48V锂电多组并联电池管理系统项目技术方案

48V锂电多组并联电池管理系统项目技术方案深圳蓝锂科技二○一七年三月目录一、电池管理系统方案设计概要.....................................................................................................31.1本方案的设计主要技术特点：...........................................................................................31.2三级系统架构......................................................................................................................3二、系统原理框图.............................................................................................................................42.1电池管理系统BMS原理图................................................................................................42.2电池柜内部通信原理图......................................................................................................4三、BMU电池管理单元....................................................................................................................53.1、BMU芯片外观图片..........................................................................................................53.2、BMU规格参数...................................................................................................................6四、BMS及中控模块......................................................................................................................64.1、外观图片............................................................................................................................64.2、BMS参数...........................................................................................................................74.3、BMS板主机接口定义.......................................................................................................74.4、系统技术指标及功能........................................................................................................84.5、系统特点介绍....................................................................................................................8五、总控模块及显示界面.................................................................................................................95.1、部分系统显示界面............................................................................................................95.2、系统主要功能..................................................................................................................11一、电池管理系统方案设计概要该系统为电信机房后备电池，由多组50-100AH、15-16串48V电池模块并联运行。本方案为机架式结构，每个机架（柜）可安装12组48V模块。由于锂电安全性及可靠性的特殊要求，任一单体电池产生过压、过流、过温、欠压，系统都必须使该电池停止工作，因此，系统设计必须考虑冗余方案，以提高系统在寿命周期内的可靠性。本案采用10组独立电池模块，每组电池由100AH单体电池16只串联组成。