CN111224417A - 一种基于监测采样模块主动控制的储能电池管理系统 - Google Patents

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CN111224417A CN201811412491.5A CN201811412491A CN111224417A CN 111224417 A CN111224417 A CN 111224417A CN 201811412491 A CN201811412491 A CN 201811412491A CN 111224417 A CN111224417 A CN 111224417A
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    • H02H7/18—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators

Abstract

本发明属于电化学蓄电池储能应用技术领域，具体涉及一种基于监测采样模块主动控制的储能电池管理系统，针对现有蓄电池储能管理系统BMS大多采用BMU模块实时采集电池的电压、电流、温度等参数并将参数传送给蓄电池组串管理模块BAMS，由BAMS进行计算、分析并与储能单元电池管理系统BMS交互信息，BMS根据预先设置的控制策略实施控制，处理过程时间过长，交互信息的管控过程时效性差，难以实现在秒级内对坏损电池突变的故障及时处理，难以防止恶性事故的发生；本发明采用监测模块直接判断和相应及控制异常电池并主动控制蓄电池组串直流路径的通断；实现毫秒级有效控制，能够有效防止由于电池突变发生的恶性事故；确保电池单体损伤时储能系统的安全。

Description

一种基于监测采样模块主动控制的储能电池管理系统
技术领域
本发明属于电化学蓄电池储能应用技术领域，具体涉及一种基于监测采样模块主动控制的储能电池管理系统。
背景技术
蓄电池储能系统是电动汽车新能源电力和智能电网及能源互联网的重要组成部分，特别是电化学蓄电池储能系统是由多个单元蓄电池单体连接组成的蓄电池组串进入储能变流器设备进行充放电，受控完成电力调节和充放电。由于各个蓄电池单体的本身物理及化学特性具有一定的差异，加上安装运行过程中环境温度的差别，使得蓄电池组串中的蓄电池产生电压、电量、温度上的不一致性，容易产生电池单体的过充过放以及使电池受到损伤，而受损伤的电池容易中大电流充放电过程中产生突变，在一两秒钟甚至更短时间就发生内短路、引起起火甚至燃爆的恶性事故，给蓄电池储能系统带来了安全隐患。
由此可见，对储能蓄电池运行的实时监测、充放电电流控制、蓄电池组串各蓄电池单体的温度、电压和电量等电池性能一致性管控以及损伤电池运行异常及参数突变的及时控制是储能系统安全、健康、高效运行的关键。对于大规模储能系统采用的蓄电池单体数量巨大，现有技术采取用于监测电池模块中的电池单体信息的电池模块管理单元BMU、电池簇管理单元BCMS、用于监测电池簇系统的BAMS及储能单元电池管理系统BMS，大多分为三个层级进行管控，特别是负责蓄电池模块单体电池监测采样的模块BMU负责蓄电池状态参数的实时监测及信号采集并通过上一级电池簇管理单元BCMS处理相应的电池组串及簇、模块及单体状态(电压、电压、电流、温度、SOC等)数据，并与储能电池管理系统BMS交互信息，由BMS对充放电过程进行安全管理，其问题是电池模块管理单元BMU只采集电池参数信号，在电池单体损伤后往往在秒级甚至是毫秒级就达到危险状态，而此时还需要逐级通过监测电池簇系统的BAMS计算、分析并报送BMS后进行调控，大大延迟了处理时间，使得异常电池的故障不能得到及时处理，增加了恶性事故发生的概率，给储能系统造成不可估量的风险。
发明内容
为了解决现有技术在储能系统蓄电池管理中的缺陷，防止电池储能系统发生恶性事故，本发明提出一种基于监测采样模块主动控制的储能电池管理系统，主要包括：储能单元系统蓄电池簇监控模块、蓄电池组串直流汇流柜、储能变流器PCS、储能单元蓄电池管理系统、组串电流监测信号采集线、组串直流通断电控开关驱动电力线、组串直流通断电控开关电路、组串直流电力路径保护熔断器、电池监测电路直流通断电控开关驱动电力线、蓄电池组串电流传感器、电池监测数据通信线、储能单元系统通信线路、第1蓄电池监测及直控模块、第1串接电池模块PACK的第1节电池、第1串接电池模块PACK的第2节电池、第1串接电池模块PACK的第N节电池、第1串接电池模块PACK的第1采样信号线束、第1串接电池模块PACK的第2采样信号线束、第1串接电池模块PACK的第N采样信号线束、第1串接电池模块PACK的第N+1采样信号线束、第2蓄电池监测及直控模块、第2串接电池模块PACK的第1节电池、第2串接电池模块PACK的第2节电池、第2串接电池模块PACK的第N节电池、第2串接电池模块PACK的第1采样信号线束、第2串接电池模块PACK的第2采样信号线束、第2串接电池模块PACK的第N采样信号线束、第2串接电池模块PACK的第N+1采样信号线束、第M蓄电池监测及直控模块、第M串接电池模块PACK的第1节电池、第M串接电池模块PACK的第2节电池、第M串接电池模块PACK的第N节电池、第M串接电池模块PACK的第1采样信号线束、第M串接电池模块PACK的第2采样信号线束、第M串接电池模块PACK的第N采样信号线束、第M串接电池模块PACK的第N+1采样信号线束，其中：
第1串接电池模块PACK的第1节电池、第1串接电池模块PACK的第2节电池、第1串接电池模块PACK的第N节电池中的各蓄电池单体中相邻两个蓄电池单体的正极与负极相连接，构成第1串接电池模块PACK；
