CN110661042A - 电池管理系统及储能电站 - Google Patents

电池管理系统及储能电站 Download PDF

Info

Publication number
CN110661042A
CN110661042A CN201810693878.6A CN201810693878A CN110661042A CN 110661042 A CN110661042 A CN 110661042A CN 201810693878 A CN201810693878 A CN 201810693878A CN 110661042 A CN110661042 A CN 110661042A
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
management system
csc
mbmu
battery management
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810693878.6A
Other languages
English (en)
Inventor
周芳杰
李前邓
叶伏明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Original Assignee
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Contemporary Amperex Technology Co Ltd filed Critical Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority to CN201810693878.6A priority Critical patent/CN110661042A/zh
Priority to EP20204947.4A priority patent/EP3793053B1/en
Priority to US16/411,390 priority patent/US11095131B2/en
Priority to EP19174405.1A priority patent/EP3588728B1/en
Publication of CN110661042A publication Critical patent/CN110661042A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/005—Detection of state of health [SOH]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4278—Systems for data transfer from batteries, e.g. transfer of battery parameters to a controller, data transferred between battery controller and main controller
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明实施例涉及电池管理技术领域，公开了一种电池管理系统及储能电站。电池管理系统包括：若干个CSC组，与若干个电池组一一对应，每个CSC组中的各CSC与一个电池组中的各电池单元一一对应连接；若干个SBMU，与若干个CSC组一一对应，每个SBMU连接于一个CSC组中的各CSC；MBMU和IMM，MBMU连接于各SBMU且连接于IMM；IMM还连接于若干个电池组，并用于获取若干个电池组的绝缘参数值。本发明的实施方式还提供一种储能电站。本发明的技术方案，可以使得数据处理效率更高、更加可靠，可以极大程度地提高电池管理系统及储能电站的安全性和可靠性。

