CN116526534A - 一种集成电池管理和能量调度的pcs控制储能系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种集成电池管理和能量调度的PCS控制储能系统，包括PCS控制系统，与PCS控制系统连接消防系统、温控系统、电能表以及电池模组；其中，PCS控制系统集成能量控制和电池管理，通过采集电池模组信息，调度PCS功率完成储能系统的调度运行管理；PCS控制系统同时与本地服务器和云服务器连接，完成远程调度指令接收与云端数据存储。本发明优化了工商业储能系统架构，利用PCS资源，整合电池管理和能量管理两大功能，使得数据采集、数据分析、指令执行可以在同一个控制系统中实现，增强了系统执行效率。优化后的系统减少电池BCMU系统和能量管理器，减少了硬件成本，使得产品更具备价格优势。
Description
技术领域
本发明涉及储能管理领域，特别涉及一种集成电池管理和能量调度的PCS控制储能系统。
背景技术
传统工商业储能系统中多个系统间架构复杂，相互间通讯存在通讯延时、通讯数据丢包造成系统停机的问题，同时增加软硬件成本不利于产品成本控制。为满足电池管理和能量调度一体化需求，需发明一种集电池管理、能量调度、云平台数据监控的一体化PCS方案。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，提供了一种集成电池管理和能量调度的PCS控制储能系统，以PCS控制系统为基础，集成电池管理系统、能量管理调度系统，减少了控制系统之间数据传输的延时问题，避免数据传输过程丢包和通讯掉线导致系统不能稳定运行的问题。
本发明采用的技术方案如下：一种集成电池管理和能量调度的PCS控制储能系统，包括PCS控制系统，与PCS控制系统连接消防系统、温控系统、电能表以及电池模组；
其中，PCS控制系统集成能量控制和电池管理，通过采集电池模组信息，调度PCS功率完成储能系统的调度运行管理；PCS控制系统同时与本地服务器和云服务器连接，完成远程调度指令接收与云端数据存储。
进一步的，所述PCS控制系统包括通过采集电池模组信息，对电池模组进行风机和均衡控制以及计算电池SOC、SOH、可充放电量、可充放功率，用于系统的功率调度。
进一步的，所述PCS控制系统包括：
能量管理控制模块，用于采集PCS控制系统模块、电池管理控制系统模块、外部环控、消防系统以及电能表数据，并根据当前控制模式或调度逻辑进行数据分析处理后下发控制指令到各个模块；
PCS控制系统模块，完成交直流电能转换控制，提供PCS运行数据并发送至能量管理控制模块，以及接收能量管理控制指令完成电池充放电的控制；
电池管理控制系统模块，与电池模组BMU进行控制交互，包括状态感知、管理、电池保护以及通讯四个方面的交互。
进一步的，所述电池管理控制系统模块中状态感知包括电池状态监测与电池状态分析；其中电池状态监测包括电池单体电压监测、充放电电流监测、电池温度监测；电池状态分析包括SOC估算以及SOH分析。
进一步的，所述电池管理控制系统模块中管理包括控制管理、均衡管理、通信管理、电池充放电控制管理以及容量标定管理；其中，控制管理包括上、下强电以及逻辑控制、热控制管理；均衡管理包括均衡控制；通信管理包括电池包在线、离线管理；电池充放电控制管理包括估算电池最大允许充电、放电电流值，并进行充放电控制；容量标定管理包括完成SOC标定。
进一步的，所述上、下强电以及逻辑控制包括根据储能系统上、下电逻辑准确，完成继电器控制，包括预充控制、正负极继电器控制和诊断。
进一步的，所述热管理控制通过状态感知中电池温度监测获取的温度进行热管理。
进一步的，所述电池管理控制系统中电池保护包括故障诊断及处理、绝缘电阻监测以及漏电保护；故障诊断及处理包括根据故障定义判断故障等级及采取相应措施；绝缘电阻监测以及漏电保护包括上电自检时监测电池对外壳绝缘电阻值并进行报警和保护。
进一步的，所述电池管理控制系统采用CAN总线与电池模组进行通讯。
