CN213816237U - 一种高实时性同步采集锂电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型中提供了一种高实时性同步采集锂电池管理系统，所述管理系统包括电源模组管理单元、电池簇管理单元、高压控制箱、电池堆管理单元、监控平台、储能变流器。整个系统被分为三层架构对应三层网络，第一层网络为电池模组管理单元与电池簇管理单元之间的网络，第二层网络为电池簇管理单元与电池堆管理单元之间的网络，第三层网络为电池堆管理单元与监控平台以及储能变流器之间的网络。该管理系统整个网络架构明晰，可接入拓展性强，能支持多数电池设计。并且网络层级分明，便于定位问题。

Description

一种高实时性同步采集锂电池管理系统

技术领域

本实用新型涉及电池管理领域，具体涉及一种锂电池管理系统。

背景技术

近年来，磷酸铁锂电池在发电侧、电网侧、用户侧储能中逐渐推广使用。锂离子电池储能则是目前储能产品开发中最可行的技术路线。锂离子电池具有能量密度大、续航能力强、电池倍率性能较好、自放电小、没有记忆效应、工作温度范围宽、可快速充放电、使用寿命长、没有环境污染、制作相对容易等优点，被称为绿色电池，更适宜在储能侧使用。

电池管理系统将电池组的监测与管理集于一体，保证电池的安全可靠，并运行在最佳的状态。通过有效的电池管理，可以提高电池的使用寿命，同时可以使电池系统与发电侧、电网侧、用户侧更好的进行配合。

但目前的电池管理系统中各级管理单元之间信息传递效率较低，无法针对其进行精细化管理，在长期运行过程造成了巨大的损耗。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种高实时性同步采集锂电池管理系统，能够保证关键采集信息的同步性、实时性，并且适应范围广泛、网络层级分明，便于定位。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种高实时性同步采集锂电池管理系统，包括：

电池模组管理单元，包括电池特征采集模块与电池模组风扇控制系统，所述电池模组管理单元与电池模组电性连接；

电池簇管理单元，包括最小管理系统、开入采集单元、出口控制单元以及通讯接口单元；

电池堆管理单元，包括电池堆通讯与总控系统以及电池堆出口控制单元；

监控平台；

所述电池模组管理单元、电池簇管理单元以及电池堆管理单元依次由下至上构成管理系统的三层管理结构；所述电池模组管理单元与电池簇管理单元之间通过菊花链双向环网通讯方式连接构成第一层网络，所述电池簇管理单元与电池堆管理单元之间通过以太网通讯方式连接构成第二层网络，所述电池堆管理单元与监控平台之间通过以太网通讯方式连接构成第三层网络；其中，所述第三层网络还包括电池堆管理单元与储能变流器的GOOSE通讯连接方式。

进一步的，每个所述电池模组管理单元以及电池簇管理单元内部集成有AFE管理芯片，所述电池模组管理单元与电池簇管理单元通过AFE管理芯片构成手拉手双环网。

进一步的，各所述电池簇管理单元分别接A网交换机与B网交换机，同时电池堆管理单元也接入所述A网交换机与B网交换机，所述电池堆管理单元通过A网交换机与B网交换机获取电池堆中各电池簇的数据信息。

进一步的，所述电池堆管理单元与监控平台独立网络连接，以实现监控平台对电池堆管理单元的数据获取，并通过监控平台内的人机交互模块对电池堆管理单元进行人机交互控制。

进一步的，还包括高压控制箱，所述电池簇管理单元设置于高压控制箱内部，所述高压控制箱内还设有若干个接触器和控制连接线缆。

进一步的，还包括供电系统，所述供电系统包括电池簇管理单元电源供电系统、电池堆管理单元电源供电系统、风扇驱动电源以及高压控制箱内部供电电源系统。

进一步的，所述电池模组管理单元还包括通讯线缆、预制线缆以及连接器，所述电池模组管理单元与电池模组相连。

进一步的，所述电池簇管理单元还包括绝缘监测单元、高压采集单元以及指示灯。

更进一步的，所述电池堆管理单元还包括电池堆开入采集单元。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型中该管理系统的整个网络架构明晰，可接入拓展性强，能支持多数电池设计；并且网络层级分明，便于定位问题。

