后n个指示灯逐个熄灭，相邻两个指示灯熄灭的时间间隔为t4，n个指示灯全部熄灭后，在时间t5内保持熄灭状态，然后重复上述过程；

第四种工作状态是，n个指示灯同时点亮并发出同一种颜色的光，在时间t6内保持点亮状态，然后全部熄灭；

0＜n≤指示灯组的指示灯个数，n与指示灯组指示灯个数的比值与电池系统的剩余电量SOC对应，t、t0、t1、t2、t3、t4、t5、t6均大于0s， t0＞t1，每个指示灯至少能以三种不同颜色点亮。

优选的，所述的故障类型包括绝缘值低和或继电器粘连和或电池系统温差大和或单体电池电压不均衡。

优选的，所述的故障类型包括电池系统电压高、单体电池电压高、电池系统电压低、单体电池电压低、电池系统温度高、电池系统温度低、电池系统充电电流大和电池系统放电电流大。

优选的，所述电池管理系统BMS检测电池模组是否存在继电器粘连的故障，如果继电器发生粘连，则电池管理系统BMS控制指示灯组的n个指示灯同时点亮并发出同一种颜色的光，在时间t6内保持点亮状态，然后全部熄灭，且0＜n≤指示灯组的指示灯个数，n与指示灯组指示灯个数的比值与电池系统的剩余电量SOC对应，t6大于0s，t0＞t1，每个指示灯至少能以三种不同颜色点亮。

优选的，所述电池管理系统BMS通过温度传感器采集各电池模组的电池模组温度，作为主机的电池管理系统BMS依据采集的多个电池模组的电池模组温度，判断储能系统是否存在电池系统温差大的故障；

作为主机的电池管理系统BMS依据将检测的电池系统温差与预设的第一温差阈值、第二温差阈值和第三温差阈值进行比较，如果电池系统温差大于第一温差阈值且电池系统充电时，作为主机的电池管理系统BMS控制指示灯组的n个指示灯依次点亮并发出同一种颜色的光，相邻两个指示灯点亮的时间间隔为t0，n个指示灯全部点亮后，在时间t1内保持点亮状态，然后n个指示灯全部熄灭，在时间t2内保持熄灭状态，然后重复前述过程；如果电池系统温差大于第一温差阈值且电池系统放电时，作为主机的电池管理系统BMS控制指示灯组的n个指示灯同时点亮并发出同一种颜色的光，在时间t3内保持点亮状态，然后n个指示灯逐个熄灭，相邻两个指示灯熄灭的时间间隔为t4，n个指示灯全部熄灭后，在时间t5内保持熄灭状态，然后重复上述过程；如果电池系统温差大于第一温差阈值且电池系统不充电也不放电时，则作为主机的电池管理系统BMS控制指示灯组的n个指示灯同时点亮并发出同一种颜色的光，在时间t6内保持点亮状态，然后全部熄灭；如果电池系统温差大于第二温差阈值时，则作为主机的电池管理系统BMS控制指示灯组的全部指示灯同时点亮并发出一种颜色的光，在时间t 内保持闪烁状态，闪烁的时间间隔为t0；如果电池系统温差大于第三温差阈值时，则作为主机的电池管理系统BMS控制指示灯组的n个指示灯同时点亮并发出同一种颜色的光，在时间t6内保持点亮状态，然后全部熄灭； 0＜n≤指示灯组的指示灯个数，n与指示灯组指示灯个数的比值与电池系统的剩余电量SOC对应，t、t0、t1、t2、t3、t4、t5、t6均大于0s，t0＞t1，每个指示灯至少能以三种不同颜色点亮。

优选的，所述电池管理系统BMS通过其R+绝缘监测端、R-绝缘监测端检测储能系统的绝缘内阻值，并依据采集的绝缘内阻值，判断储能系统是否存在绝缘值低的故障；

和/或，所述电池管理系统BMS分别和与其连接的电池模组的各单体电池连接，采集各单体电池电压并依据单体电池电压计算电池模组电压和模组单体电压值，通过单体电池电压与模组单体电压值的比较判定是否存在单体电池电压不均衡的故障。

优选的，所述电池管理系统BMS分别和与其连接的电池模组的各单体电池连接，采集各单体电池电压，并依据单体电池电压计算电池模组电压，电池管理系统BMS将采集的单体电池电压与单体电池电压阈值比较，判断单体电池是否存在单体电池电压低、单体电池电压高的故障；作为主机的电池管理系统BMS汇总所有电池模组的电池模组电压得到电池系统电压，作为主机的电池管理系统BMS将计算得到的电池系统电压与电池系统电压阈值比较，判断电池系统是否存在电池系统电压低、电池系统电压高的故障；

和/或，所述电池管理系统BMS通过分流器FL1采集电池模组的电池模组充电电流、电池模组放电电流，作为主机的电池管理系统BMS依据各电池模组的电池模组充电电流、电池模组放电电流计算电池系统充电、电池系统放电电流，将电池系统电池系统充电电流与电池系统充电电流阈值比较，将电池系统放电电流与电池系统放电电流阈值比较，判断电池系统是否存在电池系统充电电流大、电池系统放电电流大的故障；