Description

电池管理系统及储能电站
技术领域
本发明实施例涉及电池管理技术领域，特别涉及电池管理系统及储能电站。
背景技术
电池管理模系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，BMS)是电池与用户之间的纽带。电池的性能是很复杂的，不同类型的电池特性亦相差很大。电池管理系统(BMS)主要就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。
随着电池技术的不断发展，将电池用作储能电站的储能设备应用前景越来越广泛。然而，随着储能电站的不断发展，系统容量越来越大，并且为了减少线损，提高能量效率，降低系统成本(相同功率下，电压越大，则电流越小，进而线损越小)，因此对储能电池的电压、容量等要求越来越高。
发明人发现现有技术中至少存在如下问题：目前的BMS，基本都是采用整体式的模块化结构，随着储能电站中的储能电池的容量要求越来越大、电压要求越来越高，整体式的BMS已经渐渐无法满足BMS的安全需求，存在较大的安全隐患。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种电池管理系统及储能电站，可以使得数据处理效率更高、更加可靠，可以极大程度地提高电池管理系统及储能电站的安全性和可靠性。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种电池管理系统，应用于储能电站，所述储能电站包括电连接的若干个电池组，且每个所述电池组包括电连接的若干个电池单元，所述电池管理系统包括：若干个电芯监控单元CSC组，与若干个所述电池组一一对应，每个所述CSC组中的各CSC与一个所述电池组中的各所述电池单元一一对应连接；所述CSC用于获取电芯状态数据；若干个辅助电池管理单元SBMU，与若干个所述CSC组一一对应，每个所述SBMU连接于一个所述CSC组中的各所述CSC；所述SBMU用于至少基于所述电芯状态数据对所述电池组进行控制，并产生所述电池组的上报数据；主电池管理单元MBMU和绝缘监控模块IMM，所述MBMU连接于各所述SBMU且连接于所述IMM；所述IMM还连接于若干个所述电池组，并用于获取若干个所述电池组的绝缘参数值；所述MBMU用于根据所述电池组的上报数据和所述绝缘参数值，与至少一外接设备进行交互。
本发明的实施方式还提供了一种储能电站，包括上述电池管理系统。
本发明实施方式相对于现有技术而言，提供一种三层架构的实现方式，将电池管理系统的各种功能分至不同层独立执行，数据处理效率更高、更加可靠，同时，由于电池组的绝缘性能对整个系统的安全性能具有特别重要的影响，增设IMM对电池组进行专门的绝缘检测，不仅可以实时获知电池组的绝缘性能，极大程度地提高电池管理系统及储能电站的安全性和可靠性，能够满足高电压、高容量的电池组的需求；而且对MBMU、SBMU以及CSC不会造成任何负担，不会影响基本的电池管理功能的实现。
另外，所述MBMU与所述IMM之间通过通信隔离单元连接。本实施例中采用隔离通信方式，可以避免高压耦合到低压的干扰耦合到通信上，并且隔离通信能够抑制共模干扰，保证总线在即使存在严重干扰下还可以可靠通信。
另外，所述通信隔离单元包括隔离芯片以及为所述隔离芯片供电的隔离电源。本实施例中，提供了通信隔离单元的一种实现方式，可以通过选择隔离电源及隔离芯片的耐压等级，满足不同隔离耐压的等级要求。
另外，所述电池管理系统的各低压侧与所述电池组所在的高压侧之间均通过高压隔离单元连接，所述各低压侧至少包括所述CSC中的低压电路和所述IMM中的低压电路。本实施例中在高压侧和低压侧之间增加了高压隔离单元，可以进一步有效阻止高压侧对低压侧的干扰，从而满足不同的绝缘需求，使得电池组的电压可以满足更高设计要求(电池组的电压越高，对绝缘要求越严格)。
另外，所述MBMU通过第一AC/DC隔离开关电源连接至交流电，所述SBMU通过第二AC/DC隔离开关电源连接至所述交流电，所述CSC由所述SBMU供电，所述IMM由所述MBMU供电。本实施例中，利用常规交流电转化为电池管理系统使用的直流电，并采用隔离供电，可以尽量避免交流电对电池管理系统的影响。
另外，所述交流电通过不间断电源连接至所述第一AC/DC隔离开关电源和所述第二AC/DC隔离开关电源。由于电池管理系统需要长时间不间断供电，加入不间断电源，可以防止交流电出现断电造成电池管理系统瘫痪的问题。
另外，所述第二AC/DC隔离开关电源与所述交流电之间连接有继电器，所述MBMU连接于所述继电器的控制端。本实施例中，MBMU可以控制SBMU的供电，从而在危险状况下，MBMU可以直接切断SBMU的电源。
另外，所述MBMU通过第一DC/DC隔离开关电源连接至所述电池组，所述SBMU通过第二DC/DC隔离开关电源连接至所述电池组，所述CSC由所述SBMU供电，所述IMM由所述MBMU供电。即，电池管理系统也可以通过电池组供电；此方案中，只要电池组有电，电池管理系统就不会存在断电的风险，因此相对稳定。
另外，所述绝缘参数值为绝缘电阻值，所述IMM采样得到若干个所述电池组的电压值，并根据所述电压值计算得到若干个所述电池组的所述绝缘电阻值。本实施例中提供了绝缘电阻值的具体获取方式。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是根据本发明第一实施方式的电池管理系统的层状结构示意图；
图2是根据本发明第一实施方式的电池管理系统的电气架构示意图；