第2串接电池模块PACK的第1节电池、第2串接电池模块PACK的第2节电池、第2串接电池模块PACK的第N节电池中的各蓄电池单体中相邻两个蓄电池单体的正极与负极相连接，构成第2串接电池模块PACK；
第M串接电池模块PACK的第1节电池、第M串接电池模块PACK的第2节电池、第M串接电池模块PACK的第N节电池中的各蓄电池单体中相邻两个蓄电池单体的正极与负极相连接，构成第M串接电池模块PACK；
第1蓄电池监测及直控模块分别顺次通过第1串接电池模块PACK的第1采样信号线束、第1串接电池模块PACK的第2采样信号线束、第1串接电池模块PACK的第N采样信号线束、第1串接电池模块PACK的第N+1采样信号线束连接第1串接电池模块PACK的相应第1串接电池模块PACK的第1节电池、第1串接电池模块PACK的第2节电池、第1串接电池模块PACK的第N节电池的正负极连接点，使得每一个电池的正极和负极均连接相应不同的温度及电压采样信号线束，构成第1蓄电池监测及直控模块实时监测第1串接电池模块PACK中全电池单体的信息链路；
第2蓄电池监测及直控模块分别顺次通过第2串接电池模块PACK的第1采样信号线束、第2串接电池模块PACK的第2采样信号线束、第2串接电池模块PACK的第N采样信号线束、第2串接电池模块PACK的第N+1采样信号线束连接第2串接电池模块PACK的相应第2串接电池模块PACK的第1节电池、第2串接电池模块PACK的第2节电池、第2串接电池模块PACK的第N节电池的正负极连接点，使得每一个电池的正极和负极均连接相应不同的温度及电压采样信号线束，构成第2蓄电池监测及直控模块实时监测第2串接电池模块PACK中全电池单体的信息链路；
第M蓄电池监测及直控模块分别顺次通过第M串接电池模块PACK的第1采样信号线束、第M串接电池模块PACK的第2采样信号线束、第M串接电池模块PACK的第N采样信号线束、第M串接电池模块PACK的第N+1采样信号线束连接第M串接电池模块PACK的相应第M串接电池模块PACK的第1节电池、第M串接电池模块PACK的第2节电池、第M串接电池模块PACK的第N节电池的正负极连接点，使得每一个电池的正极和负极均连接相应不同的温度及电压采样信号线束，构成第M蓄电池监测及直控模块实时监测第M串接电池模块PACK中全电池单体的信息链路；
由第1串接电池模块PACK、第2串接电池模块PACK、第M串接电池模块PACK各串接电池模块PACK的相邻两个串接电池模块PACK的正极与负极相连接，构成储能蓄电池组串；
由储能蓄电池组串的正极顺次连接组串直流电力路径保护熔断器、组串直流通断电控开关电路、蓄电池组串直流汇流柜的直流母线正极端子，同时储能蓄电池组串的负极接入蓄电池组串直流汇流柜的直流母线负极端子，再由蓄电池组串直流汇流柜直流正极和负极分别连接储能变流器PCS的直流正极和负极端子，构成蓄电池储能单元及充放电的电力路径；
第1蓄电池监测及直控模块、第2蓄电池监测及直控模块、第M蓄电池监测及直控模块分别通过电池监测电路直流通断电控开关驱动电力线连接组串直流通断电控开关驱动电力线，由组串直流通断电控开关驱动电力线连接组串直流通断电控开关电路，构成蓄电池监测及直控模块直接驱动控制组串直流通断电控开关电路断开的控制路径；
储能单元系统蓄电池簇监控模块通过组串电流监测信号采集线及蓄电池组串电流传感器接入储能蓄电池组串的直流电力线，构成储能蓄电池组串实时电流监测信息链路；
储能单元系统蓄电池簇监控模块通过组串直流通断电控开关驱动电力线连接组串直流通断电控开关电路，构成储能单元系统蓄电池簇监控模块控制驱动组串直流通断电控开关电路断开与闭合的控制路径；
储能单元系统蓄电池簇监控模块通过电池监测数据通信线分别连接第1蓄电池监测及直控模块、第2蓄电池监测及直控模块、第M蓄电池监测及直控模块，并通过第1蓄电池监测及直控模块、第2蓄电池监测及直控模块、第M蓄电池监测及直控模块构成储能单元系统蓄电池簇监控模块对储能蓄电池组串的各电池单体进行实时监测及管控的信息链路；
储能单元蓄电池管理系统通过储能单元系统通信线路分别连接储能单元系统蓄电池簇监控模块、蓄电池组串直流汇流柜、储能变流器PCS，构成储能单元蓄电池管控的监测与控制链路；
一种基于监测采样模块主动控制的储能电池管理系统的运行控制方法为：
监测采样模块主动控制的储能电池管理系统上电自检异常时，报警；
正常时，第1蓄电池监测及直控模块、第2蓄电池监测及直控模块、第M蓄电池监测及直控模块实时监测储能蓄电池组串的各电池单体温度、电压参数，并且每一次对每一个电池单体的采样同时判别相应参数是否异常：
若异常，则由相应的蓄电池监测及直控模块通过电池监测电路直流通断电控开关驱动电力线及组串直流通断电控开关驱动电力线直接驱动控制组串直流通断电控开关电路断开，实现蓄电池组串的毫秒级快速保护控制，同时发出报警信息；
若电池单体没有异常参数正常，则第1蓄电池监测及直控模块、第2蓄电池监测及直控模块、第M蓄电池监测及直控模块将实时监测采样信息数据通过电池监测数据通信线传送给储能单元系统蓄电池簇监控模块，同时由储能单元系统蓄电池簇监控模块通过组串电流监测信号采集线及蓄电池组串电流传感器实时同步采集储能蓄电池组串的直流电力线电流参数信息及监测绝缘参数，并计算电池单体及蓄电池组串的SOC和SOH参数以及分析判别本储能蓄电池组串是否有异常：
