CN110535156A - 一种新能源储能电池分布式控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新能源储能电池分布式控制系统，属于新能源储能系统领域。该系统包括由一个顶层储能系统管理单元BAMS、一个中层电池簇管理单元和若干底层电池管理单元BMU组成的分布式三层管理结构，该中层电池簇管理单元包括若干个由电池簇管理子单元BCMU构成的小组，每个小组中包含两个或两个以上电池簇管理子单元BCMU，该分布式三层管理结构之间CAN通信连接，每个小组中各电池簇管理子单元BCMU之间CAN通信连接。每组中的各BCMU之间通讯连接，并能实现信息共享交换，共同协同管理本组中所有的BMU，使得当小组中有BCMU发生故障时，整个系统依旧能够正常运行。

Description

一种新能源储能电池分布式控制系统

技术领域

本发明涉及一种新能源储能电池分布式控制系统，属于新能源储能系统领域。

背景技术

现有的电池管理系统大都是从电动汽车电车管理系统直接引用过来的，其服务电池容量小，功能单一，实时性较差、兆瓦级储能系统中的大容量电池串联，对电池的一致性管理提出了更严格的要求。电池在经过多次充放电后单体性能会产生不一致，导致电池整体性能变差，影响电池寿命和电池堆荷电状态SOC计算精确度。这就需要电池管理系统除了实时检测电池状态并及时上传给能量转换PCS系统和上层监控系统外，还需要有合理高效的均衡模块，对电池组可能出现的故障进行报警并保护电池本体的功能。

名称为“一种储能电池管理系统”的中国发明专利(授权公告号为CN103227494B)公开了一种采用分布式控制方法来管理储能电池的管理系统，该系统采用分布式3层管理体系，包括底层电池管理单元BMU、中层电池簇控制管理系统BCMS和顶层储能系统管理单元BAMS，该系统三层结构内部使用CAN2.0B通讯协议实现信息传递，实现对储能电池的进行高效可靠地管理。

但是该方案依旧存在缺陷，由于各个电池簇控制管理单元之间是相互独立的，当其中一个电池簇控制管理单元出现故障后，该支路都会停止工作，陷入瘫痪，进而造成损失。

发明内容

本发明的目的是提供一种新能源储能电池分布式控制系统以解决目前储能电池管理系统会因BCMU故障导致整个支路发生瘫痪的问题。

本发明为解决上述技术问题，提供方案一：本发明的一种新能源储能电池分布式控制系统，包括由一个顶层储能系统管理单元BAMS、一个中层电池簇管理单元和若干底层电池管理单元BMU组成的分布式三层管理结构，该中层电池簇管理单元包括若干个由电池簇管理子单元BCMU构成的小组，每个小组中包含两个或两个以上电池簇管理子单元BCMU，每个电池簇管理子单元BCMU对应有若干电池管理单元BMU，每个小组中所有电池簇管理子单元BCMU和对应的电池管理单元BMU通过网络通信连接。

本方案将所有BCMU进行分组，每组中的各BCMU与BMU之间通过网络通讯连接，能够实现信息共享交换，使每组中的所有BCMU共同协同管理本组中所有的BMU；这样，一旦某一个BCMU发生故障，不能向上完成应答，或者不能向下发送请求，则有与其同组的BCMU完成其剩余工作，从而使故障BCMU对应的支路依旧正常运行。