图3是根据本发明第一实施方式的通信隔离单元的方框示意图；
图4是根据本发明第二实施方式的电池管理系统的电气架构示意图；
图5是根据本发明第三实施方式的电池管理系统的电气架构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种电池管理系统，如图1所示为本实施方式的电池管理系统的层状架构示意图。如图1可以清楚地看出，电池管理系统1为三层架构，主电池管理单元MBMU(Master Battery Management Unit，简称MBMU)和绝缘监控模块IMM(Insulation Monitoring Module，简称IMM)为第一层，若干个辅助电池管理单元SBMU(Slave Battery Management Unit，简称SBMU)为第二层，若干个电芯监控单元CSC(CellSupervision Circuit，简称CSC)组为第三层。
本实施的电池管理系统1应用于储能电站，储能电站包括电连接的若干个电池组2，且每个电池组2包括电连接的若干个电池单元21，CSC组的数量与电池组的数量相等，且各CSC组与各电池组2一一对应；并且，CSC组中CSC的数量与电池组2中的电池单元21的数量相等，且各CSC与电池组2中的各电池单元21一一对应连接。每个CSC用于获取其连接的电池单元21的电芯状态数据；其中，每个电池单元包括相互之间电连接的多个电芯。需要说明的是，图1中的各电池单元都可以用标号21表示，图1中只是示例性地在一个电池单元上进行了标注。
SBMU的数量与CSC组的数量相同，且各SBMU与各CSC组一一对应；每个SBMU连接于一个CSC组中的各CSC。SBMU用于至少基于电芯状态数据对电池组进行控制，并产生电池组的上报数据。
MBMU连接于各SBMU且连接于IMM，IMM还连接于若干个电池组2，并用于获取若干个电池组的绝缘参数值；MBMU用于根据电池组的上报数据和绝缘参数值，与至少一外接设备进行交互。
可知，电池管理系统1中的SBMU的数量由CSC组的数量决定；CSC组的数量由电池组的数量决定，且每个CSC组中的CSC的数量由每个电池组2中的电池单元21的数量决定；而每个电池组2中的电池单元21的数量以及电池组2的数量均取决于储能电站的具体容量的要求；换句话说，每个CSC组中的CSC的数量以及CSC组的数量均取决于储能电站的具体容量的要求。
本发明实施方式相对于现有技术而言，提供一种三层架构的实现方式，将电池管理系统1的各种功能分至不同层独立执行，数据处理效率更高、更加可靠，同时，由于电池组的绝缘性能对整个系统的安全性能具有特别重要的影响，增设IMM对电池组进行专门的绝缘检测，不仅可以实时获知电池组的绝缘性能，极大程度地提高电池管理系统及储能电站的安全性和可靠性，能够满足高电压、高容量的电池组的需求；而且对MBMU、SBMU以及CSC不会造成任何负担，不会影响基本的电池管理功能的实现。
下面对本实施方式的电池管理系统的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。
如图2所示为本实施方式的电池管理系统的电气架构示意图，图2中以一个CSC组为例进行说明，这里仅仅是为了示例性说明，对CSC组的数量不作任何限制。需要说明的是，图2中的标号21表示电池单元，与图1中的文字表示的电池单元21的含义相同，只是图2中以元件结构示意，而图1中以方框文字说明。
图2中以标号“1-”标注的均表示通信线路；即，1-10为MBMU与SBMU之间的通信线路，1-11为MBMU与IMM之间的通信线路，1-12为MBMU与外接设备之间的通信线路；1-20为SBMU与CSC之间的通信线路。另外，图2中标注的HV+和HV-分别表示外接设备还连接至若干个电池组2的正极和负极，图2中示意出的外接设备例如双向功率变换器PCS(PowerConverter System，简称PCS)、能量转换设备EMS(Energy Management System，简称EMS)，然不限于此。
图2中以标号“2-”标注的均表示供电线路；即，2-10为外接电源为MBMU供电的供电线路；2-11为MBMU为IMM供电的供电线路；2-20为外接电源为SBMU供电的供电线路；2-30为SBMU为CSC供电的供电线路。
图2中以标号“3-”标注的均表示采样线路；3-10为IMM与电池组2之间的电压采样线路；3-20为SBMU与电池组2之间的电流采样线路；3-21为SBMU与电池组2之间的电压采样线路；3-30为CSC与电池组2之间的电池状态数据的采样线路。其中，线路3-10包括IMM与若干个电池组2的正极连线及负极连线，线路3-21包括SBMU与若干个电池组2的正极连线及负极连线。
本实施例中，MBMU与IMM之间、MBMU与SBMU之间、SBMU与CSC之间均采用CAN通信，MBMU与外接设备之间可以采用CAN通信、或者RS484通信、或者以太网接口通信。其中，MBMU与IMM之间、MBMU与SBMU之间形成CAN1网络(线路1-10、1-11)；SBMU与CSC之间形成CAN2网络(线路1-20)；MBMU与外接设备之间形成CAN3网络或者RS485网络(线路1-12)。本实施例对具体的通信类型不作任何限制，可以根据实际需要选择。
