CN112152285A - 一种具有双供电保障机制的储能电池管理系统 - Google Patents

一种具有双供电保障机制的储能电池管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有双供电保障机制的储能电池管理系统，包括第一级电池管理系统、第二级电池管理系统和第三级电池管理系统；其中，第三级电池管理系统，包括电池阵列管理系统BAMS和辅助管理系统TMS；第二级电池管理系统包括多个电池簇管理系统BCMS；第一级电池管理系统，包括多个电池模组管理单元BLMU；所述储能电池管理系统，还包括直流供电回路和交流供电回路。本发明的电池管理系统BMS的供电电源可取自外部交流电，也可取自电池管理系统BMS所安装的电池储能系统本身上的电池，解决了某些偏远地区由于交流电源不稳定而导致的系统停止问题，大大提高了电池储能系统以及整个供电系统的稳定性和可靠性，且方便实施。

Description

一种具有双供电保障机制的储能电池管理系统
技术领域
本发明涉及储能电池管理系统技术领域，特别是涉及一种具有双供电保障机制的储能电池管理系统。
背景技术
随着国家一系列储能政策的支持，我国储能产业的发展进入快车道，新能源发电规模日益扩大，电池储能系统的重要性也日益凸显。
目前，锂电池存在着过充过压失效爆炸的危险，电池管理系统(BMS)需要控制其充放电的全过程。目前，电池储能系统通常对其上的电池管理系统(BMS)采用交流供电的方式进行供电，然而某些偏远地区(如西藏、海岛等)无法进行交流供电或者交流电源不稳定，这便影响整个系统的运行稳定性及安全性。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种具有双供电保障机制的储能电池管理系统。
为此，本发明提供了一种具有双供电保障机制的储能电池管理系统，包括第一级电池管理系统、第二级电池管理系统和第三级电池管理系统；
其中，第三级电池管理系统，包括一个电池阵列管理系统BAMS和一个辅助管理系统TMS；
电池阵列管理系统BAMS作为BMS主控制器，用于对内通过以太网连至以太网交换机，通过以太网交换机分别与多个电池簇管理系统BCMS相连接；
辅助管理系统TMS，通过以太网与电池阵列管理系统BAMS相连接；
其中，第二级电池管理系统，包括多个电池簇管理系统BCMS；
每个电池簇管理系统BCMS，用于对下通过CAN总线分别与多个电池模组管理单元BLMU相通讯连接，对上通过以太网向电池阵列管理系统BAMS传递电池信息，并接收上级的电池阵列管理系统BAMS下发的指令；
其中，第一级电池管理系统，包括多个电池模组管理单元BLMU；
每个电池模组管理单元BLMU与一个电池模组相连接，用于管理该电池模组，采集该电池模组中各个电池的电压和温度信息，然后上传至上级的电池簇管理系统BCMS；
所述储能电池管理系统，还包括直流供电回路和交流供电回路；
其中，直流供电回路，包括DC/DC开关电源，直流DC开关K1、中间继电器K2及自复位开关K3；
对于直流供电回路，直流DC开关K1的输入端连接至所述电池管理系统BMS所安装的电池储能系统中一簇电池的供电输出端口；
直流DC开关K1的输出端连接至DC/DC开关电源的输入端；
DC/DC开关电源的输出端与24V的直流DC供电端子排之间，连接有中间继电器K2及自复位开关K3。
优选地，直流DC开关K1为断路器。
优选地，DC/DC开关电源的输出负极端VO-，直接连至24V的直流DC供电端子排的负极；
DC/DC开关电源的输出正极端VO+，连至中间继电器K2及自复位开关K3；
中间继电器K2及自复位开关K3，串联在DC/DC开关电源的输出正极与24V的直流DC供电端子排的正极之间。
优选地，中间继电器K2的控制管脚连接至辅助控制系统TMS的干接点输出端；
自复位开关K3与中间继电器K2并联连接。
优选地，交流供电回路，包括AC/DC开关电源；
AC/DC开关电源的输入端，连接至外部交流电；
AC/DC开关电源的输出端，与24V的直流DC供电端子排相连接。
优选地，电池阵列管理系统BAMS、辅助管理系统TMS、电池簇管理系统BCM和电池模组管理单元BLMU，它们的供电端均与24V的直流DC供电端子排相连接。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种具有双供电保障机制的储能电池管理系统，其设计科学，电池管理系统BMS的供电电源可取自外部交流电，也可取自电池管理系统BMS所安装的电池储能系统本身上的电池，从而解决了某些偏远地区由于交流电源不稳定而导致的系统停止问题，大大提高了电池储能系统以及整个供电系统的稳定性和可靠性，且方便实施。
另外，本发明的电池管理系统BMS的直流供电回路，采用多级开关控制，并可接收BMS闭合断开指令，有效提高供电安全性，且开关易于操作，方便安装与维护。