和/或，所述电池管理系统BMS通过温度传感器采集电池模组温度，判断是否存在电池模组温度高、电池模组温度低的故障，作为主机的电池管理系统BMS汇总所有电池模组的电池模组温度得到电池系统温度，判断电池系统是否存在电池系统温度高、电池系统温度低的故障。

优选的，所述电池系统控制单元针对同一故障类型设置多个报警等级，针对同一状态参数设置多个不同的等级阈值，针对不同的等级阈值进行分级报警。

优选的，所述指示灯组的指示灯电板包括通讯端子CAN1H、通讯端子 CAN1L、电源端子和接地端子，以20个依次排列的指示灯；

所述电池系统控制单元与控制端子CAN1H、控制端子CAN1L相连，实现与指示灯组的通讯，电池系统控制单元与电源端子、接地端子相连，为指示灯组提供工作电源。

本发明的储能系统，包括电池系统、电池系统控制单元和指示灯组，电池系统控制单元采集电池系统的状态参数并依据状态参数判定电池系统的故障类型，电池系统控制单元依据故障类型控制指示灯组的工作状态，使本发明储能系统的故障类型通过指示灯组的不同工作状态表达，更加直观，有利于用户及时发现和判定本发明储能系统的故障，并采取对应措施以排除故障，使本发明储能系统的运行更加平稳，避免其在故障状态下长时间运行，有利于延长本发明储能系统的使用寿命。

附图说明

图1是本发明储能系统的结构示意图；

图2是本发明储能系统的另一结构示意图；

图3是本发明电池模组与电池管理系统BMS的连接示意图；

图4是本发明指示灯组的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图1-4给出的实施例，进一步说明本发明的储能系统的具体实施方式。本发明的储能系统不限于以下实施例的描述。

本发明储能系统，其包括电池系统、与电池系统连接的电池系统控制单元以及与电池系统控制单元相连的指示灯组；所述电池系统包括至少一组电池模组，电池模组包括多个串联的单体电池和与电池模组一一对应的电池管理系统BMS；所述指示灯组包括与电池系统控制单元相连的指示灯电板以及与指示灯电板相连的多个指示灯；

所述电池系统控制单元采集电池系统的状态参数，依据电池系统状态参数判定电池系统的故障类型，并依据电池系统的故障类型控制指示灯组的工作状态。

本发明储能系统，包括电池系统、电池系统控制单元和指示灯组，电池系统控制单元采集电池系统的状态参数并依据状态参数判定电池系统的故障类型，电池系统控制单元依据故障类型控制指示灯组的工作状态，使本发明储能系统的故障类型通过指示灯组的不同工作状态表达，更加直观，有利于用户及时发现和判定本发明储能系统的故障，并采取对应措施以排除故障，使本发明储能系统的运行更加平稳，避免其在故障状态下长时间运行，有利于延长本发明储能系统的使用寿命。

本发明的储能系统是一种家庭储能系统，以下将结合说明书附图和实施例对本发明的家庭储能系统作进一步说明。

如图1所示，本发明的储能系统，包括太阳能发电系统、电池系统、电池系统控制单元、指示灯组(图中未示出)、储能逆变器PCS和能源管理系统EMS。

所述太阳能发电系统包括太阳能发电模组以及与太阳能发电模组相连的MPPT追踪器；所述电池系统包括至少一组电池模组，一组电池模组与一个电池系统控制单元相连，电池系统控制单元与指示灯组、储能逆变器PCS、能源管理系统EMS相连；所述储能逆变器PCS包括微处理器和第一双向 DC/AC变换器，太阳能发电模组通过MPPT追踪器与第一双向DC/AC变换器的直流端相连，电池系统通过第一DC/DC变换器与第一双向DC/AC变换器的直流端相连，第一双向DC/AC变换器的交流端与公共电网相连，第一双向DC/AC变换器的交流端和公共电网之间的节点与用户负载相连。

优选的，如图2所示，所述电池系统通过第二双向DC/AC变换器与第一双向DC/AC变换器的交流端相连。

如图3所示，所述的电池模组包括多个串联的单体电池和与电池模组一一对应的电池管理系统BMS，还包括设置在电池模组内的温度传感器、熔断器FR1、接触器KM1、分流器FL1和散热风扇等；所述的电池管理系统BMS 与多个单体电池连接采集电池模组内的单体电池的单体电池电压，电池管理系统BMS与温度传感器连接采集电池模组温度。

具体的，如图3所示，所述电池模组包括正极输出端DC+和负极输出端 DC-，正极输出端DC+和负极输出端DC-用于多个电池模组并联，电池模组由14只单体电池串接组成，每个单体电池的规格为3.7V/63Ah；所述电池模组的正极BAT+通过依次串联的熔断器FR1、接触器KM1与正极输出端DC+ 相连，电池模组的负极BAT-通过分流器FL1与负极输出端DC-相连；所述电池模组的正极BAT+通过依次串接的船型开关K2和熔断器FR2与第一 DC/DC变换器的输入端相连，电池模组的负极BAT-与第一DC/DC变换器的输入端相连，第一DC/DC变换器的输出端与电池管理系统BMS相连为其提供工作电源，电池管理系统BMS与唤醒开关K4相连，电池管理系统BMS分别与各单体电池连接，与电池模组内设置的温度传感器连接，优选的，所述温度传感器为多个，为NTC温度传感器。所述电池管理系统BMS的型号为ESBMM-1613R，主要芯片型号为ML5238、STM32F107，其执行本发明储能系统的状态参数采集、故障类型判定和报告储能逆变器PCS的方法，PCS的型号为SolDate3700TLc。