若本储能蓄电池组串是有异常，则由储能单元系统蓄电池簇监控模块通过组串直流通断电控开关驱动电力线控制驱动组串直流通断电控开关电路断开并报警；同时储能单元系统蓄电池簇监控模块进行实时监测并在异常消失后控制驱动组串直流通断电控开关电路闭合，由此还可以实现组串均衡调节；
若本储能蓄电池组串正常，则由储能单元系统蓄电池簇监控模块通过储能单元系统通信线路与储能单元蓄电池管理系统交互数据信息，由储能单元蓄电池管理系统根据电压、温度、SOC、SOH并按照预置以及上位机发来的管控策略生成充放电及相应调控指令；
储能单元蓄电池管理系统通过储能单元系统通信线路将相应指令分别发送给储能单元系统蓄电池簇监控模块、蓄电池组串直流汇流柜、储能变流器PCS，实现相应控制与调节。
所述一种基于监测采样模块主动控制的储能电池管理系统，其蓄电池监测及直控模块的特征是：主要由蓄电池监测及直控模块总线、嵌入式控制器、数据存储电路、嵌入式程序模块、电源电路、电控开关驱动电路、电压采样保护电路及端子排、电压采样处理电路、温度采样保护电路及端子排、温度采样处理电路、通信及接口电路、时钟电路组成，其中：嵌入式控制器通过蓄电池监测及直控模块总线分别连接数据存储电路、嵌入式程序模块、电源电路、电控开关驱动电路、电压采样保护电路及端子排、电压采样处理电路、温度采样保护电路及端子排、温度采样处理电路、通信及接口电路、时钟电路，构成蓄电池监测及直控模块的运行通信与控制链路。
所述一种基于监测采样模块主动控制的储能电池管理系统，其储能单元系统蓄电池簇监控模块的特征是：主要由簇监控嵌入式控制器、数据存储电路、嵌入式监控程序模块、电源电路、储能单元系统蓄电池簇监控模块总线、通信管理电路、监测采样模块通信接口、储能单元管控系统通信接口、组串直流通断电控开关继电器驱动电路、直流电流采样电路、时钟电路组成，其中：簇监控嵌入式控制器通过储能单元系统蓄电池簇监控模块总线分别连接数据存储电路、嵌入式监控程序模块、电源电路、通信管理电路、组串直流通断电控开关继电器驱动电路、直流电流采样电路、时钟电路并由通信管理电路分别连接监测采样模块通信接口、储能单元管控系统通信接口，构成储能单元系统蓄电池簇监控模块的运行通信与控制链路。
所述一种基于监测采样模块主动控制的储能电池管理系统，其储能单元蓄电池管理系统的特征是：主要由嵌入式管控系统控制器、数据存储电路、嵌入式管控程序模块、电源电路、管控系统模块总线、通信管理电路、对时电路、操控及显示驱动电路、时钟电路组成，其中：嵌入式管控系统控制器通过管控系统模块总线分别连接数据存储电路、嵌入式管控程序模块、电源电路、通信管理电路、对时电路、操控及显示驱动电路、时钟电路，构成单元蓄电池管理系统的运行通信与控制链路。
本发明一种基于监测采样模块主动控制的储能电池管理系统，针对现有蓄电池储能管理系统BMS大多采用BMU模块通过信号采集线束监测及实时采集电池的电压、电流、温度等参数并将参数通过通信总线传送给蓄电池组串管理模块BAMS，由BAMS进行计算、分析并与储能单元电池管理系统BMS交互信息，BMS根据预先设置的控制策略实施控制，处理过程时间过长，同时分析、记录、操控界面模块显示以及与上位机监控系统交互信息的管控过程时效性差，难以实现在秒级内对坏损电池突变的故障及时相应和处理，难以防止恶性事故的发生；为了克服现有技术的缺陷，本发明采用监测模块直接判断和相应及控制异常电池并主动控制蓄电池组串直流路径的通断；实现毫秒级有效控制，能够有效防止由于电池突变发生的恶性事故；确保电池单体损伤时储能系统的安全。
附图说明
图1为一种基于监测采样模块主动控制的储能电池管理系统的构成及原理示意图。
图2为蓄电池监测及直控模块的构成及原理示意图。
图3为储能单元系统蓄电池簇监控模块的构成及原理示意图。
图4为储能单元蓄电池管理系统的构成及原理示意图。
具体实施方式
作为实施例子，结合附图对一种快速响应的储能蓄电池BMS系统给予说明，但是，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明的技术与方案不限于本实施例子给出的内容。
如图1所示，一种基于监测采样模块主动控制的储能电池管理系统，主要包括：储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)、蓄电池组串直流汇流柜(2)、储能变流器PCS(3)、储能单元蓄电池管理系统(4)、组串电流监测信号采集线(5)、组串直流通断继电器电控开关驱动电力线(6)、组串直流通断继电器电控开关电路(7)、组串直流电力路径保护熔断器(8)、电池监测电路直流通断继电器电控开关驱动电力线(9)、蓄电池组串电流传感器(31)、电池监测数据通信线(32)、储能单元系统通信线路(33)、第1蓄电池监测及直控模块(10)、第1串接电池模块PACK的第1节电池(111)、第1串接电池模块PACK的第2节电池(112)、第1串接电池模块PACK的第N节电池(11N)、第1串接电池模块PACK的第1采样信号线束(121)、第1串接电池模块PACK的第2采样信号线束(122)、第1串接电池模块PACK的第N采样信号线束(12N)、第1串接电池模块PACK的第N+1采样信号线束(12N+1)、第2蓄电池监测及直控模块(20)、第2串接电池模块PACK的第1节电池(211)、第2串接电池模块PACK的第2节电池(212)、第2串接电池模块PACK的第N节电池(21N)、第2串接电池模块PACK的第1采样信号线束(221)、第2串接电池模块PACK的第2采样信号线束(222)、第2串接电池模块PACK的第N采样信号线束(22N)、第2串接电池模块PACK的第N+1采样信号线束(22N+1)、第M蓄电池监测及直控模块(M0)、第M串接电池模块PACK的第1节电池(M11)、第M串接电池模块PACK的第2节电池(M12)、第M串接电池模块PACK的第N节电池(M1N)、第M串接电池模块PACK的第1采样信号线束(M21)、第M串接电池模块PACK的第2采样信号线束(M22)、第M串接电池模块PACK的第N采样信号线束(M2N)、第M串接电池模块PACK的第N+1采样信号线束(M2N+1)，其中：
