CN109932654A - 一种退役动力电池集中式监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种退役动力电池集中式监控系统，包括：BMS从板、BMS主板、电池箱、站级监控系统和充放电模块，BMS从板采集电池箱中每个电池电芯的状态数据，并将状态数据发送至BMS主板，BMS从板和BMS主板之间为更加灵活的多对一映射关系。BMS主板将接收到的状态数据发送至站级监控系统，站级监控系统对状态数据进行处理，确定最优充放电策略；以及，根据最优充放电策略调整充放电模块的当前充放电策略。可见，本实施例提供的监控系统依据全站电池状态信息和系统充放电需求，动态调整充放电策略，可最大程度地利用退役动力电池；另外，本发明在站级监控系统中设置实时控制单元，实现集中处理分析，进而可以更加准确的判断电池状态，提高监控准确率。

Description

一种退役动力电池集中式监控系统

技术领域

本发明涉及储能系统技术领域，尤其涉及一种退役动力电池集中式监控系统。

背景技术

近年来，新能源成为世界各国关注的焦点，然而新能源发电存在的电源与负荷间时空分布不匹配，以及，新能源发电所占比重过高的问题，均将对电力系统的稳定性造成影响。因此，随着电力电子技术和电池技术的日渐成熟，储能成为了解决这一问题的优良方案。

目前储能方案大部分以锂电池为主，但是随着目前电动汽车逐渐普及，同时也产生了大量的退役动力电池。这些退役动力电池通常还保有初始容量70％～80％的剩余容量，因此退役动力电池的再利用有利于降低大规模储能系统的建设成本及后期运维成本，也有利于储能技术的普及。而为保证动力电池储能电站的高效运行，使用安全可靠的电池箱仓储系统至关重要。因此，需要对电池箱电芯状态和充放电设备进行监测和控制。

如图1所示，现有技术提供的对动力电池箱状态及充放电设备进行监测和控制的监控系统，包括：BMS从板(电池管理系统从板)2、BMS主板(电池管理系统主板)3和充放电模块5与本地的独立监控模块402进行通信，监控模块402再通过以太网与上层监控系统403进行通信。监控模块402通过CAN网络分别与BMS从板2、BMS主板3和充放电模块5通信，每个充放电模块5均有一个对应的监控模块402。监控模块402接收上层监控的指令后，控制充放电模块5输出电压电流，并实时与BMS通信以监控单体电压和温度等信息。可见，现有技术提供的监控系统中的监控模块位于本地，与此同时，每个电池箱1都需要独立的成套BMS主板充电控制器401，本地监控模块402与之对应，导致现有的监控系统无法实现电池箱电芯状态数据的集中上传和集中分析处理；且该监控系统中BMS主板系统较为复杂，导致成本增加。

发明内容

本发明提供了一种退役动力电池集中式监控系统，以解决现有的监控系统无法实现电池电芯状态数据的集中处理，导致监控准确率低的问题。

本发明提供了一种退役动力电池集中式监控系统，包括：BMS从板、BMS主板、电池箱、站级监控系统和充放电模块，其中，

所述电池箱与BMS从板连接，所述BMS从板与所述BMS主板连接，所述BMS从板用于采集电池箱中每个电池电芯的状态数据，并将所述状态数据发送至BMS主板；

所述BMS主板与站级监控系统连接，所述站级监控系统与所述充放电模块连接，所述BMS主板用于将接收到的状态数据发送至站级监控系统，所述站级监控系统对所述状态数据进行处理，确定最优充放电策略；以及，根据所述最优充放电策略调整所述充放电模块的当前充放电策略。

可选地，所述电池箱内安装有多个退役动力电池。

可选地，所述状态数据包括：电芯电压、电池总电压、充电范围与配置、充放电次数以及报警信息。

可选地，所述BMS从板和BMS主板之间满足n和m的映射关系，n>m；所述映射关系包括一个BMS主板与多个BMS从板的映射关系。

可选地，所述最优充放电策略包括：最优充放电深度、最优充放电倍率和最优充放电起始点。

可选地，所述站级监控系统包括：上位机和实时控制单元；所述实时控制单元通过通信网络分别与所述BMS主板和所述充放电模块连接，所述实时控制单元通过TCP/IP协议与所述上位机连接；

