CN108599212B - 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，包括电池系统和储能逆变器PCS，电池系统包括电池模组和电池管理系统BMS，上电时，上电延迟后，多个电池管理系统BMS自动进行主从机识别，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阈值，且无故障报警，则闭合各电池模组的接触器KM1；若电池模组之间的压差大于阈值，先闭合电压最低的电池模组和与最低电压压差小于电压差阈值的电池模组的接触器KM1，储能逆变器PCS开启充电，至电池模组之间的压差小于电压差阈值后，再闭合其余电池模组的接触器KM1，本发明使用寿命长，可依据用户需求增容和减容。

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。还有就是，现有家庭储能系统，在上电时不对其电池系统进行检测，就直接上电，会对电池系统造成损害。

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，保证了在各电池模组在电压较均衡的情况下上电，有利于保护电池模组和延长电池模组的使用寿命；其电池系统采用模块化设计，方便用户添加和减少电池模组数量，为用户提供便利。

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，其包括电池系统和储能逆变器PCS；所述电池系统包括多组电池模组，每组电池模组均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，电池管理系统BMS与储能逆变器PCS相连，多个电池管理系统BMS可自动进行主从机识别，作为主机的电池管理系统BMS 与储能逆变器PCS通讯；

储能系统上电时，上电延迟后，多个电池管理系统BMS自动进行主从机识别，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，且无故障报警，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电压差阈值，先闭合电压最低的电池模组和与最低电压压差小于电压差阈值的电池模组的接触器KM1，储能逆变器PCS开启充电，至电池模组之间的压差小于电压差阈值后，再闭合其余电池模组的接触器KM1。

优选的，所述电池系统控制单元采集的最低的单体电池电压<e，且储能逆变器PCS在时间T内未对电池系统充电，则电池管理系统BMS自动进入休眠状态且断开接触器KM1；

和/或，所述电池系统控制单元采集的最低的单体电池电压<e，储能逆变器在时间T内对电池系统充电，则电池管理系统BMS保持接触器KM1闭合。例如e为3.4V，时间T为24小时。

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。

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检测电池模组是否存在继电器粘连的故障。

优选的，

多个电池管理系统BMS自动进行主从机识别构成与电池系统相连的电池系统控制单元，电池系统控制单元实时计算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，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。

优选的，

所述电池管理系统BMS采集的最高的单体电池电压<a，则电池系统控制单元上报给储能逆变器PCS的最大可充电电流为N*72A，N为电池模组的组数；

所述电池管理系统BMS采集的最高的单体电池电压，满足a≤最高的单体电池电压≤b，则电池系统控制单元上报给储能逆变器PCS的最大可充电电流为N*38A，N为电池模组的组数，a和b为预设的保护阈值，a＜b；

所述电池管理系统BMS采集的最高的单体电池电压＞b，则电池系统控制单元上报储能逆变器PCS停止充电，若最高的单体电池电压回落至b以下，电池系统控制单元依然上报储能逆变器PCS停止充电，直至电池系统控制单元检测到电池系统放电且放电容量＞5％的电池系统容量时，电池系统控制单元重新依据采集的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。

优选的，

所述电池管理系统BMS采集的最低的单体电池电压＞c，则电池系统控制单元上报给储能逆变器PCS的最大可放电电流为N*72A，N为电池模组的组数；

所述电池管理系统BMS采集的最低的单体电池电压，满足d≤最低的单体电池电压≤c，则电池系统控制单元上报给储能逆变器PCS的最大可放电电流为N*38A，N为电池模组的组数，a和b为预设的保护阈值，d<c；

所述电池管理系统BMS采集的最低的单体电池电压<d，则电池系统控制单元上报储能逆变器PCS停止放电，若最低的单体电池电压回升至d以上，电池系统控制单元依然上报储能逆变器PCS停止放电，直至电池系统控制单元检测到电池系统充电且充电容量＞5％的电池系统容量时，电池系统控制单元依据采集的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。

优选的，

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，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。

本发明的储能系统，包括电池系统和储能逆变器PCS，电池系统包括多组电池模组，电池模组包括多个串联的单体电池和与电池模组相连的电池管理系统BMS，电池管理系统BMS可自动进行主从机识别，采集各电池模组的电池模组电压，并依据电池模组之间的电压差与电压差阈值的比较，控制储能系统的上电，保证了储能系统在各电池模组在电压较均衡的情况下上电，有利于保护电池模组和延长电池模组的使用寿命，电池系统采用模块化设计，其电池模组的数目可根据用户需求进行添加和减少，并自动接入，为用户提供便利，也进一步拓宽了本发明储能系统的应用场景。