需要特别指出的是，作为一种优选实施例，本发明的电池系统控制单元直接由各电池模组的电池管理系统BMS构成，多个电池管理系统BMS彼此相连并可以自动进行主从机识别构成电池系统控制单元，无需额外的控制芯片，多个电池模组的电池管理系统BMS中的一个作为主机汇总电池系统的状态参数并与储能逆变器PCS进行通讯，其余的作为从机并向主机提供状态参数信息，可以降低储能系统的成本，尤其适用于家庭储能系统。

优选的，多个电池管理系统BMS之间通过CAN或RS485通讯，由多个电池管理系统BMS构成的电池系统控制单元通过CAN或RS485与指示灯组的指示灯电板通讯，以控制指示灯组的工作状态。

当所述电池系统仅设有一组电池模组时，则与该电池模组相连的电池管理系统BMS构成电池系统控制单元，该电池管理系统BMS自动默认为主机，汇总电池系统的状态参数并与储能逆变器PCS进行通讯；而所述电池系统包括多组相互并联的电池模组时，则多个电池管理系统BMS自动进行主机/从机地址识别，主机负责数据汇总和与储能逆变器PCS通讯；当有电池模组意外脱离时，若是主机脱离，则其他从机则重新进行主机/从机地址识别，确定主机与储能逆变器PCS通讯，若是从机脱离，则主机自动修改从机个数，与储能逆变器PCS通讯。

优选的，所述电池系统仅包括一个电池模组和一个电池管理系统BMS 时，该电池管理系统BMS直接默认为主机，并与指示灯组的指示灯电板通讯，以控制指示灯组的工作状态。

以下为电池系统包括多组电池模组时，多个电池管理系统BMS进行主/ 从识别的一种实施方式：多个电池管理系统BMS中的一个模拟主机通过连接网络向其他电池管理系统BMS发送测试信号，该电池管理系统BMS大于或大于等于预定超时时间未能通过连接网络收到其他电池管理系统BMS发送的数据，则该电池管理系统BMS判定不存在电池管理系统BMS主机，则该电池管理系统BMS自动认定为主机并与储能逆变器PCS通信，其他电池管理系统BMS自动认定为从机。当电池系统增加或减少电池模组时，重复上述过程。

所述电池管理系统BMS分别和与其连接的电池模组的各单体电池连接，采集各单体电池电压，并依据单体电池电压计算电池模组电压，电池管理系统BMS将采集的单体电池电压与单体电池电压阈值比较，判断单体电池是否存在单体电池电压低、单体电池电压高。单体电池电压可以通过单体电池两端的采样信号进行计算或者通过与单体电池两端的连接的电压采集电路或专用芯片实现；当单体电池电压低于单体电池低电压阈值时则判定存在单体电池电压低故障；当单体电池电压高于单体电池高电压阈值时则判定存在单体电池电压高故障；通过电池模组内各单体电池电压可以计算得到电池模组的模组单体电压值，当最高单体电池电压与电池模组内最低单体电压值的差值超过单体电池不平衡阈值时，则判定存在单体电池电压不均衡的故障；所述的模组单体电压值可以是各单体电池电压的平均值，也可以是方差值，或者是中位数或通过其它方式计算；作为主机的电池管理系统BMS汇总所有电池模组的电池模组电压得到电池系统电压，作为主机的电池管理系统BMS将计算得到的电池系统电压与电池系统电压阈值比较，判断电池系统是否存在电池系统电压低、电池系统电压高的故障。

所述电池管理系统BMS通过温度传感器采集电池模组温度，电池模组温度可以是采集的多个温度传感器温度的均值，也可以是最高值，电池管理系统BMS将电池模组温度与电池模组温度阈值比较，判断是否存在电池模组温度高、电池模组温度低的故障。

作为主机的电池管理系统BMS汇总所有电池模组的电池模组温度得到电池系统温度，将电池系统温度与电池系统温度阈值进行比较，判断电池系统是否存在电池系统温度高、电池系统温度低、电池模组温度高、电池模组温度低，电池系统区域之间温差大的故障。当电池系统温度低于电池系统温度低阈值时则判定存在电池系统温度低故障；当电池系统高于电池系统温度高阈值时则判定存在电池系统温度高故障；当各电池模组温度与电池系统温度的差值超过温差阈值时则判定存在电池系统温差大的故障，电池系统温度可以是各电池模组温度的均值、最高值、中位数或其它方式计算。

优选的，作为主机的电池管理系统BMS内预设有第一温差阈值、第二温差阈值、第三温差阈值，作为主机的电池管理系统BMS将电池系统温差 (即各电池模组与电池系统温度的差值)与前述的三个温差阈值进行比较，以判断电池系统温差大的故障等级。

所述电池管理系统BMS通过分流器FL1采集电池模组的电池模组充电电流、电池模组放电电流，作为主机的电池管理系统BMS依据各电池模组的电池模组充电电流、电池模组放电电流计算电池系统充电、电池系统放电电流，将电池系统电池系统充电电流与电池系统充电电流阈值比较，将电池系统放电电流与电池系统放电电流阈值比较，判断电池系统是否存在电池系统充电电流大、电池系统放电电流大的故障，将电池模组的充电电流与电池模组的充电电流阈值比较，将电池模组的放电电流与电池模组的放电电流阈值比较，判断电池模组是否存在电池模组充电电流大、电池模组放电电流大的故障。