所述上位机用于对状态数据进行分析和处理，得到每组电池荷电状态数据和健康状态数据；以及，对所述荷电状态数据和健康状态数据进行求解，得到最优充放电策略；

所述实时控制单元用于在总能量吞吐量最大的情况下，根据所述最优充放电策略向所述充放电模块发送控制指令，以调整所述充放电模块的当前充放电策略。

可选地，还包括云端数据库，所述云端数据库与所述站级监控系统连接，所述云端数据库用于向站级监控系统发送云端历史数据。

可选地，还包括后台历史数据库，所述后台历史数据库与所述站级监控系统连接，所述后台历史数据库用于向站级监控系统发送后台历史数据。

由以上技术方案可知，一种退役动力电池集中式监控系统，包括：BMS从板、BMS主板、电池箱、站级监控系统和充放电模块，BMS从板采集电池箱中每个电池电芯的状态数据，并将状态数据发送至BMS主板，BMS主板将接收到的状态数据发送至站级监控系统，站级监控系统对状态数据进行处理，确定最优充放电策略；以及，根据最优充放电策略调整充放电模块的当前充放电策略。可见，本实施例提供的监控系统依据全站电池状态信息和系统充放电需求，动态调整充放电策略，可最大程度地利用退役动力电池，避免造成资源的浪费；且BMS从板和BMS主板之间为更加灵活的多对一映射关系，以简化BMS主板结构，降低成本。另外，本发明在站级监控系统中设置实时控制单元，以实现集中处理分析，进而可以更加准确的判断电池状态，提高监控准确率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的动力电池的状态监控系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的退役动力电池集中式监控系统的通信示意图；

图3为本发明实施例提供的退役动力电池集中式监控系统的结构示意图；

图4为本发明又一实施例提供的退役动力电池集中式监控系统的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的退役动力电池集中式监控系统的数据流处理流程框图。

具体实施方式

图2为本发明实施例提供的退役动力电池集中式监控系统的通信示意图；图3为本发明实施例提供的退役动力电池集中式监控系统的结构示意图。

参见图2和图3，本发明实施例提供的退役动力电池集中式监控系统，应用场所为储能电站，电动汽车换电站等。具体地，该监控系统包括：BMS从板2、BMS主板3、电池箱1、站级监控系统4和充放电模块5。BMS从板2即为电池管理系统从板，BMS主板3即为电池管理系统主板。

电池箱1与BMS从板2连接，BMS从板2与BMS主板3连接，BMS从板2用于采集电池箱1中每个电池电芯的状态数据，以获知全站的退役动力电池状态信息，并将状态数据发送至BMS主板3。其中，BMS从板2与BMS主板3之间可通过无线通信，也可通过有线通信。

BMS从板2安装在电池箱1内，电池箱1内安装有多个退役动力电池，不同的电池箱1安置不同健康状态数据SOH和电池荷电状态数据SOC的退役动力电池。BMS从板2用于实时采集电池箱1中不同退役动力电池的状态数据，并将检测到的状态数据通过有线或者无线通信协议实时地发送至BMS主板3。

具体地，状态数据包括：电芯电压、电池总电压、充电范围与配置、充放电次数以及报警信息，即BMS从板2检测的每一个退役动力电池的状态数据分别为电芯电压、电池总电压、充电范围与配置、充放电次数以及报警信息。

本实施例中，为了简化BMS主板3，将主板和从板之间建立映射关系并可灵活自定义，即BMS从板2和BMS主板3之间满足n和m的映射关系，n>m；映射关系包括一个BMS主板3与多个BMS从板2的映射关系。BMS从板2和BMS主板3之间为多对一的映射关系。

本实施例中，电池箱1内的BMS从板2与BMS主板3进行通信后，BMS主板3再与站级监控系统4交互。即BMS主板3与站级监控系统4连接，其中，BMS主板3通过CAN通信协议或者其他通信方式与站级监控系统4交互。