此外，电池管理系统BMS可依据其采集的电池系统的运行状态，判断电池系统的故障类型，便于用户及时发现故障并排出，有利于进一步延长本发明储能系统的使用寿命。

此外，电池管理系统BMS可依据最高/最低的单体电池电压，上报储能逆变器PCS最大的可充电/可放电电流，储能逆变器PCS依据电池管理系统 BMS的上报值，控制电池系统的充电/放电，避免电池系统的充电/放电电流过大，对电池系统形成有效保护，有利于延长电池系统的使用寿命。

此外，所述电池模组通过接触器KM1输入/输出，接触器KM1的大电流耐受能力好，可有效降低本发明在大电流的情况下烧毁的可能性。

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系统控制单元的连接示意图；

图4是本发明指示灯组的电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图1至3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。

本发明的储能系统，其包括电池系统、与电池系统连接的电池系统控制单元，以及储能逆变器PCS；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；电池系统控制单元与储能逆变器PCS相连；所述电池系统控制单元采集电池系统的状态参数，依据状态参数判定电池系统的故障类型并将故障类型报告给储能逆变器PCS，储能逆变器PCS依据故障类型控制电池系统的充电 /放电。

本发明的储能系统，包括电池系统、电池系统控制单元和储能逆变器 PCS，电池系统控制单元采集储能系统的状态参数，并依据状态参数判定故障类型，有利于及时发现储能系统的问题，避免储能系统在故障状态下长期运行发生损坏；所述电池系统控制单元将故障类型上报给储能逆变器PCS，储能逆变器PCS可依据故障类型控制电池系统的充电/放电，储能逆变器PCS 针对不同的故障类型采取不同的充电/放电方案，更加智能有效的保护电池系统，避免危险发生。

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、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。

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。

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。

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。

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，以及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)电池系统温度即电池模组温度；(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。

所述电池系统控制单元的下机过程如下：

如果最低单体小于3.4V，并且储能逆变器PCS在24h内没有进行充电操作(此时电池管理系统BMS判定为储能逆变器PCS输入端无输入，即无市电或光伏状态)，电池管理系统BMS自动进入休眠功能，断开继电器，进行主动保护。如果所述电池系统控制单元采集的最低的单体电池电压<3.4V，储能逆变器PCS在24h内进行充电操作，则电池管理系统BMS不断开接触器KM1，储能系统进入正常充电状态。

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。

进一步，所述储能系统还包括指示灯组，用于指示电池系统和电磁模组的状态，电池模组的电池管理系统BMS分别与指示灯组连接。电池管理系统BMS控制指示灯组的工作状态，包括点亮规则、指示灯组灯光颜色等，使用户通过指示灯组直观的查看电池系统1的运行状态，有利于用户及时发现问题并处理

如图3、图4所示，所述指示灯模组包括与BMS相连的指示灯电板以及与指示灯电板相连的多个指示灯。所述指示灯电板包括信号输入端和电源输入端，信号输入端包括CAN1H信号输入端和CAN1L信号输入端，电源输入端包括12或24V正极输入端以及GND接地端，指示灯电板通过信号输入端和电源输入端与电池管理系统BMS上相应的管脚连接。

如图4所示，所述BMS可依据电池系统1的运行状态控制指示灯组，控制过程如下：所述指示灯组包括从左到右直线排列的20个指示灯，20个指示灯从左到右分别为1-20号。

状态一、(1)点亮规则：用户闭合船型开关K2后，BMS上电自检，控制指示灯组的20个指示灯发光，并闪烁15秒，闪烁时间间隔为1秒；(2) 灯光颜色：绿色；

状态二、(21)点亮规则：所述PCS控制电池系统1正常充电，BMS使指示灯组的N个指示灯逐一点亮，点亮时间间隔为0.5秒，点亮的指示灯的个数N与电池系统1的实时的剩余电量SOC对应，N个指示灯全部点亮后，保持1秒，然后熄灭，重复前述过程；(22)灯光颜色：绿色；(23)示例：如图2所示，所述PCS控制电池系统1正常充电，BMS控制16个指示灯点亮，则1-16号从左到右依次点亮，点亮时间间隔为0.5秒，当16号指示灯点亮后，16个指示灯保持点亮1秒钟，全部熄灭，保持熄灭1秒，再重复前述过程。

