BMS儲(chǔ)能系統(tǒng)用戶(hù)手冊(cè)(V1.0)-磷酸鐵鋰

1、儲(chǔ)能電站電池管理系統(tǒng) (BMS) 用戶(hù)手冊(cè)V1.0 (磷酸鐵鋰電池) 深圳市光輝電器實(shí)業(yè)有限公司 目錄 1、 概述32、 系統(tǒng)特點(diǎn)33、 儲(chǔ)能電站系統(tǒng)組成44、 電池管理系統(tǒng)主要組成54.1 儲(chǔ)能電池管理模塊ESBMM54.1.1 ESBMM-12版本54.1.2 ESBMM-24版本94.2電池組控制模塊ESGU134.3儲(chǔ)能系統(tǒng)管理單元ESMU155、 安裝及操作注意事項(xiàng)18附錄A：產(chǎn)品操作使用界面191、 概述 ESBMS 是根據(jù)儲(chǔ)能電池組特點(diǎn)設(shè)計(jì)的電池管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電池組的監(jiān)控，管理和保護(hù)等功能，為磷酸鐵鋰電池在成組使用時(shí)的安全應(yīng)用以及壽命的延長(zhǎng)等方面都起著決定性的作用。 2、 系統(tǒng)特

2、點(diǎn) 全面電池信息管理 實(shí)時(shí)采集單體電池電壓、溫度，整組電池端電壓、充放電電流等。 在線SOC診斷 在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，采用多種模式分段處理辦法，建立專(zhuān)家數(shù)學(xué)分析診斷模型，在線預(yù)估單體電池的SOC。同時(shí)，智能化地根據(jù)電池充放電電流和環(huán)境溫度等對(duì)SOC預(yù)測(cè)進(jìn)行校正，給出更符合變化負(fù)荷下的電池剩余容量及可靠使用時(shí)間。 主動(dòng)無(wú)損均衡充電管理 在充電過(guò)程中，采用我司“補(bǔ)償式串聯(lián)電流均衡法”和“集中式均衡法”兩項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)調(diào)整單節(jié)電池充電電流，保證系統(tǒng)內(nèi)所有電池的電池端電壓在每一時(shí)刻有良好的一致性，同時(shí)減少有損均衡方法帶來(lái)的能量浪費(fèi)，最大均衡電流不小于2A。 系統(tǒng)保護(hù)功能 對(duì)運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的電池

3、嚴(yán)重過(guò)壓、欠壓、過(guò)流（短路）、漏電（絕緣）等異常故障情況，通過(guò)高壓控制單元實(shí)現(xiàn)快速切斷電池回路，并隔離故障點(diǎn)、及時(shí)輸出聲光報(bào)警信息，保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。 熱管理功能 對(duì)電池箱的運(yùn)行溫度進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，如果溫度高于或低于保護(hù)值將輸出熱管理啟動(dòng)信號(hào)，系統(tǒng)可配備風(fēng)機(jī)或保溫儲(chǔ)熱裝置來(lái)調(diào)整溫度；若溫度達(dá)到設(shè)定的危險(xiǎn)值，電池管理系統(tǒng)自動(dòng)與系統(tǒng)保護(hù)機(jī)制聯(lián)動(dòng)，及時(shí)切斷電池回路，保證系統(tǒng)安全。 自我故障診斷與容錯(cuò)技術(shù) 電池管理系統(tǒng)采用先進(jìn)的自我故障診斷和容錯(cuò)技術(shù)，對(duì)模塊自身軟硬件具有自檢功能，即使內(nèi)部故障甚至器件損壞，也不會(huì)影響到電池運(yùn)行安全。不會(huì)因電池管理系統(tǒng)故障導(dǎo)致儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)生故障，甚至導(dǎo)致電池?fù)p壞或發(fā)生惡