第1串接电池模块PACK的第1节电池(111)、第1串接电池模块PACK的第2节电池(112)、第1串接电池模块PACK的第N节电池(11N)中的各蓄电池单体中相邻两个蓄电池单体的正极与负极相连接，构成第1串接电池模块PACK；
第2串接电池模块PACK的第1节电池(211)、第2串接电池模块PACK的第2节电池(212)、第2串接电池模块PACK的第N节电池(21N)中的各蓄电池单体中相邻两个蓄电池单体的正极与负极相连接，构成第2串接电池模块PACK；
第M串接电池模块PACK的第1节电池(M11)、第M串接电池模块PACK的第2节电池(M12)、第M串接电池模块PACK的第N节电池(M1N)中的各蓄电池单体中相邻两个蓄电池单体的正极与负极相连接，构成第M串接电池模块PACK；
第1蓄电池监测及直控模块(10)分别顺次通过第1串接电池模块PACK的第1采样信号线束(121)、第1串接电池模块PACK的第2采样信号线束(122)、第1串接电池模块PACK的第N采样信号线束(12N)、第1串接电池模块PACK的第N+1采样信号线束(12N+1)连接第1串接电池模块PACK的相应第1串接电池模块PACK的第1节电池(111)、第1串接电池模块PACK的第2节电池(112)、第1串接电池模块PACK的第N节电池(11N)的正负极连接点，使得每一个电池的正极和负极均连接相应不同的温度及电压采样信号线束，构成第1蓄电池监测及直控模块(10)实时监测第1串接电池模块PACK中全电池单体的信息链路；
第2蓄电池监测及直控模块(20)分别顺次通过第2串接电池模块PACK的第1采样信号线束(221)、第2串接电池模块PACK的第2采样信号线束(222)、第2串接电池模块PACK的第N采样信号线束(22N)、第2串接电池模块PACK的第N+1采样信号线束(22N+1)连接第2串接电池模块PACK的相应第2串接电池模块PACK的第1节电池(211)、第2串接电池模块PACK的第2节电池(212)、第2串接电池模块PACK的第N节电池(21N)的正负极连接点，使得每一个电池的正极和负极均连接相应不同的温度及电压采样信号线束，构成第2蓄电池监测及直控模块(20)实时监测第2串接电池模块PACK中全电池单体的信息链路；
第M蓄电池监测及直控模块(M0)分别顺次通过第M串接电池模块PACK的第1采样信号线束(M21)、第M串接电池模块PACK的第2采样信号线束(M22)、第M串接电池模块PACK的第N采样信号线束(M2N)、第M串接电池模块PACK的第N+1采样信号线束(M2N+1)连接第M串接电池模块PACK的相应第M串接电池模块PACK的第1节电池(M11)、第M串接电池模块PACK的第2节电池(M12)、第M串接电池模块PACK的第N节电池(M1N)的正负极连接点，使得每一个电池的正极和负极均连接相应不同的温度及电压采样信号线束，构成第M蓄电池监测及直控模块(M0)实时监测第M串接电池模块PACK中全电池单体的信息链路；
由第1串接电池模块PACK、第2串接电池模块PACK、第M串接电池模块PACK各串接电池模块PACK的相邻两个串接电池模块PACK的正极与负极相连接，构成储能蓄电池组串；
由储能蓄电池组串的正极顺次连接组串直流电力路径保护熔断器(8)、组串直流通断继电器电控开关电路(7)、蓄电池组串直流汇流柜(2)的直流母线正极端子，同时储能蓄电池组串的负极接入蓄电池组串直流汇流柜(2)的直流母线负极端子，再由蓄电池组串直流汇流柜(2)直流正极和负极分别连接储能变流器PCS(3)的直流正极和负极端子，构成蓄电池储能单元及充放电的电力路径；
第1蓄电池监测及直控模块(10)、第2蓄电池监测及直控模块(20)、第M蓄电池监测及直控模块(M0)分别通过电池监测电路直流通断继电器电控开关驱动电力线(9)连接组串直流通断继电器电控开关驱动电力线(6)，由组串直流通断继电器电控开关驱动电力线(6)连接组串直流通断继电器电控开关电路(7)，构成蓄电池监测及直控模块直接驱动控制组串直流通断继电器电控开关电路(7)断开的控制路径；
储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)通过组串电流监测信号采集线(5)及蓄电池组串电流传感器(31)接入储能蓄电池组串的直流电力线，构成储能蓄电池组串实时电流监测信息链路；
储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)通过组串直流通断继电器电控开关驱动电力线(6)连接组串直流通断继电器电控开关电路(7)，构成储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)控制驱动组串直流通断继电器电控开关电路(7)断开与闭合的控制路径；
储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)通过电池监测数据通信线(32)分别连接第1蓄电池监测及直控模块(10)、第2蓄电池监测及直控模块(20)、第M蓄电池监测及直控模块(M0)，并通过第1蓄电池监测及直控模块(10)、第2蓄电池监测及直控模块(20)、第M蓄电池监测及直控模块(M0)构成储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)对储能蓄电池组串的各电池单体进行实时监测及管控的信息链路；