BMS主板3用于将接收到的状态数据发送至站级监控系统4，在监控系统中，设置有多个BMS主板3，因此，站级监控系统4需接收多个BMS主板3发送的状态数据。

站级监控系统4与充放电模块5连接，站级监控系统4对所述状态数据进行处理，确定最优充放电策略；以及，根据最优充放电策略调整所述充放电模块5的当前充放电策略。

站级监控系统4对电池箱1内每一个退役动力电池的状态数据进行分析，以确定出对应的退役动力电池的充放电策略。该充放电策略即为适应每一个退役动力电池当前使用状态的策略，以最大程度地利用退役动力电池。

为更加准确地对每一个退役动力电池的状态数据进行分析，本实施例中，站级监控系统4包括：上位机42和实时控制单元41；实时控制单元41通过通信网络分别与BMS主板3和充放电模块5连接，实时控制单元41通过TCP/IP协议与上位机42连接。

实时控制单元41实时接收系统中每个BMS主板3发送的电池电芯的状态数据，并将状态数据发送至上位机42，由上位机42进行数据分析。实时控制单元41与BMS主板3之间可通过有线通信，也可通过无线通信，还可通过CAN通信协议进行通信。

上位机42用于对状态数据进行分析和处理，得到每组电池荷电状态数据和健康状态数据；以及，对荷电状态数据和健康状态数据进行求解，得到最优充放电策略。

上位机42依赖其强大的分析处理能力对每一个电池电芯的状态数据进行分析和估计，得出各电池组的荷电状态数据SOC和健康状态数据SOH等数据。

再由上位机42对处理得到的荷电状态数据SOC和健康状态数据SOH进行求解，进而得到理论的退役动力电池的最优充放电策略。最优充放电策略为理论上退役动力电池的充放电方式，按照最优充放电策略进行充放电，可最大程度地利用退役动力电池，避免造成资源的浪费。

上位机42经过数据处理后得到的最优充放电策略发送至实时控制单元41，由实时控制单元41按照该最优充放电策略调整充放电模块5。

具体地，实时控制单元41用于在总能量吞吐量最大的情况下，根据最优充放电策略向充放电模块5发送控制指令，以调整充放电模块5的当前充放电策略。

在保证电池总能量吞吐量最大的情况下，实时控制单元41向与其连接的多个充放电模块5发送控制指令，以对充放电模块5进行控制，使得每个充放电模块5可以根据对应的最优充放电策略进行动态调整，使充放电模块5的当前充放电策略与最优充放电策略一致，进而延长退役动力电池的使用寿命，提高资源利用率。

其中，最优充放电策略包括：最优充放电深度、最优充放电倍率和最优充放电起始点。动态调整时，将充放电模块5的当前充放电深度调整到与最优充放电深度一致，将当前充放电倍率调整到与最优充放电倍率一致，以及，将当前充放电起始点调整到与最优充放电起始点相同。

监控时，站级监控系统4中的实时控制单元41将相应指令发送至充放电模块5，实施充放电。同时，站级监控系统4中的上位机42实时显示系统工作状态，为测试和运行人员提供人机交互接口。

为了提高退役动力电池监控的准确性，本实施例提供的监控系统，还包括：云端数据库6，云端数据库6与站级监控系统4连接，云端数据库6用于向站级监控系统4发送云端历史数据。

具体地，云端数据库6与上位机42进行数据传输，在上位机42对每一个电池电芯的状态数据进行处理分析时，云端数据库6提供历史数据，使得上位机42在进行分析时，可充分考虑多方面因素，以提升退役动力电池状态估计的精准度，进而便于对退役动力电池进行准确的充放电调整。

进一步地，为了提高退役动力电池监控的准确性，本实施例提供的监控系统，还包括：后台历史数据库7，后台历史数据库7与站级监控系统4连接，后台历史数据库7用于向站级监控系统4发送后台历史数据。

具体地，后台历史数据库7与上位机42进行数据传输，在上位机42对每一个电池电芯的状态数据进行处理分析时，后台历史数据库7提供后台历史数据，使得上位机42在进行分析时，可充分考虑多方面因素，以提升退役动力电池状态估计的精准度，进而便于对退役动力电池进行准确的充放电调整。