较佳的，MBMU与IMM之间通过通信隔离单元连接。进一步的，MBMU与SBMU之间、SBMU与CSC之间、MBMU与外接设备之间也可以通过通信隔离单元连接。本实施例中，以MBMU与IMM之间、MBMU与SBMU之间、SBMU与CSC之间、MBMU与外接设备之间都通过通信隔离单元连接为例进行说明，然并不以此为限。其中，图2中标注的“通信隔离”表示此处的通信连接由通信隔离单元实现。如图中，MBMU、IMM、SBMU、CSC上都标注有“通信隔离”，表示MBMU、IMM、SBMU、CSC分别具有通信隔离单元，MBMU与外接设备之间的通信(线路1-12)、MBMU与IMM之间的通信(线路1-11)、MBMU与SBMU之间的通信(线路1-10)、SBMU与CSC之间的通信(线路1-20)均由通信隔离单元实现。
如图3所示为本实施例中的通信隔离单元的方框示意图，通信隔离单元包括隔离芯片31以及为隔离芯片供电的隔离电源32。隔离电源32包括电源驱动器321、推挽电路322以及稳压芯片323。电源驱动器321的输出端连接于推挽电路322的输入端，推挽电路322的输出端连接于稳压芯片323的输入端，稳压芯片323的输出端连接于隔离芯片31。电源驱动器321用于接收电源信号，并控制该电源信号按照预设波形输出至推挽电路322；推挽电路322的输出电压经由稳压芯片323稳压后，被输出至隔离芯片31。较佳的，电源驱动器321还连接于隔离芯片31，以为隔离芯片31供电。例如，电源驱动器321可以选用芯片SN6501、推挽电路322可以包括变压器和两个二极管；稳压芯片可以选用TPS76350；隔离芯片31可以选用TJA1052。
需要说明的是，本实施例对电源驱动器321选用的芯片的具体类型、对稳压芯片323的具体类型、对隔离芯片31的具体类型不作任何限定；本领域技术人员可以根据实际情况进行选择。例如，如果要采用CAN通信方式，则可以选择TJA1052作为隔离芯片31，此时通信隔离单元为CAN通信隔离单元；如果采用RS485通信方式，则可以选择Si8641BD-B-IS作为隔离芯片31，此时通信隔离单元为RS485通信隔离单元。另外，也可以用以太网实现通信，此时通信隔离单元就是带有隔离功能的以太网接口。其中，MBMU与IMM之间、MBMU与SBMU之间、SBMU与CSC之间的通信隔离单元均可以为CAN通信隔离单元；MBMU与外接设备之间的通信隔离单元可以为CAN通信隔离单元、或者RS485通信隔离单元、或者带有隔离功能的以太网接口。
本实施例中采用隔离通信方式，可以避免高压耦合到低压的干扰耦合到通信上，并且隔离通信能够抑制共模干扰，保证总线在即使存在严重干扰下还可以可靠通信。并且，由于隔离电源采用推挽电路实现，隔离方式为变压器隔离；通过调整变压器的扎比，可以得到不同的输出电压值，应用相对灵活，通过选择变压器及芯片耐压等级，可以满足不同应用环境的隔离耐压等级要求。
较佳的，本实施例中利用常规交流电转化为电池管理单元使用的直流电，其中，交流电可以为市电电源或工业用电网电源。如图2中所示，MBMU通过第一AC/DC隔离开关电源连接至交流电(线路2-10)，SBMU通过第二AC/DC隔离开关电源连接至交流电(线路2-20)，CSC由SBMU供电(线路2-30)，IMM由MBMU供电(线路2-11)。其中，利用常规交流电转化为电池管理系统使用的直流电，并采用隔离供电，可以尽避免交流电对电池管理系统的影响。较佳的，第一AC/DC隔离开关电源和第二AC/DC隔离开关电源上均做加强绝缘措施，包括隔离带、割槽等处理，以更好地满足要求。
具体而言，第一AC/DC隔离开关电源将交流电转化为第一直流电压并输出至MBMU，MBMU由该第一直流电压供电，同时利用该第一直流电压为IMM供电。第二AC/DC隔离开关电源将交流电转化为第二直流电压输出至SBMU，SBMU由该第二直流电压供电，同时利用该第二直流电压为该SBMU连接的CSC组供电。本实施例中，CSC组中的CSC依次排列，且相邻CSC之间均连接有供电线路，SBMU可以利用第二直流电压为该CSC组中的一个CSC供电，被供电的该CSC利用第二直流电压为相邻CSC供电，以此类推；然本实施对此不作限制，SBMU也可以分别输出电压至其对应的CSC组的各CSC。
另外，本实施例中，第一直流电压与第二直流电压的大小相同，例如可以均为24伏特，且IMM得到的供电电压亦为该第一直流电压，CSC得到的供电电压亦为第二直流电压。然本实施方式对此不作任何限制，第一直流电压与第二直流电压的大小可以不同，且IMM得到的供电电压亦可以与第一直流电压不同(此时需要MBMU对第一直流电压作分压进行或增压进行后再输出至IMM)，CSC得到的供电电压亦可以与第二直流电压不同(此时需要SBMU对第二直流电压作分压进行或增压进行后再输出至CSC)。
较佳的，本实施例中，交流电通过不间断电源UPS(Uninterrupted Power Supply，简称UPS)连接至第一AC/DC隔离开关电源和第二AC/DC隔离开关电源。由于电池管理系统1需要长时间不间断供电，增加UPS，可以防止交流电出现断电造成电池管理系统瘫痪的问题。
在另一例子中，也可以用直流电压源直接为电池管理系统供电；例如，MBMU通过第一DC/DC隔离开关电源(图未示)连接至电池组2，SBMU通过第二DC/DC隔离开关电源(图未示)连接至电池组2，CSC由SBMU供电，IMM由MBMU供电。即，电池管理系统1也可以通过电池组2供电；此方案中，只要电池组2有电，电池管理系统1就不会存在断电的风险，因此相对稳定。其中，第一DC/DC隔离开关电源、第二DC/DC隔离开关电源可以分别作为一个单独的模块，或者，第一DC/DC隔离开关电源也可以集成在MBMU，第二DC/DC隔离开关电源也可以集成在SBMU中。
本实施例中，每个CSC用于获取其连接的电池单元21的获取电芯状态数据，电芯状态数据包括电芯电压、电池单元21的温度等。