4、性事故。 專(zhuān)業(yè)的負(fù)荷聯(lián)動(dòng)控制及優(yōu)化 電池管理系統(tǒng)具備相應(yīng)的數(shù)字通訊接口及開(kāi)放的通訊協(xié)議，以及必要的輸入輸出干節(jié)點(diǎn)，可靈活接入PCS、儲(chǔ)能電站監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制，提高儲(chǔ)能電站效率，優(yōu)化負(fù)荷控制和調(diào)度決策。 靈活的模塊化設(shè)計(jì) 系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)思路，針對(duì)儲(chǔ)能電站電池增長(zhǎng)擴(kuò)容的需要，可靈活增加ESBMM模塊配置，滿(mǎn)足升級(jí)擴(kuò)容要求；同時(shí)，針對(duì)儲(chǔ)能電站用“智能一體化電池”的應(yīng)用，可靈活配置ESBMM模塊在電池箱中，方便用戶(hù)運(yùn)行維護(hù)。3、 儲(chǔ)能電站系統(tǒng)組成 磷酸鐵鋰電池組：能量存儲(chǔ)介質(zhì)； 能量轉(zhuǎn)換器（power conversion system，PCS）：實(shí)現(xiàn)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)直流電池與交流電網(wǎng)之間

5、的雙向能量傳遞； 儲(chǔ)能電池管理系統(tǒng)（Energy Storage Battery Management System，ESBMS）: 實(shí)現(xiàn)電池組的監(jiān)控、管理和保護(hù)等功能。 圖1 儲(chǔ)能電站系統(tǒng)圖 4、 電池管理系統(tǒng)主要組成 ESBMM(Energy Storage Battery Management Module)儲(chǔ)能電池管理模塊，該模塊集單體電池電壓、溫度采集，自動(dòng)充電均衡管理、故障診斷等功能于一體； ESGU(Energy Storage Battery Group Control Unit)電池組控制單元,ESGU主要是對(duì)整組電池的運(yùn)行信息收集，采集整組電池的總電壓和電流，對(duì)電池組出現(xiàn)的

6、異常進(jìn)行報(bào)警和保護(hù)； ESMU(Energy Storage System Management Unit)儲(chǔ)能系統(tǒng)管理單元,該管理單元對(duì)ESBMM及ESGU上傳的電池?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示、性能分析、記錄存儲(chǔ)及上傳后臺(tái)。 4.1 儲(chǔ)能電池管理模塊ESBMM ESBMM根據(jù)管理電池節(jié)數(shù)分為ESBMM-12和ESBMM-24，分別對(duì)應(yīng)每個(gè)模塊最多管理12節(jié)和24節(jié)。 4.1.1 ESBMM-12版本 a)產(chǎn)品功能 具有在線檢測(cè)每節(jié)電池電壓、溫度； 實(shí)時(shí)報(bào)警功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓、溫度的超限報(bào)警； 現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警，干節(jié)點(diǎn)輸出閉合，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)報(bào)警并顯示報(bào)警內(nèi)容； 具有電池組在線均衡功能，可通過(guò)對(duì)單體電池在線電流

7、充電，提高電池組一致性，延緩電池失效。 具有RS485通訊接口，可接入現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單元或后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控； 采用模塊化設(shè)計(jì)，安裝、使用和維護(hù)方便，且模塊間相互隔離、可靠性高； b)技術(shù)參數(shù) 技術(shù)參數(shù) 技術(shù)指標(biāo) 模塊工作電源 DC930V 工作電源功率 4W 模塊均衡電源 DC6090V 均衡電源功率 30W 電池均衡電流 2A 電池監(jiān)測(cè)節(jié)數(shù) 12節(jié)（最多） 電壓檢測(cè)范圍 15V 電壓檢測(cè)精度 5mV 溫度檢測(cè)范圍 -4085 溫度檢測(cè)精度 0.5 輸入絕緣電阻 10M DC1000V 數(shù)據(jù)通訊接口 RS485、CAN(可選) 通訊波特率 2400、4800、9600（默認(rèn)）、14400、