当任意一组电池退出运行时，系统都能正常工作（系统可用储能减为9/10额定值）；当5组电池因维护或故障退出工作时，系统仍能正常工作（系统可用储能减为1/2额定值）。系统检测到低于5组电池在线时，将根据负载电流状况，决定是否维持供电还是退出运行。电池组在初始并联及长期搁置后，由于自放电特性不一致会导致各电池组电压的差异，直接并联会产生较大的环流，系统配置预充预放电路，在模块检测到与直流总线电压不一致时，会开启预充预放电路使模块电压与总线电压一致，待电压基本一致后，本模块才会并机工作，该功能也同时保证电池组增容或故障检修完成后重新投入时不会产生环流。1.1本方案的设计主要技术特点：a.监测到系统中每一节电池的电压、电流、SOC、SOH及温度，并通过系统软件自动找出落后电池与故障电池，在单体电池小于同组电池平均值的90%（可设置）时，给出维护建议，小于80%（可设置）时，给出更换建议。b.电池按120只为单位进行分组配容，尽量降低同组内单体电池的不一致性。c.提供一定的均衡电流，降低浮充阶段由于电池不一致性导致的不均衡充电。d.全自动化管理模式，通过一套系统、一个屏幕管理所有10个模块150或160只电池，故障及落后电池自动检出，大大降低对维护人员的技术要求。e.每个电池模块均有BMS系统。由BMS主板、开关及其控制电路、电源、电流电压检测电路、预充预放电路等组成。f.系统配置中控模块提供总开关、与PCS或UPS或整流器的各类通信接口，内置7吋显示屏显示所有电池状况及故障位置，为电池组脱离母线后的维修维护提供方便。1.2三级系统架构48V模组含BMU主板、开关及其控制电路、电源、电流电压检测电路、预充预放电路。负责电池模组的检测与均衡，充放电控制及通信，环流监测与自动处理等。负责本组电池的投入与退出控制。中控模块负责电池柜（10x15s=150只电池）共10个电池模组的数据收集、整理、计算、控制，负责与总控模块（在2个以上电池柜并联时使用）或上级设备（整流柜、pcs、ups等）交换数据和控制命令。总控模块（本案不需要）负责收集多个中控模块（360只电池）的数据，根据大数据的处理结果，形成警告、报警、维护等命令。负责显示电池、电池模块和电池组及整个电池系统的各类参数、曲线、告警、历史信息等。负责与上级系统交换数据，包括PCS、UPS、整车管理系统、外部充电桩等。提供多路CAN\RS485\ETHERNET\干接点接口。二、系统原理框图2.1电池管理系统BMS原理图2.2电池柜内部通信原理图三、BMU电池管理单元BMU，主要提供电池电压监控及报警，电池组温度监控及报警，电池电量均衡等功能。BMU负责监控15节或16节串联电池单元，根据电池组成方式不同，被监控电池单元可以是一个大容量电池单体，也可以是多个中小容量电池并联的组合体。BMU规格参数BMU型号LS16BMU电池规格磷酸铁锂、三元锂、锰酸锂、钛酸锂、铅酸、铅炭电池电池串数16节供电由中控模块12VDC电源供电,电池模块机箱散热风扇由BMU从本模块取电均衡类型电阻被动式均衡均衡电流300mA温度采样检测点数8点检测精度±2℃检测范围-40~100℃电压采样精度检测精度±10mV检测范围0~4.5V自耗电充电模式5mA放电模式5mA静置模式1mA通信要求CAN2.0B（与中控BMS板内部通信）3.1、BMU芯片外观图片BMU芯片BMU芯片加外壳3.2、BMU规格参数BMU型号LS16BMU电池规格磷酸铁锂、三元锂、锰酸锂、钛酸锂、铅酸、铅炭电池电池串数16节供电由中控模块12VDC电源供电,电池模块机箱散热风扇由BMU从本模块取电均衡类型电阻被动式均衡均衡电流300mA温度采样检测点数8点检测精度±2℃检测范围-40~100℃电压采样精度检测精度±10mV检测范围0~4.5V自耗电充电模式5mA放电模式5mA静置模式1mA通信要求CAN2.0B（与中控BMS板内部通信）四、BMS及中控模块BMS芯片板含开关控制电路、通信电路、电源、电流电压检测及BMU单元，与预充预放板、开关电路等设备构成BMS模块。BMS电池组管理系统（BatteryManagementSystem）负责本组电池的投入与退出控制。并负责与中控模块交换能量信息与控制信息。4.1、外观图片中控模块MBS芯片加外壳4.2、BMS参数BMS板型号：LS-BMS16B最大BMU管理数：12个电流采样范围：±500A（±100A~±1500A可选）电流采样精度：1%电流采样周期：100mS通信接口：RS485x1、CANx2、ETHERNETx1BMS供电：12VDC，隔离电源BMS功耗：3W4.3、BMS板主机接口定义接口接口描述功能描述线束定义CAN1500KbpsBMS通过CAN总线与下辖BMU通信，轮询电池组电压和温度信息,同时能及时接收BMU上报的告警信息屏蔽差分双绞线，1KV绝缘,使用Open5接口CAN2500KbpsBMS板通过CAN总线与PCS通信交换控制命令与数据也可用于与BMSS(总控模块)通信，上报电池组电压和温度信息,电流信息,各种告警信息,同时接收BMSS下发的各种配置命令.屏蔽差分双绞线，1KV绝缘，使用Open5接口RS4859.6~115.2Kbps与PCS通信交换控制命令与数据屏蔽差分双绞线，1KV绝缘ETHERNET网线用于与BMSS(总控模块)通信，上报电池组电压和温度信息,电流信息,各种告警信息,同时接收BMSS下发的各种配屏蔽差分双绞线，1KV绝缘BMS电源线2芯连线，12VDC电源，与电池组直流隔离。为BMS提供电源最小1mm2铜芯线，1KV绝缘4.4、系统技术指标及功能4.5、系统特点介绍本系统拥有以下功能特点：1)均衡功能，防止电池芯之间的不平衡现象，维护电池组容量，延长电池组寿命；2)单体电池电压检测，提供准确过充过放保护电压测量，同时为均衡控制策略提供可靠依据；3)单电池组内多点温度采集，严密监控电池温度场不均匀性，提高电池组寿命；4)针对每个电池组串进行分布式SOC估量，支持针对每个电池组串的功率控制，有效的提高