进一步的，所述电池管理控制系统还包括在上电时自检以及通讯地址自动分配功能。
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本发明优化了工商业储能系统架构，减少了控制系统之间数据传输的延时问题，避免数据传输过程丢包和通讯掉线导致系统不能稳定运行的问题。本发明充分利用PCS资源，整合电池管理和能量管理两大功能，使得数据采集、数据分析、指令执行可以在同一个控制系统中实现，增强了系统执行效率。优化后的系统减少电池BCMU系统和能量管理器，减少了硬件成本，使得产品更具备价格优势。
附图说明
图1为本发明提出的集成电池管理和能量调度的PCS控制储能系统示意图。
图2为本发明一实施例中PCS控制系统示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
为了满足电池管理和能量调度一体化需求，本发明实施例提出了一种集成电池管理和能量调度的PCS控制储能系统，包括PCS控制系统，与PCS控制系统连接消防系统、温控系统、电能表以及电池模组；
其中，PCS控制系统集成能量控制和电池管理，通过采集电池模组信息，调度PCS功率完成储能系统的调度运行管理；PCS控制系统同时与本地服务器和云服务器连接，完成远程调度指令接收与云端数据存储。
实际应用中，PCS控制系统中的能量管理功能包括了削峰填谷、功率跟随、外部环境监测控制等功能，同时可以接受上层调度系统远程调度，并且具备云端数据存储功能，可对系统内部运行状态实现全生命周期的管理。
而PCS控制系统中的电池管理功能则是由PCS控制系统充当原来储能系统中的BCMU功能，采集电池模组信息，对电池模组进行风机和均衡控制。同时还需要计算电池SOC、SOH、可充放电量、可充放功率等关键数据，用于系统的功率调度。
本实施例中，结合图1，PCS控制系统通过干节点与消防系统连接，通过RS485总线与温控系统和电能表连接，通过CAN总线与电池模组连接，通过以太网与交换机连接，再经交换机与本地服务器和云服务器通讯。同时，在实际应用中，还可以配置显示器实现本地数据的监控。
下面结合图2对本发明中的PCS控制系统进行进一步阐述：
PCS控制系统包括相互连接的能量管理控制模块、PCS控制系统模块以及电池管理控制系统模块。具体的：
能量管理控制模块，用于采集PCS控制系统模块、电池管理控制系统模块、外部环控、消防系统以及电能表数据，并根据当前控制模式或调度逻辑进行数据分析处理后下发控制指令到各个模块；
PCS控制系统模块，完成交直流电能转换控制，提供PCS运行数据并发送至能量管理控制模块，以及接收能量管理控制指令完成电池充放电的控制；
电池管理控制系统模块，与电池模组BMU进行控制交互，包括状态感知、管理、电池保护以及通讯四个方面的交互。
需要说明的是，本实施例中针对PCS控制系统的功能模块以三部分描述，实际在应用过程中是一体化的。
电池管理控制系统是与电池模组数据交互的主要模块。本实施例中主要按功能划分了四个方面，包括状态感知、管理、电池保护以及通讯。
具体的，对于状态感知部分，电池管理控制系统模块中状态感知包括电池状态监测与电池状态分析；
其中，电池状态监测包括电池单体电压监测、充放电电流监测、电池温度监测；单体电压监测包括实时监控单体电压值，给出单体最高最低电压值以及位置信息。充放电电流监测则通过电流传感器监控电池组充放电电流。电池温度监测则是通过温度传感器监控电池单体温度，并给出单体最高最低温度值以及位置信息。
电池状态分析包括SOC估算以及SOH分析。通过SOC估算精确计算电池剩余荷电值以进行老化情况分析与性能分析。
对于管理部分，包括控制管理、均衡管理、通信管理、电池充放电控制管理以及容量标定管理；
其中，控制管理包括上、下强电以及逻辑控制、热控制管理；上、下强电以及逻辑控制是根据储能系统上、下电逻辑准确，完成继电器控制，包括预充控制、正负极继电器控制和诊断。而热管理控制通过状态感知中电池温度监测获取的温度进行热管理。