如图4所示，BMS主板3和BMS从板2之间的通信可以是有线通信，也可以是无线通信方式。BMS主板3与站级监控系统4的交互方式也可以采用除CAN以外的其他通信方式。

如图5所示，本发明实施例提供的退役动力电池集中式监控系统，采用集中式的监控方案，其数据流处理过程如下：由BMS从板2采集每一个退役动力电池的状态数据，BMS从板2和BMS主板3之间的映射关系灵活自定义，站级监控系统4通过其强大的分析处理能力，根据电池状态信息和充放电模块5的充放电需求准确估计电池的SOC和SOH等状态，并基于后台历史数据和云端数据的分析提升电池状态信息估计的准确度。可见，本实施例提供的监控系统依据全站电池状态信息和系统充放电需求，动态调整充放电策略。

另外，本实施例提供的监控系统，简化BMS主板3结构，将监控模块移至站级监控系统4中，允许BMS从板2和BMS主板3之间设定为更加灵活的自定义关系，不再局限于一对一映射，而是可实现多对一映射。本发明将监控模块移至站级监控系统4中作为实时控制单元41，使得基于后台历史数据和云端数据的大量分析处理成为可能，这样可以更加准确的判断电池状态。

由以上技术方案可知，本发明实施例提供的一种退役动力电池集中式监控系统，包括：BMS从板2、BMS主板3、电池箱1、站级监控系统4和充放电模块5，BMS从板2采集电池箱1中每个电池电芯的状态数据，并将状态数据发送至BMS主板3，BMS从板2和BMS主板3之间为更加灵活的多对一映射关系。BMS主板3将接收到的状态数据发送至站级监控系统4，站级监控系统4对状态数据进行处理，确定最优充放电策略；以及，根据最优充放电策略调整充放电模块5的当前充放电策略。可见，本实施例提供的监控系统依据全站电池状态信息和系统充放电需求，动态调整充放电策略，可最大程度地利用退役动力电池，避免造成资源的浪费；且BMS从板2和BMS主板3之间为更加灵活的多对一映射关系，以简化BMS主板3结构，降低成本。另外，本发明在站级监控系统4中设置实时控制单元41，以实现集中处理分析，进而可以更加准确的判断电池状态，提高监控准确率。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种退役动力电池集中式监控系统，其特征在于，包括：BMS从板、BMS主板、电池箱、站级监控系统和充放电模块，其中，

所述电池箱与BMS从板连接，所述BMS从板与所述BMS主板连接，所述BMS从板用于采集电池箱中每个电池电芯的状态数据，并将所述状态数据发送至BMS主板；

所述BMS主板与站级监控系统连接，所述站级监控系统与所述充放电模块连接，所述BMS主板用于将接收到的状态数据发送至站级监控系统，所述站级监控系统对所述状态数据进行处理，确定最优充放电策略；以及，根据所述最优充放电策略调整所述充放电模块的当前充放电策略。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电池箱内安装有多个退役动力电池。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述状态数据包括：电芯电压、电池总电压、充电范围与配置、充放电次数以及报警信息。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述BMS从板和BMS主板之间满足n和m的映射关系，n>m；所述映射关系包括一个BMS主板与多个BMS从板的映射关系。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述最优充放电策略包括：最优充放电深度、最优充放电倍率和最优充放电起始点。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述站级监控系统包括：上位机和实时控制单元；所述实时控制单元通过通信网络分别与所述BMS主板和所述充放电模块连接，所述实时控制单元通过TCP/IP协议与所述上位机连接；

所述上位机用于对状态数据进行分析和处理，得到每组电池荷电状态数据和健康状态数据；以及，对所述荷电状态数据和健康状态数据进行求解，得到最优充放电策略；

所述实时控制单元用于在总能量吞吐量最大的情况下，根据所述最优充放电策略向所述充放电模块发送控制指令，以调整所述充放电模块的当前充放电策略。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括云端数据库，所述云端数据库与所述站级监控系统连接，所述云端数据库用于向站级监控系统发送云端历史数据。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括后台历史数据库，所述后台历史数据库与所述站级监控系统连接，所述后台历史数据库用于向站级监控系统发送后台历史数据。