状态三、(31)点亮规则：所述PCS控制电池系统1正常放电，开始时， BMS控制指示灯组的N个指示灯全部点亮，点亮的指示灯的个数N与电池系统1的实时的剩余电量SOC对应，然后逐一熄灭，熄灭时间间隔为0.5秒， N个指示灯全部熄灭后，保持1秒钟，再重复前述过程；(32)灯光颜色：绿色；(33)示例：如图2所示，所述PCS控制电池系统1正常放电，1-16号的16个指示灯被全部点亮，然后以0.5秒的熄灭间隔时间，从16号指示灯到1号指示灯依次熄灭，全部熄灭后，保持熄灭1秒，再重复前述过程。

状态四、(41)点亮规则：休眠状态或节能状态下，所述BMS控制指示灯组的指示灯全部熄灭。

状态五

报警状态下，所述BMS可依据故障类型和报警级别的不同控制显示灯组的显示灯的工作状态，具体如下表所示：

环境温度≤10℃时，状态五的指示灯组的工作状态做出修正，具体如下表：

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 (11)

1.一种储能系统，其特征在于：其包括电池系统和储能逆变器PCS；所述电池系统包括多组电池模组，每组电池模组均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，电池管理系统BMS与储能逆变器PCS相连，多个电池管理系统BMS可自动进行主从机识别，作为主机的电池管理系统BMS与储能逆变器PCS通讯，其余的作为从机并向主机提供状态参数信息；

储能系统上电时，上电延迟后，多个电池管理系统BMS自动进行主从机识别，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，且无故障报警，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电压差阈值，先闭合电压最低的电池模组和与最低电压压差小于电压差阈值的电池模组的接触器KM1，储能逆变器PCS开启充电，至电池模组之间的压差小于电压差阈值后，再闭合其余电池模组的接触器KM1；

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。

2.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于：所述电池系统控制单元采集的最低的单体电池电压<e，且储能逆变器PCS在时间T内未对电池系统充电，则电池管理系统BMS自动进入休眠状态且断开接触器KM1；

和/或，所述电池系统控制单元采集的最低的单体电池电压<e，储能逆变器在时间T内对电池系统充电，则电池管理系统BMS保持接触器KM1闭合。

3.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。

4.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。

5.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。

6.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检测电池模组是否存在继电器粘连的故障。

7.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于：

多个电池管理系统BMS自动进行主从机识别构成与电池系统相连的电池系统控制单元，电池系统控制单元实时计算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，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。

8.根据权利要求6所述的储能系统，其特征在于：

所述电池管理系统BMS采集的最高的单体电池电压<a，则电池系统控制单元上报给储能逆变器PCS的最大可充电电流为N*72A，N为电池模组的组数；

所述电池管理系统BMS采集的最高的单体电池电压，满足a≤最高的单体电池电压≤b，则电池系统控制单元上报给储能逆变器PCS的最大可充电电流为N*38A，N为电池模组的组数，a和b为预设的保护阈值，a<b；

所述电池管理系统BMS采集的最高的单体电池电压>b，则电池系统控制单元上报储能逆变器PCS停止充电，若最高的单体电池电压回落至b以下，电池系统控制单元依然上报储能逆变器PCS停止充电，直至电池系统控制单元检测到电池系统放电且放电容量>5％的电池系统容量时，电池系统控制单元重新依据采集的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。

9.根据权利要求7所述的储能系统，其特征在于：

所述电池管理系统BMS采集的最低的单体电池电压>c,则电池系统控制单元上报给储能逆变器PCS的最大可放电电流为N*72A，N为电池模组的组数；

所述电池管理系统BMS采集的最低的单体电池电压，满足d≤最低的单体电池电压≤c，则电池系统控制单元上报给储能逆变器PCS的最大可放电电流为N*38A，N为电池模组的组数，a和b为预设的保护阈值，d<c；

所述电池管理系统BMS采集的最低的单体电池电压<d，则电池系统控制单元上报储能逆变器PCS停止放电，若最低的单体电池电压回升至d以上，电池系统控制单元依然上报储能逆变器PCS停止放电，直至电池系统控制单元检测到电池系统充电且充电容量>5％的电池系统容量时，电池系统控制单元依据采集的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。

10.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于：

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，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。

11.根据权利要求10所述储能系统，其特征在于：所述电池管理系统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。

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