8、19200bps可選 現(xiàn)場(chǎng)顯示方式 LED工作狀態(tài)指示 技術(shù)參數(shù) 技術(shù)指標(biāo) 現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警方式 一路接點(diǎn)輸出，故障時(shí)節(jié)點(diǎn)閉合 現(xiàn)場(chǎng)控制方式 一路接點(diǎn)輸出 電池均衡方式 自動(dòng)或遠(yuǎn)程控制（可設(shè)） 尺寸及質(zhì)量 25014142(mm)/2Kg 安裝方式 壁掛 c)尺寸及安裝圖 安裝開(kāi)孔尺寸(壁掛式安裝) 圖2 ESBMM安裝尺寸圖 d)端口接線說(shuō)明 接線端子介紹 圖3 接線說(shuō)明 ESBMM-12采集部分由2片采集IC組成，支持的電池節(jié)數(shù)配置如下表： 節(jié)數(shù) 第2片 第1片 8 4 4 9 4 5 10 5 5 11 5 6 12 6 6 表1 ESBMM-12電池組面板接口 端口 連接說(shuō)明 推薦線束 備注

9、DC60V-90V + 連接均衡供電+ 1方 建議選擇合適的外部電源供電 DC60V-90V - 連接均衡供電- 1方 BI12-BI0 連接電池均衡線 0.5方 BV12-BV0 連接電池采集線 0.5方 注：BI0、BV0指該電池組的電壓最低點(diǎn)，即第1節(jié)電池的負(fù)極。 舉例說(shuō)明： 1、下面為一臺(tái)ESBMM-12 12節(jié)電池采集接線示意圖： 按照表1，12節(jié)電池要選擇6-6。 BV0接第1節(jié)電池的負(fù)極，BV1-BV12分別接第1-12節(jié)電池的正極柱。 2、ESBMM-12 12節(jié)電池均衡接線示意圖： BI0接第1節(jié)電池的負(fù)極，BI1-BI12分別接第1-12節(jié)電池的正極柱。 注： 1、如均衡線

10、和采集線不共用一個(gè)銅鼻，則均衡線BI0-BI12的銅鼻壓電池采集線BV0-BV12銅鼻的上面； 2、在電池連接端子接入到ESBMM-12模塊前，請(qǐng)先確認(rèn)電池連線接到相應(yīng)的端子位上。 4.1.2 ESBMM-24版本 a) 產(chǎn)品功能 在線自動(dòng)檢測(cè)每節(jié)蓄電池電壓、蓄電池組端電壓、充放電電流和溫度等； 實(shí)時(shí)報(bào)警功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓、溫度、電流的超限報(bào)警； 現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警，干節(jié)點(diǎn)輸出閉合，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)報(bào)警并顯示報(bào)警內(nèi)容； 具有RS485通訊接口，可接入監(jiān)控系統(tǒng)或現(xiàn)場(chǎng)采集單元，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和告警信息上送，達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控蓄電池組的目的； 采用模塊化設(shè)計(jì)，安裝、使用和維護(hù)方便，且模塊間相互隔離、可靠性高； 產(chǎn)品具有蓄電

11、池組在線均衡維護(hù)功能，可通過(guò)對(duì)單體蓄電池在線小電流充電，提高蓄電池組電壓一致性，達(dá)到延緩蓄電池失效的目的。 b)技術(shù)參數(shù) 技術(shù)參數(shù) 技術(shù)指標(biāo) 模塊工作電源 DC930V 工作電源功率 6W 模塊均衡電源 DC6090V 均衡電源功率 60W 電池均衡電流 2A 電池監(jiān)測(cè)節(jié)數(shù) 24節(jié)（最多） 電壓檢測(cè)范圍 15V 電壓檢測(cè)精度 5mV 溫度檢測(cè)范圍 -4085 溫度檢測(cè)精度 0.5 輸入絕緣電阻 10M DC1000V 數(shù)據(jù)通訊接口 RS485、CAN(可選) 通訊波特率 2400、4800、9600（默認(rèn)）、14400、19200bps可選 現(xiàn)場(chǎng)顯示方式 LED工作狀態(tài)指示 現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警方式 一路