此外，本发明丰富了对外接口，大大提高了BMS的能力，除了具备强大的数据处理能力，还具备强大的算法和逻辑控制能力，BAMS(电池阵列管理系统)和TMS(BMS辅助管理系统)合理分工协作，从而更好的管理整个电池储能系统。
附图说明
图1为本发明提供的一种具有双供电保障机制的储能电池管理系统的连接结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本
参见图1所示，本发明提供了一种具有双供电保障机制的储能电池管理系统(BMS)，其采用三级架构，包括第一级电池管理系统、第二级电池管理系统和第三级电池管理系统；
其中，第三级电池管理系统，包括一个电池阵列管理系统BAMS和一个辅助管理系统TMS；
电池阵列管理系统BAMS作为BMS主控制器，用于对内通过以太网连至以太网交换机，通过以太网交换机分别与多个电池簇管理系统BCMS相连接；
辅助管理系统TMS，通过以太网与电池阵列管理系统BAMS相连接；
其中，第二级电池管理系统，包括多个电池簇管理系统BCMS；
每个电池簇管理系统BCMS，用于对下通过CAN总线分别与多个电池模组管理单元BLMU相通讯连接，对上通过以太网向电池阵列管理系统BAMS传递电池信息，并接收上级的电池阵列管理系统BAMS下发的指令；
其中，第一级电池管理系统，包括多个电池模组管理单元BLMU；
每个电池模组管理单元BLMU与一个电池模组相连接，用于管理该电池模组，采集该电池模组中各个电池的电压和温度信息，然后上传至上级的电池簇管理系统BCMS；
对于本发明，具体实现上，需要说明的是，一套储能系统中使用一个电池阵列管理系统BAMS和一个辅助管理系统TMS即可。
具体实现上，电池阵列管理系统BAMS通过以太网或RS485接口，与外部预设系统相连接，进行信息交互。外部预设系统例如可以为EMS(能量管理系统)和PCS(功率控制系统)等。
具体实现上，辅助管理系统TMS上扩展设置有多个通讯接口，例如包括RS485、CAN、干接点输入以及干接点输出等通讯接口；
具体实现上，电池阵列管理系统BAMS为工控机，配备较大的内存和存储盘，并可配置显示器；
具体实现上，辅助管理系统TMS为实时控制器板卡，与BAMS分工协作，进行BMS系统的管理和控制；
在本发明中，具体实现上，每个电池模组管理单元BLMU，分别与一个电池模组内安装的电压传感器和温度传感器相连接(通过信号线)，用于读取电池模组的电压检测数据和温度检测数据。
需要说明的是，电池模组管理单元BLMU，通过电压传感器和温度传感器，用于实现对电池的电压和温度检测，以及电芯的均衡控制。
在本发明中，需要说明的是，电池阵列管理系统BAMS、辅助管理系统TMS、电池簇管理系统BCMS以及电池模组管理单元BLMU是现有的电池系统上的模块单元，是现有技术成熟的公知成品设备，在此不再赘述。
在本发明中，具体实现上，本发明的储能电池管理系统，还包括直流供电回路；
其中，直流供电回路，包括DC/DC开关电源，直流DC开关K1、中间继电器K2及自复位开关K3；
对于直流供电回路，直流DC开关K1的输入端连接至所述电池管理系统BMS所安装的电池储能系统中一簇电池(即一个电池簇)的供电输出端口；
其中需要说明的是，储能电池模组安装在储能电池机架上形成电池簇，电池簇通过并联后组成电池系统。
直流DC开关K1的输出端连接至DC/DC开关电源的输入端；
DC/DC开关电源的输出端与24V的直流DC供电端子排之间，连接有中间继电器K2及自复位开关K3。
具体实现上，直流DC开关K1为断路器，其开关状态需手动控制；
具体实现上，DC/DC开关电源的功率，可根据具体项目进行配置，能够将电池模组的输出电压转换为24V的直流电压DC；
具体实现上，DC/DC开关电源的输出负极端VO-，直接连至24V的直流DC供电端子排的负极(即24VDC-供电端子排)；
DC/DC开关电源的输出正极端VO+，连至中间继电器K2及自复位开关K3；
中间继电器K2及自复位开关K3，串联在DC/DC开关电源的输出正极与24V的直流DC供电端子排的正极(即24VDC+供电端子排)之间。
具体实现上，其中，中间继电器K2的控制管脚连接至辅助控制系统TMS的干接点输出端，受辅助控制系统TMS控制；
自复位开关K3与中间继电器K2并联连接；
需要说明的是，自复位开关K3按下不松手即通电，松手自动弹起，即断电；
需要说明的是，对于本发明，具体实现上，当本发明的储能电池管理系统BMS开机时，工作人员长按自复位开关K3，此时DC/DC开关电源的输出正极端与24V的直流DC供电端子排的正极(即24VDC+供电端子排)之间连通，系统上电，辅助控制系统TMS对中间继电器K2发送闭合指令，中间继电器K2闭合，系统开始正常运行。
在本发明中，具体实现上，本发明的储能电池管理系统，还包括交流供电回路；
交流供电回路，包括AC/DC开关电源；
AC/DC开关电源的输入端，连接至外部交流电(例如外部220V的交流电)；