方案二：在方案一的基础上，该电池簇管理子单元BCMU包括用于保存实时信息和历史信息的存储模块。

方案三：在方案二的基础上，该电池簇管理子单元BCMU还包括用于处理信息数据和发送信息指令的CPU。

方案四：在方案三的基础上，该电池簇管理子单元BCMU还包括用于模拟信号采集和进行模数转换的采集处理模块。

方案五：在方案四的基础上，该电池簇管理子单元BCMU还包括电池异常报警保护模块。

方案六：在方案五的基础上，该电池簇管理子单元BCMU还包括电源模块。

方案七：在方案六的基础上，该网络通信连接是CAN通信连接。

附图说明

图1是本发明一种新能源储能电池分布式控制系统的结构示意图；

图2是本发明一种新能源储能电池分布式控制的示意图；

图3是本发明一种电池簇管理子单元BCMU的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步详细说明。

如附图1所示为本发明一种新能源储能电池分布式控制系统的结构示意图，包括由一个顶层储能系统管理单元BAMS、一个中层电池簇管理单元和若干底层电池管理单元BMU组成的分布式三层管理结构。在Linux系统下的QT creator配置好交叉编译环境，然后编译相对应功能的程序烧录到相对应的模块单元当中：BAMS、BCMU、BMU。采集单体电池的电压、温度功能的编译程序下载到电池管理单元，采集整组电池总电压电流功能的编译程序下载到电池簇控制管理单元，对电池数据进行性能分析的编译程序下载到储能系统管理单元。储能监控系统在后台运行，对这三个单元模块进行监控管理。储能系统管理单元对BCMU下达分配指令，促使每个电池簇控制管理单元管理相对应的BMU，采集相应的数据信息，另外同一个组中每个BCMU之间也是互相交流信息的。三个单元之间采用CAN通讯接口进行通讯，电池管理单元把数据信息传给BCMU，电池簇控制管理单元把信息传给BAMS进行处理。

该中层电池簇管理单元包括若干个由电池簇管理子单元BCMU构成的小组，每个小组中包含两个或两个以上电池簇管理子单元BCMU，该分布式三层管理结构之间CAN通信连接(也可以采用其他网络通信连接方式，例如以太网协议)，每个小组中各电池簇管理子单元BCMU之间CAN通信连接(也可以采用其他网络通信连接方式，例如以太网协议)。附图1中将BCMU-1和BCMU-2作为一组，BCMU-1控制管理n个BMU，BCMU-2控制管理n’个BMU，BCMU-1和BCMU-2之间通过CAN-1通信连接实现信息共享，共同协同管理本组中所有的电池管理单元BMU。

如附图2所示为本发明一种新能源储能电池分布式控制的示意图，如果BCMU-1发生故障，BAMS向BCMU-1发送请求后，经一定时间后BCMU-1没有应答，则认为BCMU-1应答超时，认定BCMU-1发生故障，此时BAMS会向同组的BCMU-2再次发送请求以获得BCMU-1对应的BMU的相关信息，BCMU-2则会通过CAN-1总线获知BCMU-1对应的BMU的相关信息，并向BAMS完成应答。BCMU-2代替BCMU-1把BCMu-1对应的BMU上传的信息发送给BAMS，不影响整个系统的正常工作。这个过程称之为分布式控制管理，避免了集中式管理主机故障后设备停止工作造成损失。

如附图3所示为本发明一种电池簇管理子单元BCMU的结构示意图，包括CPU、电源模块、电池异常报警保护模块、采集处理模块、CAN通信模块和存储模块。电源模块负责为各个模块供电，采集处理模块负责采集相关温度、电压、电流等模拟信号并将其转换处理为数字信号给CPU，CPU则是用来接收各模块上传的信息，计算处理后完成对各模块的控制，同时还会通过CAN通信模块完成与上下层和同层之间的通信工作，实现上下层之间数据的交换以及同层之间信息的共享，存储模块保存实时信息和历史信息的数据处理模块和CAN通信模块，其中redis数据库保存实时信息，sqlite数据库储存历史信息，对等交换数据，协同运行。电池异常报警保护模块则用来监测电池的状态，并在电池出现异常情况时负责发出报警信息和实现相关保护。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种新能源储能电池分布式控制系统，包括由一个顶层储能系统管理单元BAMS、一个中层电池簇管理单元和若干底层电池管理单元BMU组成的分布式三层管理结构，其特征在于：所述中层电池簇管理单元包括若干个由电池簇管理子单元BCMU构成的小组，每个小组中包含两个或两个以上电池簇管理子单元BCMU，每个电池簇管理子单元BCMU对应有若干电池管理单元BMU，每个小组中所有电池簇管理子单元BCMU和对应的电池管理单元BMU通过网络通信连接。

2.根据权利要求1所述的新能源储能电池分布式控制系统，其特征在于：所述电池簇管理子单元BCMU包括用于保存实时信息和历史信息的存储模块。

3.根据权利要求2所述的新能源储能电池分布式控制系统，其特征在于：所述电池簇管理子单元BCMU还包括用于处理信息数据和发送信息指令的CPU。

4.根据权利要求3所述的新能源储能电池分布式控制系统，其特征在于：所述电池簇管理子单元BCMU还包括用于模拟信号采集和进行模数转换的采集处理模块。

5.根据权利要求4所述的新能源储能电池分布式控制系统，其特征在于：所述电池簇管理子单元BCMU还包括电池异常报警保护模块。

6.根据权利要求5所述的新能源储能电池分布式控制系统，其特征在于：所述电池簇管理子单元BCMU还包括电源模块。

7.根据权利要求6所述的新能源储能电池分布式控制系统，其特征在于：所述网络通信连接为CAN通信连接。