所述电池管理系统BMS通过其R+绝缘监测端、R-绝缘监测端检测绝缘内阻值，将绝缘内阻值与绝缘值阈值比较，判断电池模组是否存在绝缘值低的故障，优选的，绝缘值阈值定为500MΩ。当任意的电池模组存在故障绝缘值低时，作为主机的电池管理系统BMS报告给储能逆变器PCS，并汇报存在绝缘值低故障的电池模组的序号。

所述电池管理系统BMS通过其继电器状态检测DC+端、继电器状态检测 DC-端，检测接触器KM1两端电压是否一致，以判断电池模组是否存在继电器粘连的问题。当任意的电池模组存在继电器粘连时，作为主机的电池管理系统BMS报告给储能逆变器PCS，并汇报存在继电器粘连故障的电池模组的序号。

进一步的，所述电池管理系统BMS还具有温度补偿功能，用于低温下对单体电池放电进行补偿，高温下对电池模组进行散热。优选的，电池管理系统BMS通过控制接口与温控装置相连，温控装置包括散热风扇和加热机构，当电池模组的温度超过其高温阈值时，散热风扇启动，有利于电池模组的快速散热，当电池模组的温度低于其低温阈值时，加热机构启动，以提高电池模组的温度，散热风扇和加热机构配合使用，使电池模组保持在最佳工作温度区间内工作，有利于保证电池模组的使用容量，延长电池模组的使用寿命。如图3所示，电池管理系统BMS与散热风扇相连控制散热风扇的启动/停止；当电池模组温度≥28℃时，电池管理系统BMS控制散热风扇启动，当电池模组温度≤25℃时，电池管理系统BMS控制散热风扇停止。需要指出的是，所述温控装置的散热风扇为本发明的分布式家庭储能系统的标准配置；而加热机构则根据用户的使用环境可进行选择性配置，例如在我国的南方地区，整体环境温度较高，则不需要配置加热机构，而在我国北方地区，由于冬季温度过低，则需要配置加热机构。

进一步的，所述电池管理系统BMS还具有均衡控制功能，用于均衡单体电池电压，具体方法是：检测到最高单体电池电压高于一定值时，且各单体电池之间存在压差，则通过电流过功率内阻进行消耗的形式，对单体电池进行均衡。

作为电池系统控制单元的另一种实施例，电池系统控制单元则由各电池模组的电池管理系统BMS和一个额外的控制芯片构成，控制芯片与各电池管理系统BMS连接，汇总电池系统的状态参数并与储能逆变器PCS进行通讯。在本实施例中，所述控制芯片通过CAN或RS485与指示灯组的指示灯电板相连，以控制指示灯组的工作状态。

本发明的储能系统的电池管理系统BMS所述的状态参数包括电池系统电压、电池系统充电电流、电池系统放电电流、单体电池电压、电池系统的剩余电量SOC、电池系统温度、电池模组温度、电池系统的绝缘值和继电器端电压等。所述故障类型包括电池系统电压高、单体电池电压高、电池系统电压低、单体电池电压低、单体电池电压不均衡、电池系统温度高、电池系统温度低、电池系统温差大、电池系统充电电流大、电池系统放电电流大、绝缘值低和继电器粘连等，一种故障类型与一种状态参数相关。

进一步，电池管理系统BMS针对同一故障类型设置多个报警等级，可以针对同一状态参数设置多个不同的等级阈值，针对不同的等级阈值进行分级报警，采取不同的措施。所述电池管理系统BMS实时计算电池系统的最大可充电/放电电流、判断储能系统的故障类型和报警等级，并上报给储能逆变器PCS，储能逆变器PCS可依据电池系统的最大可充电/放电电流、故障类型和报警等级，控制电池系统的充电/放电。

本发明的储能系统正常运行时，电池管理系统BMS实时采集电池模组的单体电池电压，并依据单体电池电压实时计算电池模组的最大可充电电流、最大可放电电流，作为主机的电池管理系统BMS计算电池系统最大可充电电流、电池系统最大可放电电流，并上报给储能逆变器PCS，储能逆变器PCS控制电池系统的实际充电电流、实际放电电流不超过电池系统控制单元上报的电池系统的电池系统最大可充电电流、电池系统最大可放电电流。具体如下：

所述电池模组由14只单体电池串接组成，单体电池的规格为3.7V/63Ah。

(10)所述电池管理系统BMS采集的最高的单体电池电压＜4.1V，则电池管理系统BMS上报给储能逆变器的最大可充电电流为N*72A，N为电池模组的组数；

(11)所述电池管理系统BMS采集的最高的单体电池电压，满足4.1V ≤最高的单体电池电压≤4.12V，则电池管理系统BMS上报给储能逆变器PCS 的最大可充电电流为N*38A，N为电池模组的组数；

(12)所述电池管理系统BMS采集的最高的单体电池电压＞4.12V，电池管理系统BMS上报储能逆变器PCS停止充电，若最高的单体电池电压回落至4.12V以下，电池管理系统BMS依然上报储能逆变器PCS停止充电，直至电池管理系统BMS检测到电池系统放电且放电容量大于5％的电池系统容量时，电池管理系统BMS重新依据此时最高的单体电池电压确定最大可充电电流并上报给储能逆变器PCS；