储能单元蓄电池管理系统(4)通过储能单元系统通信线路(33)分别连接储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)、蓄电池组串直流汇流柜(2)、储能变流器PCS(3)，构成储能单元蓄电池管控的监测与控制链路；
一种基于监测采样模块主动控制的储能电池管理系统的运行控制方法为：
监测采样模块主动控制的储能电池管理系统上电自检异常时，报警；
正常时，第1蓄电池监测及直控模块(10)、第2蓄电池监测及直控模块(20)、第M蓄电池监测及直控模块(M0)实时监测储能蓄电池组串的各电池单体温度、电压参数，并且每一次对每一个电池单体的采样同时判别相应参数是否异常：
若异常，则由相应的蓄电池监测及直控模块通过电池监测电路直流通断继电器电控开关驱动电力线(9)及组串直流通断继电器电控开关驱动电力线(6)直接驱动控制组串直流通断继电器电控开关电路(7)断开，实现蓄电池组串的毫秒级快速保护控制，同时发出报警信息；
若电池单体没有异常参数正常，则第1蓄电池监测及直控模块(10)、第2蓄电池监测及直控模块(20)、第M蓄电池监测及直控模块(M0)将实时监测采样信息数据通过电池监测数据通信线(32)传送给储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)，同时由储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)通过组串电流监测信号采集线(5)及蓄电池组串电流传感器(31)实时同步采集储能蓄电池组串的直流电力线电流参数信息及监测绝缘参数，并计算电池单体及蓄电池组串的SOC和SOH参数以及分析判别本储能蓄电池组串是否有异常：
若本储能蓄电池组串是有异常，则由储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)通过组串直流通断继电器电控开关驱动电力线(6)控制驱动组串直流通断继电器电控开关电路(7)断开并报警；同时储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)进行实时监测并在异常消失后控制驱动组串直流通断继电器电控开关电路(7)闭合，由此还可以实现组串均衡调节；
若本储能蓄电池组串正常，则由储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)通过储能单元系统通信线路(33)与储能单元蓄电池管理系统(4)交互数据信息，由储能单元蓄电池管理系统(4)根据电压、温度、SOC、SOH并按照预置以及上位机发来的管控策略生成充放电及相应调控指令；
储能单元蓄电池管理系统(4)通过储能单元系统通信线路(33)将相应指令分别发送给储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)、蓄电池组串直流汇流柜(2)、储能变流器PCS(3)，实现相应控制与调节。
图2所示，一种基于监测采样模块主动控制的储能电池管理系统，其蓄电池监测及直控模块的特征是：主要由蓄电池监测及直控模块总线(2020)、嵌入式控制器(2021)、数据存储电路(2022)、嵌入式程序模块(2023)、电源电路(2024)、电控开关驱动电路(2025)、电压采样保护电路及端子排(2026)、电压采样处理电路(2027)、温度采样保护电路及端子排(2028)、温度采样处理电路(2029)、通信及接口电路(2030)、时钟电路(2031)组成，其中：嵌入式控制器(2021)通过蓄电池监测及直控模块总线(2020)分别连接数据存储电路(2022)、嵌入式程序模块(2023)、电源电路(2024)、电控开关驱动电路(2025)、电压采样保护电路及端子排(2026)、电压采样处理电路(2027)、温度采样保护电路及端子排(2028)、温度采样处理电路(2029)、通信及接口电路(2030)、时钟电路(2031)，构成蓄电池监测及直控模块的运行通信与控制链路。
图3所示，一种基于监测采样模块主动控制的储能电池管理系统，其储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)的特征是：主要由簇监控嵌入式控制器(1121)、数据存储电路(1122)、嵌入式监控程序模块(1123)、电源电路(1124)、储能单元系统蓄电池簇监控模块总线(1125)、通信管理电路(1126)、监测采样模块通信接口(1127)、储能单元管控系统通信接口(1128)、组串直流通断继电器电控开关驱动电路(1129)、直流电流采样电路(1130)、时钟电路(1131)组成，其中：簇监控嵌入式控制器(1121)通过储能单元系统蓄电池簇监控模块总线(1125)分别连接数据存储电路(1122)、嵌入式监控程序模块(1123)、电源电路(1124)、通信管理电路(1126)、组串直流通断继电器电控开关驱动电路(1129)、直流电流采样电路(1130)、时钟电路(1131)并由通信管理电路(1126)分别连接监测采样模块通信接口(1127)、储能单元管控系统通信接口(1128)，构成储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)的运行通信与控制链路。