SBMU用于至少基于电芯状态数据对电池组2进行控制，并产生电池组2的上报数据。具体而言，SBMU接收CSC上报的电芯状态数据后，SBMU根据电芯电压控制CSC实现均衡管理；电池组2的上报数据至少包括电池单元21的温度，即SBMU至少将电池单元21的温度上报至MBMU。
较佳的，SBMU还用于实现电池组的充放电管理。具体而言，SBMU还连接于电池组2其中，SBMU通过线路3-20采集电池组2的工作电流，并通过线路3-21采集电池组2的工作电压，并根据工作电流和工作电压对电池组2实现充放电管理。进一步的，SBMU还可以根据工作电流算出电池组的剩余电量(即进行SOC计算)，上报数据还包含电池组的剩余电量。
进一步的，SBMU还可以包括本地故障检测机制，本地故障检测机制用于监测SBMU本身(SBMU内的主芯片以及某些功能模块)的若干个本地故障参数，上报数据还可以包括本地故障参数的参数值。
IMM用于对若干个电池组进行监控，并获取若干个电池组2的绝缘参数值。具体而言，本实施例中的绝缘参数值可以为绝缘电阻值，IMM连接于若干个电连接的电池组2，并采集若干个电池组的电压值(通过线路3-10采集)；IMM根据若干个电池组的电压值计算出若干个电池组的绝缘电阻值。其中，由于若干个电池组2是电连接，因此IMM只要连接到其中一个电池组2，采集到的电压值即为若干个电池组2的电压值；其中IMM对电池组的监控方法包括交流注入法、国标法及其衍生方法。
MBMU用于根据电池组2的上报数据和绝缘参数值，与至少一外接设备进行交互。例如，本实施例中，MBMU用于对绝缘参数值进行分析，并得到若干个电池组2的绝缘检测结果；若绝缘检测结果为存在绝缘故障，则MBMU对外接设备执行绝缘故障对应的交互措施。其中，MBMU可以同时连接多个外接设备，例如PCS、EMS、上位机等，当存在绝缘故障时，MBMU会控制PCS和EMS均停止工作，以避免危险发生；同时，MBMU还可以向上位机发送危险警报信号，以供上位机及时发出危险提示(文字显示或者声音警报)。
MBMU还可以根据电池组2的上报数据，对外接设备执行相应的交互措施；或者，结合电池组2的上报数据与绝缘参数值的情况综合评估，并根据综合评估结果对外接设备执行相应的交互措施。本实施例对MBMU如何根据电池组2的上报数据和绝缘参数值确定是否要和外接设备进行交互，以及与外接设备的具体交互方式不作任何限定，可以根据实际情况设定。
本发明的第二实施方式涉及一种电池管理系统。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要改进之处在于：在本发明第二实施方式中，电池管理系统1的各低压侧与电池组所在的高压侧之间均通过高压隔离单元连接。
如图4所示为本发明第二实施例的电池管理系统的电气架构示意图。其中，电池管理系统1的各低压侧至少包含CSC中的低压电路、IMM中的低压电路，较佳的，还包含以及SBMU中的低压电路；即，CSC与电池单元21之间、IMM与电池组2之间、SBMU与电池组2之间，分别通过高压隔离单元进行隔离。需要说明的是，图4中标注的“高压隔离”表示此处的通信连接由高压隔离单元实现。如图中，IMM、SBMU、CSC上都标注有“高压隔离”，表示IMM、SBMU、CSC分别具有高压隔离单元，IMM与电池组2之间(线路3-10)、SBMU与电池组2之间(线路3-20、线路3-21)、CSC与电池组2之间(线路3-30)均由高压隔离单元实现连接。
其中，高压隔离单元也可以包括隔离电源与隔离芯片，其中，隔离电源可以与图2中的隔离电源相同，隔离芯片可以采用Si8641BD-B-IS及相应功能类型的芯片等；进一步的，还可以在高压隔离单元所在的PCB板上做加强绝缘措施，加强绝缘措施的具体方式可以包括隔离带、割槽处理等。需要说明的是，设计人员可以绝缘要求，灵活地选择加强绝缘措施的具体方式。
本实施例中在高压侧和低压侧之间增加了高压隔离单元，可以进一步有效阻止高压侧对低压侧的干扰，从而满足不同的绝缘要求，使得电池组2的电压可以满足更高设计要求(电池组的电压越高，绝缘要求越严格)。
需要说明的是，本实施例中对列举的电池管理系统1的各低压侧不作任何限制，凡是涉及到低压侧和高压侧有连接的，均可以设置高压隔离单元进行隔离。
本发明的第三实施方式涉及一种电池管理系统。第三实施方式与第二实施方式大致相同，主要改进之处在于：在本发明第三实施方式中，MBMU可以控制SBMU的供电。
如图5所示为本发明第三实施例的电气架构示意图。第二AC/DC隔离开关电源与交流电之间连接有继电器K，MBMU连接于继电器K的控制端。从而，MBMU可以控制SBMU的供电，例如，在危险状况下，MBMU可以直接切断SBMU的电源。
需要说明的是，本实施例也可以是在第一实施例基础上的改进。
本发明第四实施方式涉及一种储能电站，包括第一至第三实施例中任一实施例所述的电池管理系统；可以参考图1至图5中的任意一幅。
具体而言，每个电池组2、该电池组2对应的CSC组、该CSC组对应的SBMU，可以安装在同一个电柜中；MBMU和IMM可以安装在主控柜中；即，储能电站可以包括一个主控柜和多个电柜，多个电柜电连接。
本实施例中的储能电站可以用于配合光伏并网发电应用。
不难发现，本实施方式为与第一至第三实施方式中任一实施例相对应的系统实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。
值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (14)