12、接點(diǎn)輸出，故障時(shí)節(jié)點(diǎn)閉合 現(xiàn)場(chǎng)控制方式 一路接點(diǎn)輸出 電池均衡方式 自動(dòng)或遠(yuǎn)程控制（可設(shè)） 尺寸及質(zhì)量 42020044(mm)/3Kg 安裝方式 機(jī)架、壁掛 c)尺寸及安裝圖 機(jī)柜式安裝 主視圖 圖4俯視圖 壁掛式安裝 主視圖 俯視圖 圖5 d)端口接線說(shuō)明 接線端子介紹 圖6 接線說(shuō)明 ESBMM采集部分由4片采集IC組成，支持的電池節(jié)數(shù)配置圖如下： 節(jié)數(shù) 第4片 第3片 第2片 第1片 12 - - 6 6 13 - 4 4 5 14 - 4 5 5 15 - 5 5 5 16 - 5 5 6 17 - 5 6 6 18 - 6 6 6 19 4 5 5 5 20 5 5 5 5 節(jié)數(shù)

13、第4片 第3片 第2片 第1片 21 5 5 5 6 22 5 5 6 6 23 5 6 6 6 24 6 6 6 6 表2 ESBMM蓄電池面板接 端口 連接說(shuō)明 保險(xiǎn)絲 推薦線束 備注 VH+ 連接均衡供電+ - 1方 5米 建議選擇合適的外部電源供電 VH- 連接均衡供電- - 1方 5米 BI24-BI0 連接均衡電池線3A 1方 5米 BV24-BV0 連接采集電池線1A 0.5方 20米 注：BI0、BV0指該電池組的電壓最低點(diǎn)。 舉例說(shuō)明： 下面為一臺(tái)ESBMM 22節(jié)電池采集接線示意圖： 其中BV0-BV6使用是第1片采集IC； BV6-BV12使用是第2片采集IC BV12-

14、BV18使用是第3片采集IC； BV18-BV24使用是第4片采集IC 按照表2,22節(jié)電池要選擇5-5-6-6，所以BV24-BV23短接、BV18-BV17短接。 ESBMM 22節(jié)電池均衡接線示意圖： ESBMM均衡接線方式按照BT1-BT24對(duì)于BI0-BI24的方式連接，多余的引腳不連接。 注：在電池連接端子接入到BMM模塊前，請(qǐng)先確認(rèn)電池連線接到相應(yīng)的端子位上。 均衡測(cè)試線、電壓采集線規(guī)格選擇 均衡測(cè)試線規(guī)格 距離 電壓采集線規(guī)格 距離 1方 5米 0.3方 12米 1.5方 7.5米 0.5方 20米 2方 10米 0.75方 30米 2.5方 12.5米 1方 40米 4方 2

15、0米 容許最大采樣線線阻：1.5 4.2電池組控制模塊ESGU ESGU主要是對(duì)整組電池的運(yùn)行信息收集，采集整組電池的總電壓和電流，對(duì)電池組出現(xiàn)的異常進(jìn)行報(bào)警和保護(hù)；能根據(jù)安全處理規(guī)則的要求對(duì)電池組進(jìn)行保護(hù)，確保電池系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，當(dāng)電池嚴(yán)重過(guò)壓、欠壓、過(guò)流（短路）、漏電（絕緣）等異常故障情況出現(xiàn)時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)管理單元發(fā)出命令至該單元，控制整組電池的開(kāi)斷，避免電池被過(guò)充、過(guò)放和過(guò)流。 a) 產(chǎn)品功能 具備系統(tǒng)上電自檢功能，主要包括所有傳感器、系統(tǒng)狀態(tài)等； 具備電池組端電壓、電流、溫度等檢測(cè)功能； 具有電池正負(fù)極對(duì)機(jī)殼的絕緣檢測(cè)功能； 具有管理主接觸器控制及主接觸器反饋信號(hào)檢測(cè)功能； 異常報(bào)