(20)所述电池管理系统BMS采集的最低的单体电池电压＞3.5V，电池管理系统BMS上报给储能逆变器PCS的最大可放电电流为N*72，N为电池模组的组数；

(21)所述电池管理系统BMS采集的最低的单体电池电压，满足3.4 ≤最低的单体电池电压≤3.5V，电池管理系统BMS上报给储能逆变器PCS 的最大可放电电流为N*38A，N为电池模组的组数；

(22)所述电池管理系统BMS采集的最低的单体电池电压＜3.4V，电池管理系统BMS上报储能逆变器PCS停止放电，若最低的单体电池电压回升至3.4V以上，电池管理系统BMS依然上报储能逆变器PCS停止放电，直至电池管理系统检测到系统充电，且充电容量大于5％的电池系统容量时，电池管理系统BMS重新依据此时最低的单体电池电压确定最大可放电电流并上报给储能逆变器PCS。

若本发明的储能系统出现报警，则遵循与报警类型、等级相对应的规则，进行充放电，具体规则在后文中有详细描述。

表一和表二示出了，本发明的储能系统的各种故障类型、每种故障类型的报警等级与该报警等级的触发阈值、在不同故障类型的不同报警等级状态下储能逆变器PCS对电池系统的充电/放电的控制，在不同故障类型的不同报警等级状态下储能逆变器PCS接收电池系统控制单元报文后的报文动作；

其中，电池系统电压高、单体电池电压高、电池系统电压低、单体电池电压低、电池系统温度高、电池系统温差大和绝缘值低，以上故障类型因触发阈值的不同，分为三种等级的报警，分别为一级报警、二级报警和三级报警；其中，单体电池电压不均衡，上述故障类型因触发阈值的不同，分为两种等级的报警，分别为二级报警和三级报警；其中，充电电流大、放电电流大、继电器粘连，上述故障类型为三级报警；其中电池系统温度低，上述故障因触发阈值的不同，分为一级报警和二级报警。本发明的储能系统，发出一级报警时，PCS允许电池系统充电/放电且可以从故障状态下自行恢复；发出二级报警时，故障类型为电池系统电压高、单体电池电压高、电池系统温度高，则储能逆变器PCS禁止电池系统充电/允许电池系统放电，故障类型为电池系统电压低、单体电池电压低，则储能逆变器允许电池系统充电/禁止电池系统放电，故障类型为单体电池电压不均衡、电池系统温差大、绝缘值低，则储能逆变器PCS禁止电池系统充电/放电，故障类型为电池系统温度低，则储能逆变器PCS允许电池系统充电/放电；发出三级报警时，PCS禁止电池系统充电/放电且不能在故障状态下自行恢复。具体见下表：

表一(环境温度≥10℃)：

表二(环境温度＜10℃时)：

注：在上述表格中，(1)“PCS降功率(0.3C)”，指的是储能逆变器PCS 以储能系统的额定容量*0.3得到的电流值对电池系统进行充放电；(2)“切断继电器”指的是切断接触器KM1；(3)电池系统温度以电池模组温度为依据获得；(4)“PCS强制切断”指的是与电池系统相连的储能逆变器PCS切断自身内部的回路，以断开连接；(5)“继电器粘连”指的是接触器KM1粘连。

所述电池管理系统BMS构成的电池系统控制单元在下列三种情况下进入有利于降低功耗的休眠状态，分别是：

a.所述电池系统控制单元与储能逆变器PCS通信中断时间≥5min，电池管理系统BMS构成的电池系统控制单元进入休眠状态；

b.最低的单体电池电压＜3.4V或最低的电池模组电压＜47.6V，且在24 小时内电池系统控制单元检测储能逆变器PCS未向电池系统充电，则电池系统控制单元进入休眠状态；

c.出现三级报警，且三级报警的持续时间≥5min，则电池系统控制单元进入休眠状态。

所述电池系统控制单元进入休眠状态时，控制接触器KM1断开，并且功率＜0.1W。

所述电池系统控制单元进入休眠状态后，可通过以下方式唤醒：

a1.所述电池系统控制单元在休眠状态下，每15s则尝试读取并解析储能逆变器PCS的报文，若读取到储能逆变器PCS的心跳指令，则电池系统控制单元被唤醒；

b1.因为三级报警且三级报警的持续时间≥5min，使电池系统控制单元进入休眠状态，则只能通过船型开关K2唤醒电池系统控制单元。

所述电池系统控制单元的上电过程如下：

一：所述电池系统包括1组电池模组，该电池模组与一个电池管理系统BMS相连；系统上电时，手动闭合船型开关K2，电池管理系统BMS检测电池组状态，单体，组端，温度等状态，无故障则控制接触器KM1闭合。

二：所述电池系统包括多个相互并联的电池模组，一个电池模组与一个电池管理系统BMS相连，多个电池管理系统BMS通过通讯接插件相连；系统上电时，上电延迟10s，多个电池管理系统BMS自动进行主机/从机地址识别，各电池管理系统BMS分别检测对应电池模组的状态并发送给作为主机的电池管理系统BMS，作为主机的电池管理系统BMS判定如果电池模组之间的电压压差小于上电压差阈值3V，且无故障类型的报警，则通过各电池管理系统BMS控制电池模组的接触器KM1闭合，