1.一种电池管理系统，其特征在于，应用于储能电站，所述储能电站包括电连接的若干个电池组，且每个所述电池组包括电连接的若干个电池单元，所述电池管理系统包括：
若干个电芯监控单元CSC组，与若干个所述电池组一一对应，每个所述CSC组中的各CSC与一个所述电池组中的各所述电池单元一一对应连接；所述CSC用于获取电芯状态数据；
若干个辅助电池管理单元SBMU，与若干个所述CSC组一一对应，每个所述SBMU连接于一个所述CSC组中的各所述CSC；所述SBMU用于至少基于所述电芯状态数据对所述电池组进行控制，并产生所述电池组的上报数据；
主电池管理单元MBMU和绝缘监控模块IMM，所述MBMU连接于各所述SBMU且连接于所述IMM；所述IMM还连接于若干个所述电池组，并用于获取若干个所述电池组的绝缘参数值；所述MBMU用于根据所述电池组的上报数据和所述绝缘参数值，与至少一外接设备进行交互。
2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述MBMU与所述IMM之间通过通信隔离单元连接。
3.根据权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，所述通信隔离单元为CAN通信隔离单元。
4.根据权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，所述通信隔离单元包括隔离芯片以及为所述隔离芯片供电的隔离电源。
5.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统的各低压侧与所述电池组所在的高压侧之间均通过高压隔离单元连接，所述各低压侧至少包括所述CSC中的低压电路和所述IMM中的低压电路。
6.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述MBMU通过第一AC/DC隔离开关电源连接至交流电，所述SBMU通过第二AC/DC隔离开关电源连接至所述交流电，所述CSC由所述SBMU供电，所述IMM由所述MBMU供电。
7.根据权利要求6所述的电池管理系统，其特征在于，所述交流电通过不间断电源连接至所述第一AC/DC隔离开关电源和所述第二AC/DC隔离开关电源。
8.根据权利要求6所述的电池管理系统，其特征在于，所述第二AC/DC隔离开关电源与所述交流电之间连接有继电器，所述MBMU连接于所述继电器的控制端。
9.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述MBMU通过第一DC/DC隔离开关电源连接至所述电池组，所述SBMU通过第二DC/DC隔离开关电源连接至所述电池组，所述CSC由所述SBMU供电，所述IMM由所述MBMU供电。
10.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述SBMU还连接于所述电池组，并用于获取所述电池组的工作电流，并根据所述工作电流计算得到所述电池组的剩余电量；所述电池组的上报数据至少包括所述电池组的剩余电量。
11.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述绝缘参数值为绝缘电阻值，所述IMM采样得到若干个所述电池组的电压值，并根据所述电压值计算得到若干个所述电池组的所述绝缘电阻值。
12.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述MBMU用于对所述绝缘参数值进行分析，并得到若干个所述电池组的绝缘检测结果；若所述绝缘检测结果为存在绝缘故障，则所述MBMU对所述外接设备执行所述绝缘故障对应的交互措施。
13.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述IMM按照预设周期获取若干个所述电池组的绝缘参数值。
14.一种储能电站，其特征在于，包括：权利要求1至13中任一项所述的电池管理系统。
CN201810693878.6A 2018-06-29 2018-06-29 电池管理系统及储能电站 Pending CN110661042A (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810693878.6A CN110661042A (zh) 2018-06-29 2018-06-29 电池管理系统及储能电站
EP20204947.4A EP3793053B1 (en) 2018-06-29 2019-05-14 Energy storage power station
US16/411,390 US11095131B2 (en) 2018-06-29 2019-05-14 Battery management system and energy storage power station
EP19174405.1A EP3588728B1 (en) 2018-06-29 2019-05-14 Battery management system and energy storage power station