16、警及硬接點(diǎn)保護(hù)控制功能； 具備CAN/RS485總線通訊功能。 b)技術(shù)參數(shù) 技術(shù)參數(shù) 技術(shù)指標(biāo) 模塊工作電源 DC12V 工作電源功率 10W 電壓檢測(cè)范圍 1000V 電壓檢測(cè)精度 0.2% 電流檢測(cè)范圍 分流器決定（例如150A/75mV型號(hào)） 電流檢測(cè)精度 0.5%（滿(mǎn)量程） 技術(shù)參數(shù) 技術(shù)指標(biāo) 溫度檢測(cè)范圍 -4085 溫度檢測(cè)精度 0.5 絕緣電阻檢測(cè)精度 5% 通訊接口 RS485、CAN 外形尺寸 27012440(mm)/3KG 安裝方式 壁掛 c)接口及連線 接口 接口描述 功能描述 線束定義 CAN 250Kbps ESMU通過(guò)CAN總線與ESGU進(jìn)行通信，上傳電壓，電流

17、，溫度，絕緣電阻等信息，以及ESMU對(duì)ESGU下發(fā)控制命令(可選) 屏蔽差分雙絞線，1KV絕緣RS485 2.4K19.2K ESMU通過(guò)RS485總線與ESGU進(jìn)行通信，上傳電壓，電流，溫度，絕緣電阻等信息，以及ESMU對(duì)ESGU下發(fā)控制命令 屏蔽差分雙絞線，1KV絕緣電流檢測(cè)輸入 2芯線 外接穩(wěn)流器，測(cè)試電池組總回路電流 最小1mm2銅芯線 電壓檢測(cè)輸入 2芯線 外接電池組兩端電壓，測(cè)試電池組總電壓 與電池總正與總負(fù)相連 至少2000V耐壓值 溫度檢測(cè)輸入 3芯線 外接溫度傳感器，檢測(cè)外部溫度 最小1mm2銅芯線 絕緣電阻檢測(cè)輸入 3芯線 測(cè)試電池組與大地之間的絕緣電阻值 與電池總正與總負(fù)

18、相連， 至少2000V耐壓值 Poutput濕節(jié)點(diǎn) 2芯線 驅(qū)動(dòng)外部電路，比如接觸器 最小1mm2銅芯線 Input開(kāi)關(guān)量輸入 模擬開(kāi)關(guān)量輸入端口，比如，接觸器的反饋信號(hào) 最小1mm2銅芯線 Output開(kāi)關(guān)量輸入 繼電器輸出 模擬開(kāi)關(guān)量輸入端口，現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警，故障時(shí)閉合 最小1mm2銅芯線 d)安裝尺寸圖及端口 圖7 ESGU安裝尺寸圖 圖8 4.3儲(chǔ)能系統(tǒng)管理單元ESMU 對(duì)ESBMM和ESGU上傳的電池?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算、性能分析、報(bào)警處理及記錄存儲(chǔ)；與PCS主機(jī)、儲(chǔ)能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)等進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，根據(jù)輸出功率要求及各組電池的SOC優(yōu)化負(fù)荷控制策略，保證所有電池組的總運(yùn)行時(shí)間趨于一致。 a)產(chǎn)品