2、本实用新型中该管理系统的电池模组管理单元与电池簇管理单元间的通讯主要通过私有协议组成手拉手双环网，具备单节点断链正常通讯的功能；在电池簇管理单元内也集成入AFE管理芯片，从而使整簇的电池模组管理单元与电池簇管理单元直接组成一个双环网，通过私有协议，可以在同一时刻将所有数据全部读取回电池簇管理单元，提高了关键采集信息的同步性、实时性。

3、本实用新型中该管理系统的电池模组管理单元从电池模组自取电，无需外部供电，节省接线工作量并使施工简便。

4、本实用新型中该管理系统采用新形式的三层三网架构，组网结构清晰，该架构能实现电池模组管理单元自寻址功能，较大减少地址设置工作量，便于工程实施，增强系统的拓展和维护性，支持分层故障录波功能，方便定位问题，同时支持61850通讯方式，接入简便。

5、本实用新型中该管理系统的数据的实时性能提高SOC等核心参数估算的实时性，更加便于系统的保护控制与管理。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的管理系统结构示意图；

图2 是本实用新型实施例提供的管理系统通讯组网示意图；

图3 是本实用新型实施例提供的电池簇管理单元实时同步采集系统通讯示意图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1、电池堆；2、电池簇；3、电池模组；4、直流母线；5、A网交换机；6、B网交换机。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本实用新型实施例中提供了一种高实时性同步采集锂电池管理系统，所述管理系统包括电源模组管理单元、电池簇管理单元、高压控制箱、电池堆管理单元、监控平台、储能变流器。所述电池堆1包含多个电池簇2并联连接在直流母线4上组成，每个电池簇2根据实际电池会有多个电池模组3组成，每个所述的电池模组管理单元负责监测电池簇2上的一个电池模组3。

每一个电池簇与直流母线之间有一个高压控制箱来实现一次直流系统与电池间的连接保护控制。所述高压控制箱内部集成了所述电池簇管理单元和接触器等一次分立器件。所述电池簇管理单元负责搜集并管理整簇电池模组的特征数据，并根据发热情况对电池模组进行风扇控制实现热管理。所述电池堆管理单元，用于搜集整个电池堆各个电池簇的数据，对电池堆进行控制管理，同时协调多个电池堆间的状态。电池堆管理单元的关键信息可以通过监控平台来查看，同时可以通过监控平台直接对电池堆进行控制。所述电池堆管理单元与储能变流器间直接进行GOOSE通讯，快速响应。

实施例中，整个系统被分为三层架构对应三层网络，第一层网络为电池模组管理单元与电池簇管理单元之间的网络，第二层网络为电池簇管理单元与电池堆管理单元之间的网络，第三层网络为电池堆管理单元与监控平台以及储能变流器之间的网络。整个网络架构明晰，可接入拓展性强，能支持多数电池设计。并且网络层级分明，便于定位问题。

实施例中，电池模组管理单元可以根据不同的电池模组情况，适应于多种节数的电池模组，适应范围广泛。

实施例中，电池模组管理单元从电池自取电，无需外部供电，节省接线工作量并使施工简便。

实施例中，电池簇管理单元可以自动寻址电池模组管理单元，节省地址设置的庞大工作量。

实施例中，电池堆管理单元，支持插件拓展，具备很强的外设备信号接入能力，适用多种运行情况。

如图2所示，本实用新型实施例所述管理系统中电池模组管理单元与电池簇管理单元之间通过私有协议组成手拉手双环网；各电池簇管理单元支持双网，分别接A网交换机5与B网交换机6，同时电池堆管理单元也双网接入A网交换机5与B网交换机6，电池堆管理单元可以方便快捷的获取整个电池堆各电池簇的数据信息。电池堆管理单元与监控平台直接独立网络连接，实现监控单元对电池堆管理单元的数据获取与人机交互控制。