图4所示，一种基于监测采样模块主动控制的储能电池管理系统，其储能单元蓄电池管理系统(4)的特征是：主要由嵌入式管控系统控制器(3121)、数据存储电路(3122)、嵌入式管控程序模块(3123)、电源电路(3124)、管控系统模块总线(3125)、通信管理电路(3126)、对时电路(3127)、操控及显示驱动电路(3128)、时钟电路(3129)组成，其中：嵌入式管控系统控制器(3121)通过管控系统模块总线(3125)分别连接数据存储电路(3122)、嵌入式管控程序模块(3123)、电源电路(3124)、通信管理电路(3126)、对时电路(3127)、操控及显示驱动电路(3128)、时钟电路(3129)，构成单元蓄电池管理系统(4)的运行通信与控制链路。
本发明一种基于监测采样模块主动控制的储能电池管理系统，针对现有蓄电池储能管理系统BMS大多采用BMU模块通过信号采集线束监测及实时采集电池的电压、电流、温度等参数并将参数通过通信总线传送给蓄电池组串管理模块BAMS，由BAMS进行计算、分析并与储能单元电池管理系统BMS交互信息，BMS根据预先设置的控制策略实施控制，处理过程时间过长，同时分析、记录、操控界面模块显示以及与上位机监控系统交互信息的管控过程实时性差，难以实现在秒级内对坏损电池突变的故障及时相应和处理，难以防止恶性事故的发生；为了克服现有技术的缺陷，本发明采用监测模块直接判断和相应及控制异常电池并主动控制蓄电池组串直流路径的通断；实现毫秒级有效控制，能够有效防止由于电池突变发生的恶性事故；确保电池单体损伤时储能系统的安全。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种基于监测采样模块主动控制的储能电池管理系统，主要包括：储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)、蓄电池组串直流汇流柜(2)、储能变流器PCS(3)、储能单元蓄电池管理系统(4)、组串电流监测信号采集线(5)、组串直流通断电控开关驱动电力线(6)、组串直流通断电控开关电路(7)、组串直流电力路径保护熔断器(8)、电池监测电路直流通断电控开关驱动电力线(9)、蓄电池组串电流传感器(31)、电池监测数据通信线(32)、储能单元系统通信线路(33)、第1蓄电池监测及直控模块(10)、第1串接电池模块PACK的第1节电池(111)、第1串接电池模块PACK的第2节电池(112)、第1串接电池模块PACK的第N节电池(11N)、第1串接电池模块PACK的第1采样信号线束(121)、第1串接电池模块PACK的第2采样信号线束(122)、第1串接电池模块PACK的第N采样信号线束(12N)、第1串接电池模块PACK的第N+1采样信号线束(12N+1)、第2蓄电池监测及直控模块(20)、第2串接电池模块PACK的第1节电池(211)、第2串接电池模块PACK的第2节电池(212)、第2串接电池模块PACK的第N节电池(21N)、第2串接电池模块PACK的第1采样信号线束(221)、第2串接电池模块PACK的第2采样信号线束(222)、第2串接电池模块PACK的第N采样信号线束(22N)、第2串接电池模块PACK的第N+1采样信号线束(22N+1)、第M蓄电池监测及直控模块(M0)、第M串接电池模块PACK的第1节电池(M11)、第M串接电池模块PACK的第2节电池(M12)、第M串接电池模块PACK的第N节电池(M1N)、第M串接电池模块PACK的第1采样信号线束(M21)、第M串接电池模块PACK的第2采样信号线束(M22)、第M串接电池模块PACK的第N采样信号线束(M2N)、第M串接电池模块PACK的第N+1采样信号线束(M2N+1)，其中：
第1串接电池模块PACK的第1节电池(111)、第1串接电池模块PACK的第2节电池(112)、第1串接电池模块PACK的第N节电池(11N)中的各蓄电池单体中相邻两个蓄电池单体的正极与负极相连接，构成第1串接电池模块PACK；
第2串接电池模块PACK的第1节电池(211)、第2串接电池模块PACK的第2节电池(212)、第2串接电池模块PACK的第N节电池(21N)中的各蓄电池单体中相邻两个蓄电池单体的正极与负极相连接，构成第2串接电池模块PACK；
第M串接电池模块PACK的第1节电池(M11)、第M串接电池模块PACK的第2节电池(M12)、第M串接电池模块PACK的第N节电池(M1N)中的各蓄电池单体中相邻两个蓄电池单体的正极与负极相连接，构成第M串接电池模块PACK；
第1蓄电池监测及直控模块(10)分别顺次通过第1串接电池模块PACK的第1采样信号线束(121)、第1串接电池模块PACK的第2采样信号线束(122)、第1串接电池模块PACK的第N采样信号线束(12N)、第1串接电池模块PACK的第N+1采样信号线束(12N+1)连接第1串接电池模块PACK的相应第1串接电池模块PACK的第1节电池(111)、第1串接电池模块PACK的第2节电池(112)、第1串接电池模块PACK的第N节电池(11N)的正负极连接点，使得每一个电池的正极和负极均连接相应不同的温度及电压采样信号线束，构成第1蓄电池监测及直控模块(10)实时监测第1串接电池模块PACK中全电池单体的信息链路；