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810693878.6A CN110661042A (zh) 2018-06-29 2018-06-29 电池管理系统及储能电站

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110661042A true CN110661042A (zh) 2020-01-07

Family

ID=66542137

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810693878.6A Pending CN110661042A (zh) 2018-06-29 2018-06-29 电池管理系统及储能电站

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11095131B2 (zh)
EP (2) EP3588728B1 (zh)
CN (1) CN110661042A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113285130A (zh) * 2021-06-25 2021-08-20 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种可充电分散式控制电池系统及其工作方法
WO2022028434A1 (zh) * 2020-08-04 2022-02-10 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种具有电芯诊断功能的多支路电化学储能系统

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11594883B2 (en) * 2018-01-23 2023-02-28 Tdk Corporation Direct current power supplying system
MX2020009845A (es) 2018-03-22 2020-10-15 Tae Tech Inc Sistemas y metodos para gestion y control de potencia.
DE102019212479A1 (de) * 2019-08-21 2021-02-25 Robert Bosch Gmbh Batteriesystem für ein Elektrofahrzeug, Verfahren zum Betrieb eines Batteriesystems und Elektrofahrzeug
CN114013336B (zh) * 2021-10-31 2023-08-11 三一汽车起重机械有限公司 能量管理方法、装置及作业机械
US11777334B2 (en) * 2021-11-11 2023-10-03 Beta Air, Llc System for charging multiple power sources and monitoring diode currents for faults

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090066291A1 (en) * 2007-09-10 2009-03-12 Jenn-Yang Tien Distributed energy storage control system
CN101707265A (zh) * 2009-11-11 2010-05-12 惠州市亿能电子有限公司 适合混合动力汽车的新型电池管理系统
WO2013046978A1 (ja) * 2011-09-30 2013-04-04 株式会社日立製作所 蓄電システムおよび蓄電システムの活線挿抜方法
CN204333160U (zh) * 2015-01-27 2015-05-13 武汉力神动力电池系统科技有限公司 一种bms监测诊断系统
CN105579919A (zh) * 2013-09-24 2016-05-11 罗伯特·博世有限公司 用于自动识别蓄电池管理系统中的控制装置的方法
US9395417B2 (en) * 2013-08-19 2016-07-19 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack, apparatus including battery pack, and method of managing battery pack
CN106340687A (zh) * 2015-07-09 2017-01-18 马涅蒂-马瑞利公司 用于控制车辆电池组的电子控制装置和采用该装置的系统
CN106536260A (zh) * 2014-07-30 2017-03-22 罗伯特·博世有限公司 电池组系统及用于使所述电池组系统运行的方法
CN107147153A (zh) * 2016-03-01 2017-09-08 财团法人工业技术研究院 电池管理系统及应用其的电池系统
WO2017190703A1 (zh) * 2016-05-05 2017-11-09 东风农业装备（襄阳）有限公司 电动多功能移栽机及其应用
WO2018096969A1 (ja) * 2016-11-24 2018-05-31 日本電気株式会社 監視システム、サーバ、端末装置、監視方法、及び、記憶媒体

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10212493A1 (de) * 2002-03-21 2003-10-02 Ballard Power Systems Anordnung zur Isolationsüberwachung eines elektrisch von Massepotential einer Einrichtung isolierten Gleichstromnetzes
DE102011079291A1 (de) * 2011-07-18 2013-01-24 Sb Limotive Company Ltd. Batteriemanagementsystem und Verfahren zur Bestimmung der Ladezustände von Batteriezellen, Batterie und Kraftfahrzeug mit Batteriemanagementsystem
JP5673633B2 (ja) * 2012-06-01 2015-02-18 株式会社デンソー 車載充電制御装置
KR101631064B1 (ko) * 2012-08-06 2016-06-16 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩의 전압 측정 방법 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템
CN103389436B (zh) * 2013-07-24 2015-12-02 中达电通股份有限公司 直流供电系统的投切式绝缘监测方法及系统
CN105990857A (zh) 2015-01-29 2016-10-05 国家电网公司 一种磷酸铁锂电池的管理系统和soc标定方法
CN108288862A (zh) * 2017-01-10 2018-07-17 宁德时代新能源科技股份有限公司 储能电池管理系统、控制方法
CN108512262B (zh) * 2017-02-28 2020-06-26 宁德时代新能源科技股份有限公司 储能电池管理系统的均衡方法、装置、储能电池管理系统
CN206774638U (zh) 2017-05-18 2017-12-19 江苏中天科技软件技术有限公司 一种大型储能系统