19、功能 1）監(jiān)測(cè)顯示數(shù)據(jù) 監(jiān)測(cè)顯示單體電池電壓數(shù)據(jù)； 監(jiān)測(cè)顯示電流數(shù)據(jù)； 監(jiān)測(cè)顯示溫度。溫度包括：環(huán)境溫度、BMM的數(shù)據(jù)。 2） 報(bào)警功能 通訊連接報(bào)警； 溫度過(guò)高或者過(guò)低報(bào)警； 單體電壓過(guò)高及過(guò)低報(bào)警； 組端電壓過(guò)高或者過(guò)低報(bào)警； BMM錯(cuò)誤報(bào)警。 3） 保護(hù) 單體電壓過(guò)低或者過(guò)高保護(hù)； 溫度過(guò)低或者過(guò)高保護(hù)； 組端電壓過(guò)高或者過(guò)低保護(hù)。 4） 參數(shù)設(shè)置 電池組安裝及運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置； 網(wǎng)絡(luò)通訊參數(shù)設(shè)置； 接口協(xié)議參數(shù)設(shè)置； ESGU參數(shù)設(shè)置 。 b)技術(shù)參數(shù) 技術(shù)參數(shù) 技術(shù)指標(biāo) 模塊工作電源 AC220V 工作電源功率 10W CPU 采用Davinci平臺(tái)，ARM9+DSP 操作系統(tǒng) Lin

20、ux 人機(jī)界面 7寸觸摸屏 800480 TFT真彩 通信接口 RS485*2，CAN*1，Ethernet10/100M，RS232*1 內(nèi)存容量 64M 技術(shù)參數(shù) 技術(shù)指標(biāo) 數(shù)據(jù)儲(chǔ)存 USB，SD卡 外形尺寸 29013081(mm)/2KG 安裝方式 嵌入式安裝 c)接口及連接 接口 接口描述 功能描述 線束定義 POWER SW 電源開(kāi)關(guān) ESMU外部電源開(kāi)關(guān) DC110V/DC220V 直流電源輸入端口 最小1mm2銅芯線 1000V絕緣 AC220V 交流檢測(cè)輸入口 最小1mm2銅芯線1000V絕緣 OUTPUT12 干接點(diǎn)輸出口繼電器輸出 模擬開(kāi)關(guān)量輸入端口，現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警，故障時(shí)閉合

21、 最小1mm2銅芯線INPUT 有源檢測(cè)輸入口 最小1mm2銅芯線CAN 250Kbps ESMU通過(guò)CAN總線與BMM、ESGU、PCS通信，數(shù)據(jù)傳輸以及控制(可選) 屏蔽差分雙絞線，1KV絕緣 COM1(RS485) 2.4K19.2K ESMU通過(guò)RS485與BMM、ESGU、PCS通信數(shù)據(jù)傳輸以及控制 屏蔽差分雙絞線，1KV絕緣 COM2 2.4K19.2K 后臺(tái)通信串口（RS232/RS485可選，通過(guò)SW切換） 屏蔽差分雙絞線，1KV絕緣 LAN RJ45,10/100M,Base-TX ESMU通過(guò)ethernet與儲(chǔ)能后臺(tái)通信 超五類(lèi)屏蔽雙絞線TEST 測(cè)試端口 SD 用于程序升級(jí) USB2.0 用于程序升級(jí)和數(shù)據(jù)導(dǎo)出 d)安裝尺寸及端口說(shuō)明 圖9 ESMU安裝尺寸圖 圖10 POWER SW: 電源開(kāi)關(guān) DC110/DC220: 電源輸入線 AC220: 交流檢測(cè)輸入口 INPUT: 有源檢測(cè)輸入口 OUTPUT12: 干接點(diǎn)輸出口 CAN: CAN接口 COM1: 采集設(shè)備通信串口（RS485） TEST: 調(diào)試串口 LAN: 以太網(wǎng)口 SD: SD卡插口 COM2:通信串口（RS232/RS485可選，通過(guò)SW切換） 5、 安裝及操作注意事項(xiàng) 為了保證施工人員和設(shè)備的安全，接線時(shí)請(qǐng)將電池組從運(yùn)行設(shè)備中脫離； 安裝時(shí)請(qǐng)