第2蓄电池监测及直控模块(20)分别顺次通过第2串接电池模块PACK的第1采样信号线束(221)、第2串接电池模块PACK的第2采样信号线束(222)、第2串接电池模块PACK的第N采样信号线束(22N)、第2串接电池模块PACK的第N+1采样信号线束(22N+1)连接第2串接电池模块PACK的相应第2串接电池模块PACK的第1节电池(211)、第2串接电池模块PACK的第2节电池(212)、第2串接电池模块PACK的第N节电池(21N)的正负极连接点，使得每一个电池的正极和负极均连接相应不同的温度及电压采样信号线束，构成第2蓄电池监测及直控模块(20)实时监测第2串接电池模块PACK中全电池单体的信息链路；
第M蓄电池监测及直控模块(M0)分别顺次通过第M串接电池模块PACK的第1采样信号线束(M21)、第M串接电池模块PACK的第2采样信号线束(M22)、第M串接电池模块PACK的第N采样信号线束(M2N)、第M串接电池模块PACK的第N+1采样信号线束(M2N+1)连接第M串接电池模块PACK的相应第M串接电池模块PACK的第1节电池(M11)、第M串接电池模块PACK的第2节电池(M12)、第M串接电池模块PACK的第N节电池(M1N)的正负极连接点，使得每一个电池的正极和负极均连接相应不同的温度及电压采样信号线束，构成第M蓄电池监测及直控模块(M0)实时监测第M串接电池模块PACK中全电池单体的信息链路；
由第1串接电池模块PACK、第2串接电池模块PACK、第M串接电池模块PACK各串接电池模块PACK的相邻两个串接电池模块PACK的正极与负极相连接，构成储能蓄电池组串；
由储能蓄电池组串的正极顺次连接组串直流电力路径保护熔断器(8)、组串直流通断电控开关电路(7)、蓄电池组串直流汇流柜(2)的直流母线正极端子，同时储能蓄电池组串的负极接入蓄电池组串直流汇流柜(2)的直流母线负极端子，再由蓄电池组串直流汇流柜(2)直流正极和负极分别连接储能变流器PCS(3)的直流正极和负极端子，构成蓄电池储能单元及充放电的电力路径；
第1蓄电池监测及直控模块(10)、第2蓄电池监测及直控模块(20)、第M蓄电池监测及直控模块(M0)分别通过电池监测电路直流通断电控开关驱动电力线(9)连接组串直流通断电控开关驱动电力线(6)，由组串直流通断电控开关驱动电力线(6)连接组串直流通断电控开关电路(7)，构成蓄电池监测及直控模块直接驱动控制组串直流通断电控开关电路(7)断开的控制路径；
储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)通过组串电流监测信号采集线(5)及蓄电池组串电流传感器(31)接入储能蓄电池组串的直流电力线，构成储能蓄电池组串实时电流监测信息链路；
储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)通过组串直流通断电控开关驱动电力线(6)连接组串直流通断电控开关电路(7)，构成储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)控制驱动组串直流通断电控开关电路(7)断开与闭合的控制路径；
储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)通过电池监测数据通信线(32)分别连接第1蓄电池监测及直控模块(10)、第2蓄电池监测及直控模块(20)、第M蓄电池监测及直控模块(M0)，并通过第1蓄电池监测及直控模块(10)、第2蓄电池监测及直控模块(20)、第M蓄电池监测及直控模块(M0)构成储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)对储能蓄电池组串的各电池单体进行实时监测及管控的信息链路；
储能单元蓄电池管理系统(4)通过储能单元系统通信线路(33)分别连接储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)、蓄电池组串直流汇流柜(2)、储能变流器PCS(3)，构成储能单元蓄电池管控的监测与控制链路；
一种基于监测采样模块主动控制的储能电池管理系统的运行控制方法为：
监测采样模块主动控制的储能电池管理系统上电自检异常时，报警；
正常时，第1蓄电池监测及直控模块(10)、第2蓄电池监测及直控模块(20)、第M蓄电池监测及直控模块(M0)实时监测储能蓄电池组串的各电池单体温度、电压参数，并且每一次对每一个电池单体的采样同时判别相应参数是否异常：
若异常，则由相应的蓄电池监测及直控模块通过电池监测电路直流通断电控开关驱动电力线(9)及组串直流通断电控开关驱动电力线(6)直接驱动控制组串直流通断电控开关电路(7)断开，实现蓄电池组串的毫秒级快速保护控制，同时发出报警信息；
若电池单体没有异常参数正常，则第1蓄电池监测及直控模块(10)、第2蓄电池监测及直控模块(20)、第M蓄电池监测及直控模块(M0)将实时监测采样信息数据通过电池监测数据通信线(32)传送给储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)，同时由储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)通过组串电流监测信号采集线(5)及蓄电池组串电流传感器(31)实时同步采集储能蓄电池组串的直流电力线电流参数信息及监测绝缘参数，并计算电池单体及蓄电池组串的SOC和SOH参数以及分析判别本储能蓄电池组串是否有异常：
若本储能蓄电池组串是有异常，则由储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)通过组串直流通断电控开关驱动电力线(6)控制驱动组串直流通断电控开关电路(7)断开并报警；同时储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)进行实时监测并在异常消失后控制驱动组串直流通断电控开关电路(7)闭合，由此还可以实现组串均衡调节；