实施例中，本实用新型提供的组网方式，监控平台可以直接获取各电池簇管理单元搜集的数据信息。

实施例中，本实用新型提供的组网方式，电池模组管理单元与电池簇管理单元间通讯具备单节点断链正常通讯的功能。

如图3所示，每个电池模组管理单元内部都集成AFE管理芯片，本实用新型实施例创新的在电池簇管理单元内也集成入AFE管理芯片，从而整簇的电池模组管理单元与电池簇管理单元直接组成一个双环网，通过私有协议，可以在同一时刻将同一时刻所有数据全部读取回电池簇管理装置，此设计能很好的保证关键采集信息的同步性、实时性。

实施例中，本实用新型提供的高实时性采集方案，在系统耐受范围之内具备双环网拓展性。

实施例中，本实用新型提供的高实时性采集方案，不限于本实施例双环网，还包含其他类似拓展的集成用法。

本实用新型所提供的一种高实时性同步采集锂电池管理系统也可适用于其他电池采集系统，不仅限于本实用新型实施例所列系统。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作修改，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高实时性同步采集锂电池管理系统，其特征在于，包括：

电池模组管理单元，包括电池特征采集模块与电池模组风扇控制系统，所述电池模组管理单元与电池模组电性连接；

电池簇管理单元，包括最小管理系统、开入采集单元、出口控制单元以及通讯接口单元；

电池堆管理单元，包括电池堆通讯与总控系统以及电池堆出口控制单元；

监控平台；

所述电池模组管理单元、电池簇管理单元以及电池堆管理单元依次由下至上构成管理系统的三层管理结构；所述电池模组管理单元与电池簇管理单元之间通过菊花链双向环网通讯方式连接构成第一层网络，所述电池簇管理单元与电池堆管理单元之间通过以太网通讯方式连接构成第二层网络，所述电池堆管理单元与监控平台之间通过以太网通讯方式连接构成第三层网络；其中，所述第三层网络还包括电池堆管理单元与储能变流器的GOOSE通讯连接方式。

2.根据权利要求1所述的高实时性同步采集锂电池管理系统，其特征在于：每个所述电池模组管理单元以及电池簇管理单元内部集成有AFE管理芯片，所述电池模组管理单元与电池簇管理单元通过AFE管理芯片构成手拉手双环网。

3.根据权利要求1所述的高实时性同步采集锂电池管理系统，其特征在于：各所述电池簇管理单元分别接A网交换机与B网交换机，同时电池堆管理单元也接入所述A网交换机与B网交换机，所述电池堆管理单元通过A网交换机与B网交换机获取电池堆中各电池簇的数据信息。

4.根据权利要求1所述的高实时性同步采集锂电池管理系统，其特征在于：所述电池堆管理单元与监控平台独立网络连接，以实现监控平台对电池堆管理单元的数据获取，并通过监控平台内的人机交互模块对电池堆管理单元进行人机交互控制。

5.根据权利要求1所述的高实时性同步采集锂电池管理系统，其特征在于：还包括高压控制箱，所述电池簇管理单元设置于高压控制箱内部，所述高压控制箱内还设有若干个接触器和控制连接线缆。

6.根据权利要求5所述的高实时性同步采集锂电池管理系统，其特征在于：还包括供电系统，所述供电系统包括电池簇管理单元电源供电系统、电池堆管理单元电源供电系统、风扇驱动电源以及高压控制箱内部供电电源系统。

7.根据权利要求1所述的高实时性同步采集锂电池管理系统，其特征在于：所述电池模组管理单元还包括通讯线缆、预制线缆以及连接器。

8.根据权利要求1所述的高实时性同步采集锂电池管理系统，其特征在于：所述电池簇管理单元还包括绝缘监测单元、高压采集单元以及指示灯。

9.根据权利要求1所述的高实时性同步采集锂电池管理系统，其特征在于：所述电池堆管理单元还包括电池堆开入采集单元。

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