若电池模组之间的压差大于上电压差阈值3V，先闭合电压最低的电池模组和与最低电压压差小于上电压差阈值3V的电池模组的接触器KM1，开启充电，至电池模组之间的压差小于上电压差阈值3V后电压高的再闭合其余电池模组的接触器KM1。

优选的，所述电池管理系统通过CAN通讯方式或RS485通讯方式与储能逆变器PCS、能源管理系统EMS相连，进行通讯。

如图4所示，为本发明的指示灯组的一种优选实施方式。

所述指示灯组包括指示灯电板以及与指示灯电板相连的依次排列的20 个指示灯，指示灯电板包括通讯端子CAN1H、通讯端子CAN1L、电源端子和接地端子，指示灯电板通过通讯端子CAN1H、通讯端子CAN1L与电池系统控制单元相连，以实现指示灯电板与电池系统控制单元的通讯，指示灯电板通过电源端子、接地端子与电池系统控制端元相连，以获取工作电源，指示灯组的每个指示灯均可以分别发出绿、黄、红三种灯光，20个指示灯中，左端的指示灯为首位灯，右端的指示灯为末位灯。

所述电池系统控制单元可依据储能系统的运行状态、故障类型，向指示灯组的指示灯电板发出指令，由指示灯电板控制控制指示灯组在多种工作状态下切换，多种工作状态包括：

第一种工作状态是，指示灯组的全部指示灯同时点亮并发出一种颜色的光，在时间t内保持闪烁状态，闪烁的时间间隔为t0；

第二种工作状态是，n个指示灯依次点亮并发出同一种颜色的光，相邻两个指示灯点亮的时间间隔为t0，n个指示灯全部点亮后，在时间t1内保持点亮状态，然后n个指示灯全部熄灭，在时间t2内保持熄灭状态，然后重复前述过程；

第三种工作状态是，n个指示灯同时点亮并发出同一种颜色的光，在时间t3内保持点亮状态，然后n个指示灯逐个熄灭，相邻两个指示灯熄灭的时间间隔为t4，n个指示灯全部熄灭后，在时间t5内保持熄灭状态，然后重复上述过程；

第四种工作状态是，n个指示灯同时点亮并发出同一种颜色的光，在时间t6内保持点亮状态，然后全部熄灭；

0＜n≤指示灯组的指示灯个数，n与指示灯组指示灯个数的比值与电池系统的剩余电量SOC对应，t、t0、t1、t2、t3、t4、t5、t6均大于0s， t0＞t1，每个指示灯至少能以三种不同颜色点亮。

优选的，所述t、t1、t2、t3、t4、t5、t6的值，用户可以根据自身需要设定，也可以使用本发明储能系统的默认值。

以下，为本发明电池系统控制单元依据电池系统的运行状态、故障类型，控制指示灯组的工作状态的具体实施例。

(1)用户通过船型开关K2为储能系统上电时

指示灯组的20个指示灯同时点亮，并发出绿色光，在15秒内，持续闪烁，闪烁时间间隔为1秒。

(2)所述储能逆变器PCS控制电池系统正常充电时

从指示灯组的首位灯开始，n1个指示灯被依次点亮并发出绿色光，相邻两个指示灯点亮的时间间隔为0.5秒，至第n1个指示灯被点亮后，n1个指示灯保持点亮状态1秒，然后n1个指示灯全部熄灭，保持1秒，然后重复上述过程。

需要指出的是，n1/20与电池系统的剩余电量SOC对应。

(3)所述储能逆变器PCS控制电池系统正常放电时

包含指示灯末位灯在内的n2个指示灯同时点亮并发出绿色光，然后由最靠近首位灯的指示灯开始逐次熄灭，直至末位灯熄灭，相邻两个指示灯熄灭的时间间隔为0.5秒，n2个指示灯全部熄灭后，保持熄灭状态1秒，然后重复上述过程。