均衡管理则是指均衡控制。
通信管理包括电池包在线、离线管理，在线监测电池包、充电主控板是否在线，调整储能电池充放电能力。
电池充放电控制管理包括估算电池最大允许充电、放电电流值，并进行充放电控制。
容量标定管理则是进行SOC标定。
对于电池保护部分，主要包括故障诊断及处理、绝缘电阻监测以及漏电保护；
其中，故障诊断及处理包括根据故障定义判断故障等级及采取相应措施，包含单体过欠压保护、高低温保护、采样线断线保护等。
绝缘电阻监测以及漏电保护则是在上电自检时监测电池对外壳绝缘电阻值并进行报警和保护。
本实施例中中，电池管理控制系统(实际外部体现为PCS控制系统)采用CAN总线与电池模组进行通讯。
在另一实施例中，电池管理控制系统还包括在上电时自检以及通讯地址自动分配功能。
基于上述电池管理控制系统，通过数据决策和执行即可完成电池管理的功能。
本发明优化了工商业储能系统架构，减少了控制系统之间数据传输的延时问题，避免数据传输过程丢包和通讯掉线导致系统不能稳定运行的问题。本发明充分利用PCS资源，整合电池管理和能量管理两大功能，使得数据采集、数据分析、指令执行可以在同一个控制系统中实现，增强了系统执行效率。优化后的系统减少电池BCMU系统和能量管理器，减少了硬件成本，使得产品更具备价格优势。BCMU系统和能量管理器，减少了硬件成本，使得产品更具备价格优势。
实施例1
本实施例提出了一种集成电池管理和能量调度的PCS控制储能系统，包括PCS控制系统，与PCS控制系统连接消防系统、温控系统、电能表以及电池模组；
其中，PCS控制系统集成能量控制和电池管理，通过采集电池模组信息，调度PCS功率完成储能系统的调度运行管理；PCS控制系统同时与本地服务器和云服务器连接，完成远程调度指令接收与云端数据存储。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例中PCS控制系统模块包括采集电池模组信息，对电池模组进行风机和均衡控制以及计算电池SOC、SOH、可充放电量、可充放功率，用于系统的功率调度。
实施例3
在实施例2的基础上，本实施例中PCS控制系统包括：
能量管理控制模块，用于采集PCS控制系统模块、电池管理控制系统模块、外部环控、消防系统以及电能表数据，并根据当前控制模式或调度逻辑进行数据分析处理后下发控制指令到各个模块；
PCS控制系统模块，完成交直流电能转换控制，提供PCS运行数据并发送至能量管理控制模块，以及接收能量管理控制指令完成电池充放电的控制；
电池管理控制系统模块，与电池模组BMU进行控制交互，包括状态感知、管理、电池保护以及通讯四个方面的交互。
实施例4
在实施例3的基础上，本实施例中所述电池管理控制系统模块中状态感知包括电池状态监测与电池状态分析；其中电池状态监测包括电池单体电压监测、充放电电流监测、电池温度监测；电池状态分析包括SOC估算以及SOH分析。
实施例5
在实施例3的基础上，本实施例中所述电池管理控制系统模块中管理包括控制管理、均衡管理、通信管理、电池充放电控制管理以及容量标定管理；其中，控制管理包括上、下强电以及逻辑控制、热控制管理；均衡管理包括均衡控制；通信管理包括电池包在线、离线管理；电池充放电控制管理包括估算电池最大允许充电、放电电流值，并进行充放电控制；容量标定管理包括完成SOC标定。
实施例6
在实施例5的基础上，本实施例中所述上、下强电以及逻辑控制包括根据储能系统上、下电逻辑准确，完成继电器控制，包括预充控制、正负极继电器控制和诊断。
实施例7
在实施例6的基础上，本实施例中所述热管理控制通过状态感知中电池温度监测获取的温度进行热管理。
实施例8
在实施例7的基础上，本实施例中所述电池管理控制系统中电池保护包括故障诊断及处理、绝缘电阻监测以及漏电保护；故障诊断及处理包括根据故障定义判断故障等级及采取相应措施；绝缘电阻监测以及漏电保护包括上电自检时监测电池对外壳绝缘电阻值并进行报警和保护。