若本储能蓄电池组串正常，则由储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)通过储能单元系统通信线路(33)与储能单元蓄电池管理系统(4)交互数据信息，由储能单元蓄电池管理系统(4)根据电压、温度、SOC、SOH并按照预置以及上位机发来的管控策略生成充放电及相应调控指令；
储能单元蓄电池管理系统(4)通过储能单元系统通信线路(33)将相应指令分别发送给储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)、蓄电池组串直流汇流柜(2)、储能变流器PCS(3)，实现相应控制与调节。
2.根据权利要求1所述一种基于监测采样模块主动控制的储能电池管理系统，其蓄电池监测及直控模块的特征是：主要由蓄电池监测及直控模块总线(2020)、嵌入式控制器(2021)、数据存储电路(2022)、嵌入式程序模块(2023)、电源电路(2024)、电控开关驱动电路(2025)、电压采样保护电路及端子排(2026)、电压采样处理电路(2027)、温度采样保护电路及端子排(2028)、温度采样处理电路(2029)、通信及接口电路(2030)、时钟电路(2031)组成，其中：嵌入式控制器(2021)通过蓄电池监测及直控模块总线(2020)分别连接数据存储电路(2022)、嵌入式程序模块(2023)、电源电路(2024)、电控开关驱动电路(2025)、电压采样保护电路及端子排(2026)、电压采样处理电路(2027)、温度采样保护电路及端子排(2028)、温度采样处理电路(2029)、通信及接口电路(2030)、时钟电路(2031)，构成蓄电池监测及直控模块的运行通信与控制链路。
3.根据权利要求1所述一种基于监测采样模块主动控制的储能电池管理系统，其储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)的特征是：主要由簇监控嵌入式控制器(1121)、数据存储电路(1122)、嵌入式监控程序模块(1123)、电源电路(1124)、储能单元系统蓄电池簇监控模块总线(1125)、通信管理电路(1126)、监测采样模块通信接口(1127)、储能单元管控系统通信接口(1128)、组串直流通断电控开关继电器驱动电路(1129)、直流电流采样电路(1130)、时钟电路(1131)组成，其中：簇监控嵌入式控制器(1121)通过储能单元系统蓄电池簇监控模块总线(1125)分别连接数据存储电路(1122)、嵌入式监控程序模块(1123)、电源电路(1124)、通信管理电路(1126)、组串直流通断电控开关继电器驱动电路(1129)、直流电流采样电路(1130)、时钟电路(1131)并由通信管理电路(1126)分别连接监测采样模块通信接口(1127)、储能单元管控系统通信接口(1128)，构成储能单元系统蓄电池簇监控模块(1)的运行通信与控制链路。
4.根据权利要求1所述一种基于监测采样模块主动控制的储能电池管理系统，其储能单元蓄电池管理系统(4)的特征是：主要由嵌入式管控系统控制器(3121)、数据存储电路(3122)、嵌入式管控程序模块(3123)、电源电路(3124)、管控系统模块总线(3125)、通信管理电路(3126)、对时电路(3127)、操控及显示驱动电路(3128)、时钟电路(3129)组成，其中：嵌入式管控系统控制器(3121)通过管控系统模块总线(3125)分别连接数据存储电路(3122)、嵌入式管控程序模块(3123)、电源电路(3124)、通信管理电路(3126)、对时电路(3127)、操控及显示驱动电路(3128)、时钟电路(3129)，构成单元蓄电池管理系统(4)的运行通信与控制链路。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112865154A (zh) * 2021-03-08 2021-05-28 阳光电源股份有限公司 一种储能系统及其电池簇均衡控制方法
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CN114779100A (zh) * 2022-04-25 2022-07-22 山东浪潮科学研究院有限公司 一种bms电池簇管理方法及装置
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114079298A (zh) * 2020-08-10 2022-02-22 周锡卫 一种电池储能系统均衡控制及异常快速保护的安全bms系统
CN112994081A (zh) * 2021-02-01 2021-06-18 华电国际电力股份有限公司天津分公司 一种多级广域管控的电储能管理集成系统及方法
CN112865154A (zh) * 2021-03-08 2021-05-28 阳光电源股份有限公司 一种储能系统及其电池簇均衡控制方法
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CN114779100A (zh) * 2022-04-25 2022-07-22 山东浪潮科学研究院有限公司 一种bms电池簇管理方法及装置
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