需要指出的是，n2/20与电池系统的剩余电量SOC对应。

(4)本发明储能系统的故障状态下，指示灯组的工作状态

(41)一级报警时

(410)所述储能逆变器PCS控制电池系统充电，电池系统控制单元控制指示灯组的工作状态与(2)相同；

(411)所述储能逆变器PCS控制电池系统放电，电池系统控制单元控制指示灯组的工作状态与(3)相同；

(412)所述电池系统不充电也不放电，电池系统控制单元控制指示灯组的全部指示灯点亮并发出绿色光，5分钟内保持点亮状态，然后全部熄灭；

(42)二级报警时

(420)故障类型为总电压过高、单体电压过高时

所述储能逆变器PCS控制电池系统放电，电池系统控制单元控制指示灯组的工作状态与(3)相同；

(421)故障类型为总电压过高、单体电压过高时

所述电池系统不充电不放电，电池系统控制单元控制指示灯组的全部指示灯点亮并发出绿色光，5分钟内保持点亮状态，然后熄灭；

(422)故障类型为总电压过低、单体电压过低时

所述储能逆变器PCS控制电池系统充电，电池系统控制单元控制指示灯组的工作状态与(2)相同；

(423)故障类型为总电压过低、单体电压过低、电池箱温度高、电池箱温度低时

所述电池系统不充电不放电，电池系统控制单元控制指示灯组的全部指示灯点亮并发出黄色光，5分钟内保持点亮状态，然后熄灭；

(424)故障类型为单体电压不均衡、电池箱温差大、绝缘值低时

所述电池系统不充电不放电，电池系统控制单元控制指示灯组的全部指示灯保持闪烁状态并发出黄色光，闪烁5分钟后全部熄灭；

(425)故障类型为电池箱温度高、电池箱温度低时

所述储能逆变器PCS控制电池系统放电，电池系统控制单元控制指示灯组全部指示灯全部点亮并发出黄色光，并持续保持点亮状态；

(43)三级报警时

所述电池系统不充电不放电，电池系统控制单元控制指示灯组全部指示灯点亮并发出红色光，5分钟内保持点亮状态。

(5)作为主机的电池管理系统BMS依据将检测的电池系统温差与预设的第一温差阈值、第二温差阈值和第三温差阈值进行比较，如果电池系统温差大于第一温差阈值且电池系统充电时，作为主机的电池管理系统BMS 控制指示灯组的n个指示灯依次点亮并发出同一种颜色的光，相邻两个指示灯点亮的时间间隔为t0，n个指示灯全部点亮后，在时间t1内保持点亮状态，然后n个指示灯全部熄灭，在时间t2内保持熄灭状态，然后重复前述过程；如果电池系统温差大于第一温差阈值且电池系统放电时，作为主机的电池管理系统BMS控制指示灯组的n个指示灯同时点亮并发出同一种颜色的光，在时间t3内保持点亮状态，然后n个指示灯逐个熄灭，相邻两个指示灯熄灭的时间间隔为t4，n个指示灯全部熄灭后，在时间t5内保持熄灭状态，然后重复上述过程；如果电池系统温差大于第一温差阈值且电池系统不充电也不放电时，则作为主机的电池管理系统BMS控制指示灯组的n个指示灯同时点亮并发出同一种颜色的光，在时间t6内保持点亮状态，然后全部熄灭；如果电池系统温差大于第二温差阈值时，则作为主机的电池管理系统BMS控制指示灯组的全部指示灯同时点亮并发出一种颜色的光，在时间t内保持闪烁状态，闪烁的时间间隔为t0；如果电池系统温差大于第三温差阈值时，则作为主机的电池管理系统BMS控制指示灯组的n个指示灯同时点亮并发出同一种颜色的光，在时间t6内保持点亮状态，然后全部熄灭。

(6)若电池管理系统BMS检测电池模组是否存在继电器粘连的故障，则电池管理系统BMS控制指示灯组的n个指示灯同时点亮并发出同一种颜色的光，在时间t6内保持点亮状态，然后全部熄灭，且0＜n≤指示灯组的指示灯个数，n与指示灯组指示灯个数的比值与电池系统的剩余电量SOC对应，t6大于0s，t0＞t1，每个指示灯至少能以三种不同颜色点亮。

在故障状态下，所述电池系统控制单元控制指示灯组的工作状态转换具体见表格三和表格四。

表格三：

表格四：

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种储能系统，其特征在于：其包括电池系统、与电池系统连接的电池系统控制单元以及与电池系统控制单元相连的指示灯组；所述电池系统包括至少一组电池模组，电池模组包括多个串联的单体电池和与电池模组一一对应的电池管理系统BMS；所述指示灯组包括与电池系统控制单元相连的指示灯电板以及与指示灯电板相连的多个指示灯；

所述电池系统控制单元采集电池系统的状态参数，依据电池系统的状态参数判定电池系统的故障类型，并依据电池系统的故障类型控制指示灯组的工作状态。

2.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于：所述电池系统包括多个电池模组和分别与多个电池模组一一对应的多个电池管理系统BMS，多个电池管理系统BMS彼此相连并自动进行主从机识别构成电池系统控制单元，多个电池模组的电池管理系统BMS中的一个作为主机汇总电池系统的状态参数，其余电池管理系统BMS作为从机向主机提供状态参数信息。

3.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于：所述电池系统包括一个电池以模组和一个与该电池模组对应的电池管理系统BMS，电池系统控制单元由该电池管理系统BMS构成，该电池管理系统BMS作为主机汇总电池系统的状态参数。

4.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于：所述电池系统控制单元依据故障类型，控制指示灯组实现多种工作状态的转换，多种工作状态包括：

第一种工作状态是，指示灯组的全部指示灯同时点亮并发出一种颜色的光，在时间t内保持闪烁状态，闪烁的时间间隔为t0；

第二种工作状态是，n个指示灯依次点亮并发出同一种颜色的光，相邻两个指示灯点亮的时间间隔为t0，n个指示灯全部点亮后，在时间t1内保持点亮状态，然后n个指示灯全部熄灭，在时间t2内保持熄灭状态，然后重复前述过程；

第三种工作状态是，n个指示灯同时点亮并发出同一种颜色的光，在时间t3内保持点亮状态，然后n个指示灯逐个熄灭，相邻两个指示灯熄灭的时间间隔为t4，n个指示灯全部熄灭后，在时间t5内保持熄灭状态，然后重复上述过程；