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090066291A1 (en) * 2007-09-10 2009-03-12 Jenn-Yang Tien Distributed energy storage control system
CN101707265A (zh) * 2009-11-11 2010-05-12 惠州市亿能电子有限公司 适合混合动力汽车的新型电池管理系统
WO2013046978A1 (ja) * 2011-09-30 2013-04-04 株式会社日立製作所 蓄電システムおよび蓄電システムの活線挿抜方法
US9395417B2 (en) * 2013-08-19 2016-07-19 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack, apparatus including battery pack, and method of managing battery pack
CN105579919A (zh) * 2013-09-24 2016-05-11 罗伯特·博世有限公司 用于自动识别蓄电池管理系统中的控制装置的方法
CN106536260A (zh) * 2014-07-30 2017-03-22 罗伯特·博世有限公司 电池组系统及用于使所述电池组系统运行的方法
CN204333160U (zh) * 2015-01-27 2015-05-13 武汉力神动力电池系统科技有限公司 一种bms监测诊断系统
CN106340687A (zh) * 2015-07-09 2017-01-18 马涅蒂-马瑞利公司 用于控制车辆电池组的电子控制装置和采用该装置的系统
CN107147153A (zh) * 2016-03-01 2017-09-08 财团法人工业技术研究院 电池管理系统及应用其的电池系统
WO2017190703A1 (zh) * 2016-05-05 2017-11-09 东风农业装备（襄阳）有限公司 电动多功能移栽机及其应用
WO2018096969A1 (ja) * 2016-11-24 2018-05-31 日本電気株式会社 監視システム、サーバ、端末装置、監視方法、及び、記憶媒体

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022028434A1 (zh) * 2020-08-04 2022-02-10 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种具有电芯诊断功能的多支路电化学储能系统
CN113285130A (zh) * 2021-06-25 2021-08-20 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种可充电分散式控制电池系统及其工作方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3588728A1 (en) 2020-01-01
EP3793053B1 (en) 2021-09-29
EP3588728B1 (en) 2020-12-09
US20200006961A1 (en) 2020-01-02
US11095131B2 (en) 2021-08-17
EP3793053A1 (en) 2021-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110661042A (zh) 电池管理系统及储能电站
CN103165947B (zh) 蓄电装置及其维修方法
CN103427430B (zh) 一种混合储能系统在微网中的能量管理方法
CN102593884B (zh) 电池系统和包括其的能量存储系统
KR101623103B1 (ko) 적은 수의 절연소자를 사용하여 2차 보호 신호 및 진단 신호를 전송할 수 있는 배터리 관리 시스템
KR20130066283A (ko) 배터리 시스템의 시뮬레이션 장치
CN104184183A (zh) 电池管理系统和驱动该电池管理系统的方法
CN110011408B (zh) 一种移动应急电源系统及其工作方法
WO2022193165A1 (zh) 储能系统及电池管理系统的供电方法
CN104868523A (zh) 自主运转系统
CN106464006A (zh) 不间断供电电源装置
CN103532203A (zh) 一种电池组应用节点及矩阵电池管理系统与实现方法
KR20240058910A (ko) 리튬 파워 배터리의 포메이션 및 용량 그레이딩을 위한 직렬 검출 시스템
CN211089207U (zh) 一种并联充电模块及其应用的双混合型直流屏系统
CN109786866A (zh) 一种即插即用电池模块及电池储能系统
CN202050288U (zh) 分布式直流电源不间断供电系统
US20240030724A1 (en) Energy storage system, method for controlling energy storage system, and photovoltaic power generation system
CN207859973U (zh) 储能电池充放电系统
CN203299290U (zh) 一种基于混合储能的微电网技术验证平台装置
CN209389165U (zh) 一种即插即用电池模块及电池储能系统
CN202817886U (zh) 不间断电源
CN220492663U (zh) 一种电池单元、电池模块、电池簇和电池包
CN107453466B (zh) 一种直流电源系统及其控制方法
CN106300626B (zh) 一种ups的双电源系统、ups设备及其控制方法
CN213402553U (zh) 一种基于低压蓄电池组的电力系统模块化直流不间断电源

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200107

RJ01 Rejection of invention patent application after publication