AC/DC开关电源的输出端，与24V的直流DC供电端子排相连接。
需要说明的是，AC/DC开关电源的功率，可根据具体项目进行配置，用于将交流电转换为24V的直流电DC，然后连接至24V的DC供电端子排；
具体实现上，电池管理系统BMS中的所有器件(例如电池阵列管理系统BAMS、辅助管理系统TMS、电池簇管理系统BCMS和电池模组管理单元BLMU)的供电均为24VDC，取自24V的直流DC供电端子排；
也就是说，电池管理系统BMS中的所有器件(例如电池阵列管理系统BAMS、辅助管理系统TMS、电池簇管理系统BCMS和电池模组管理单元BLMU)，它们的供电端均与24V的直流DC供电端子排相连接，通过24V的直流DC供电端子排获取电能。
具体实现上，对于本发明，可选取若干片魏德米勒端子排放置于标准导轨上，直流DC供电端子排的正极和负极(即24VDC+端子排、24VDC-端子排)分别由魏德米勒短接片短接，端子排相应位置可放置若干魏德米勒固定块及挡板，并使用魏德米勒标记号进行标记。
综上所述，与现有技术相比较，本发明提供了一种具有双供电保障机制的储能电池管理系统，其设计科学，电池管理系统BMS的供电电源可取自外部交流电，也可取自电池管理系统BMS所安装的电池储能系统本身上的电池，从而解决了某些偏远地区由于交流电源不稳定而导致的系统停止问题，大大提高了电池储能系统以及整个供电系统的稳定性和可靠性，且方便实施。
另外，本发明的电池管理系统BMS的直流供电回路，采用多级开关控制，并可接收BMS闭合断开指令，有效提高供电安全性，且开关易于操作，方便安装与维护。
此外，本发明丰富了对外接口，大大提高了BMS的能力，除了具备强大的数据处理能力，还具备强大的算法和逻辑控制能力，BAMS(电池阵列管理系统)和TMS(BMS辅助管理系统)合理分工协作，从而更好的管理整个电池储能系统。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种具有双供电保障机制的储能电池管理系统，其特征在于，包括第一级电池管理系统、第二级电池管理系统和第三级电池管理系统；
其中，第三级电池管理系统，包括一个电池阵列管理系统BAMS和一个辅助管理系统TMS；
电池阵列管理系统BAMS作为BMS主控制器，用于对内通过以太网连至以太网交换机，通过以太网交换机分别与多个电池簇管理系统BCMS相连接；
辅助管理系统TMS，通过以太网与电池阵列管理系统BAMS相连接；
其中，第二级电池管理系统，包括多个电池簇管理系统BCMS；
每个电池簇管理系统BCMS，用于对下通过CAN总线分别与多个电池模组管理单元BLMU相通讯连接，对上通过以太网向电池阵列管理系统BAMS传递电池信息，并接收上级的电池阵列管理系统BAMS下发的指令；
其中，第一级电池管理系统，包括多个电池模组管理单元BLMU；
每个电池模组管理单元BLMU与一个电池模组相连接，用于管理该电池模组，采集该电池模组中各个电池的电压和温度信息，然后上传至上级的电池簇管理系统BCMS；
所述储能电池管理系统，还包括直流供电回路和交流供电回路；
其中，直流供电回路，包括DC/DC开关电源，直流DC开关K1、中间继电器K2及自复位开关K3；
对于直流供电回路，直流DC开关K1的输入端连接至所述电池管理系统BMS所安装的电池储能系统中一簇电池的供电输出端口；
直流DC开关K1的输出端连接至DC/DC开关电源的输入端；
DC/DC开关电源的输出端与24V的直流DC供电端子排之间，连接有中间继电器K2及自复位开关K3。
2.如权利要求1所述的具有双供电保障机制的储能电池管理系统，其特征在于，直流DC开关K1为断路器。
3.如权利要求1所述的具有双供电保障机制的储能电池管理系统，其特征在于，DC/DC开关电源的输出负极端VO-，直接连至24V的直流DC供电端子排的负极；
DC/DC开关电源的输出正极端VO+，连至中间继电器K2及自复位开关K3；
中间继电器K2及自复位开关K3，串联在DC/DC开关电源的输出正极与24V的直流DC供电端子排的正极之间。
4.如权利要求1所述的具有双供电保障机制的储能电池管理系统，其特征在于，中间继电器K2的控制管脚连接至辅助控制系统TMS的干接点输出端；
自复位开关K3与中间继电器K2并联连接。
5.如权利要求1所述的具有双供电保障机制的储能电池管理系统，其特征在于，交流供电回路，包括AC/DC开关电源；
AC/DC开关电源的输入端，连接至外部交流电；
AC/DC开关电源的输出端，与24V的直流DC供电端子排相连接。
6.如权利要求1至5中任一项所述的具有双供电保障机制的储能电池管理系统，其特征在于，电池阵列管理系统BAMS、辅助管理系统TMS、电池簇管理系统BCM和电池模组管理单元BLMU，它们的供电端均与24V的直流DC供电端子排相连接。
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