第四种工作状态是，n个指示灯同时点亮并发出同一种颜色的光，在时间t6内保持点亮状态，然后全部熄灭；

0＜n≤指示灯组的指示灯个数，n与指示灯组指示灯个数的比值与电池系统的剩余电量S0C对应，t、t0、t1、t2、t3、t4、t5、t6均大于0s，t0＞t1，每个指示灯至少能以三种不同颜色点亮。

5.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于：所述的故障类型包括绝缘值低和或继电器粘连和或电池系统温差大和或单体电池电压不均衡。

6.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于：所述的故障类型包括电池系统电压高、单体电池电压高、电池系统电压低、单体电池电压低、电池系统温度高、电池系统温度低、电池系统充电电流大和电池系统放电电流大。

7.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于：

所述电池管理系统BMS检测电池模组是否存在继电器粘连的故障，如果继电器发生粘连，则电池管理系统BMS控制指示灯组的n个指示灯同时点亮并发出同一种颜色的光，在时间t6内保持点亮状态，然后全部熄灭，且0＜n≤指示灯组的指示灯个数，n与指示灯组指示灯个数的比值与电池系统的剩余电量SOC对应，t6大于0s，t0＞t1，每个指示灯至少能以三种不同颜色点亮。

8.根据权利要求2所述的储能系统，其特征在于：

所述电池管理系统BMS通过温度传感器采集各电池模组的电池模组温度，作为主机的电池管理系统BMS依据采集的多个电池模组的电池模组温度，判断储能系统是否存在电池系统温差大的故障；

作为主机的电池管理系统BMS依据将检测的电池系统温差与预设的第一温差阈值、第二温差阈值和第三温差阈值进行比较，如果电池系统温差大于第一温差阈值且电池系统充电时，作为主机的电池管理系统BMS控制指示灯组的n个指示灯依次点亮并发出同一种颜色的光，相邻两个指示灯点亮的时间间隔为t0，n个指示灯全部点亮后，在时间t1内保持点亮状态，然后n个指示灯全部熄灭，在时间t2内保持熄灭状态，然后重复前述过程；如果电池系统温差大于第一温差阈值且电池系统放电时，作为主机的电池管理系统BMS控制指示灯组的n个指示灯同时点亮并发出同一种颜色的光，在时间t3内保持点亮状态，然后n个指示灯逐个熄灭，相邻两个指示灯熄灭的时间间隔为t4，n个指示灯全部熄灭后，在时间t5内保持熄灭状态，然后重复上述过程；如果电池系统温差大于第一温差阈值且电池系统不充电也不放电时，则作为主机的电池管理系统BMS控制指示灯组的n个指示灯同时点亮并发出同一种颜色的光，在时间t6内保持点亮状态，然后全部熄灭；如果电池系统温差大于第二温差阈值时，则作为主机的电池管理系统BMS控制指示灯组的全部指示灯同时点亮并发出一种颜色的光，在时间t内保持闪烁状态，闪烁的时间间隔为t0；如果电池系统温差大于第三温差阈值时，则作为主机的电池管理系统BMS控制指示灯组的n个指示灯同时点亮并发出同一种颜色的光，在时间t6内保持点亮状态，然后全部熄灭；0＜n≤指示灯组的指示灯个数，n与指示灯组指示灯个数的比值与电池系统的剩余电量SOC对应，t、t0、t1、t2、t3、t4、t5、t6均大于0s，t0＞t1，每个指示灯至少能以三种不同颜色点亮。

9.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于：所述电池管理系统BMS通过其R+绝缘监测端、R-绝缘监测端检测储能系统的绝缘内阻值，并依据采集的绝缘内阻值，判断储能系统是否存在绝缘值低的故障；

和/或，所述电池管理系统BMS分别和与其连接的电池模组的各单体电池连接，采集各单体电池电压并依据单体电池电压计算电池模组电压和模组单体电压值，通过单体电池电压与模组单体电压值的比较判定是否存在单体电池电压不均衡的故障。

10.根据权利要求2或3所述的储能系统，其特征在于：

所述电池管理系统BMS分别和与其连接的电池模组的各单体电池连接，采集各单体电池电压，并依据单体电池电压计算电池模组电压，电池管理系统BMS将采集的单体电池电压与单体电池电压阈值比较，判断单体电池是否存在单体电池电压低、单体电池电压高的故障；作为主机的电池管理系统BMS汇总所有电池模组的电池模组电压得到电池系统电压，作为主机的电池管理系统BMS将计算得到的电池系统电压与电池系统电压阈值比较，判断电池系统是否存在电池系统电压低、电池系统电压高的故障；

和/或，所述电池管理系统BMS通过分流器FL1采集电池模组的电池模组充电电流、电池模组放电电流，作为主机的电池管理系统BMS依据各电池模组的电池模组充电电流、电池模组放电电流计算电池系统充电、电池系统放电电流，将电池系统电池系统充电电流与电池系统充电电流阈值比较，将电池系统放电电流与电池系统放电电流阈值比较，判断电池系统是否存在电池系统充电电流大、电池系统放电电流大的故障；

和/或，所述电池管理系统BMS通过温度传感器采集电池模组温度，判断是否存在电池模组温度高、电池模组温度低的故障，作为主机的电池管理系统BMS汇总所有电池模组的电池模组温度得到电池系统温度，判断电池系统是否存在电池系统温度高、电池系统温度低的故障。