实施例9
在实施例8的基础上，本实施例中所述电池管理控制系统采用CAN总线与电池模组进行通讯。
实施例10
在实施例9的基础上，本实施例中所述电池管理控制系统还包括在上电时自检以及通讯地址自动分配功能。
通过上述实施例1～实施例10可较好实现本发明。
需要说明的是，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；实施例中的附图用以对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种集成电池管理和能量调度的PCS控制储能系统，其特征在于，包括PCS控制系统，与PCS控制系统连接消防系统、温控系统、电能表以及电池模组；
其中，PCS控制系统集成能量控制和电池管理，通过采集电池模组信息，调度PCS功率完成储能系统的调度运行管理；PCS控制系统同时与本地服务器和云服务器连接，完成远程调度指令接收与云端数据存储。
2.根据权利要求1所述的集成电池管理和能量调度的PCS控制储能系统，其特征在于，所述PCS控制系统包括通过采集电池模组信息，对电池模组进行风机和均衡控制以及计算电池SOC、SOH、可充放电量、可充放功率，用于系统的功率调度。
3.根据权利要求1或2所述的集成电池管理和能量调度的PCS控制储能系统，其特征在于，所述PCS控制系统包括：
能量管理控制模块，用于采集PCS控制系统模块、电池管理控制系统模块、外部环控、消防系统以及电能表数据，并根据当前控制模式或调度逻辑进行数据分析处理后下发控制指令到各个模块；
PCS控制系统模块，完成交直流电能转换控制，提供PCS运行数据并发送至能量管理控制模块，以及接收能量管理控制指令完成电池充放电的控制；
电池管理控制系统模块，与电池模组BMU进行控制交互，包括状态感知、管理、电池保护以及通讯四个方面的交互。
4.根据权利要求3所述的集成电池管理和能量调度的PCS控制储能系统，其特征在于，所述电池管理控制系统模块中状态感知包括电池状态监测与电池状态分析；其中电池状态监测包括电池单体电压监测、充放电电流监测、电池温度监测；电池状态分析包括SOC估算以及SOH分析。
5.根据权利要求4所述的集成电池管理和能量调度的PCS控制储能系统，其特征在于，所述电池管理控制系统模块中管理包括控制管理、均衡管理、通信管理、电池充放电控制管理以及容量标定管理；其中，控制管理包括上、下强电以及逻辑控制、热控制管理；均衡管理包括均衡控制；通信管理包括电池包在线、离线管理；电池充放电控制管理包括估算电池最大允许充电、放电电流值，并进行充放电控制；容量标定管理包括完成SOC标定。
6.根据权利要求5所述的集成电池管理和能量调度的PCS控制储能系统，其特征在于，所述上、下强电以及逻辑控制包括根据储能系统上、下电逻辑准确，完成继电器控制，包括预充控制、正负极继电器控制和诊断。
7.根据权利要求6所述的集成电池管理和能量调度的PCS控制储能系统，其特征在于，所述热管理控制通过状态感知中电池温度监测获取的温度进行热管理。
8.根据权利要求7所述的集成电池管理和能量调度的PCS控制储能系统，其特征在于，所述电池管理控制系统中电池保护包括故障诊断及处理、绝缘电阻监测以及漏电保护；故障诊断及处理包括根据故障定义判断故障等级及采取相应措施；绝缘电阻监测以及漏电保护包括上电自检时监测电池对外壳绝缘电阻值并进行报警和保护。
9.根据权利要求8所述的集成电池管理和能量调度的PCS控制储能系统，其特征在于，所述电池管理控制系统采用CAN总线与电池模组进行通讯。
10.根据权利要求2所述的集成电池管理和能量调度的PCS控制储能系统，其特征在于，所述电池管理控制系统还包括在上电时自检以及通讯地址自动分配功能。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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