(12)实用新型专利
(10)授权公告号 CN 212461801 U(45)授权公告日 2021.02.02
(21)申请号 202020650448.9(22)申请日 2020.04.26
(73)专利权人 南京国电南自电网自动化有限公
司
地址 211100 江苏省南京市江宁区水阁路
39号(72)发明人 查晓锐 陈福锋 常晓勇 赵谦 (74)专利代理机构 南京纵横知识产权代理有限
公司 32224
代理人 史俊军(51)Int.Cl.
H01M 10/42(2006.01)H02J 13/00(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图2页
(54)实用新型名称
一种用于储能电站的电池管理系统(57)摘要
本实用新型公开了一种用于储能电站的电池管理系统，包括电池接口管理单元，电池接口管理单元连接有若干电池簇管理单元，电池簇管理单元连接有若干电池管理单元。本实用新型采用分层设计，各层各模块独立开发，便于后续的升级改造和维修更换。
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权 利 要 求 书
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1.一种用于储能电站的电池管理系统，其特征在于：包括电池接口管理单元，电池接口管理单元连接有若干电池簇管理单元，电池簇管理单元连接有若干电池管理单元。
2.根据权利要求1所述的一种用于储能电站的电池管理系统，其特征在于：电池接口管理单元包括第一控制器、第一通信电路、显示模块和告警指示电路，第一通信电路、显示模块和告警指示电路均连接第一控制器，第一通信电路连接电池簇管理单元。
3.根据权利要求2所述的一种用于储能电站的电池管理系统，其特征在于：指示电路包括电源指示电路和若干告警指示电路，电源指示电路用以指示上电是否正常，每个告警指示电路用以指示不同等级的告警。
4.根据权利要求1所述的一种用于储能电站的电池管理系统，其特征在于：电池簇管理单元包括第二控制器、第二通信电路、第一开入电路、第一开出电路、采样芯片、母线电压采集电路、母线电流采集电路和绝缘电阻采集电路；
第二通信电路、第一开入电路、第一开出电路和采样芯片均与第二控制器连接，母线电压采集电路、母线电流采集电路和绝缘电阻采集电路均与采样芯片连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于储能电站的电池管理系统，其特征在于：第二通信电路包括第二通信电路A、第二通信电路B和第二通信电路C，其中第二通信电路A连接电池接口管理单元，第二通信电路B连接电池管理单元，第二通信电路C备用。
6.根据权利要求4所述的一种用于储能电站的电池管理系统，其特征在于：第二控制器还连接有拨码开关。
7.根据权利要求1所述的一种用于储能电站的电池管理系统，其特征在于：电池管理单元包括第三控制器、第三通信电路、第二开入电路、第二开出电路、电池管理芯片、电池电压采集电路、电池温度采集电路和均衡电路；
第三通信电路、第二开入电路、第二开出电路、电池管理芯片均与第三控制器连接，电池电压采集电路、电池温度采集电路和均衡电路均与电池管理芯片连接。
8.根据权利要求7所述的一种用于储能电站的电池管理系统，其特征在于：第三通信电路包括第三通信电路A和第三通信电路B，其中第三通信电路A连接电池簇管理单元，第三通信电路B备用。
9.根据权利要求7所述的一种用于储能电站的电池管理系统，其特征在于：第三控制器还连接有拨码开关。
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说 明 书
一种用于储能电站的电池管理系统
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技术领域
[0001]本实用新型涉及一种用于储能电站的电池管理系统，属于储能电站电池管理技术领域。
背景技术
[0002]在储能电站电池管理领域，为保障整个系统长期安全稳定运行，不仅需要对系统的核心组件电池组进行监测与保护，还要考虑电站投运以后的改造维护等状况。为实现对电池组的有效管理，需针对储能电站应用场景开发针对的电池管理系统。[0003]目前，电池管理系统的研究多集中在电动汽车领域的应用，储能电站的应用环境与电动汽车截然不同，其空间充裕、环境稳定、小偏差在整个系统里不易被察觉，针对储能电站应用场景的电池管理系统较少。现有的电池管理系统，一般采取一个主控多个从控的方式，主控和从控之间采用局域网CAN进行通讯。从控主要对一个电池组进行电压和温度的测量，将数值发送给主控，主控主要测量整组电池的电流电压，接收从控的数据，估算电池状态并且进行各种保护和管理。现有电池管理系统的一个主控多个从控架构，不利于后续的升级改造和维修更换。
实用新型内容
[0004]本实用新型提供了一种用于储能电站的电池管理系统，解决了背景技术中披露的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：[0006]一种用于储能电站的电池管理系统，包括电池接口管理单元，电池接口管理单元连接有若干电池簇管理单元，电池簇管理单元连接有若干电池管理单元。[0007]电池接口管理单元包括第一控制器、第一通信电路、显示模块和告警指示电路，第一通信电路、显示模块和告警指示电路均连接第一控制器，第一通信电路连接电池簇管理单元。
[0008]指示电路包括电源指示电路和若干告警指示电路，电源指示电路用以指示上电是否正常，每个告警指示电路用以指示不同等级的告警。[0009]电池簇管理单元包括第二控制器、第二通信电路、第一开入电路、第一开出电路、采样芯片、母线电压采集电路、母线电流采集电路和绝缘电阻采集电路；[0010]第二通信电路、第一开入电路、第一开出电路和采样芯片均与第二控制器连接，母线电压采集电路、母线电流采集电路和绝缘电阻采集电路均与采样芯片连接。[0011]第二通信电路包括第二通信电路A、第二通信电路B和第二通信电路C，其中第二通信电路A连接电池接口管理单元，第二通信电路B连接电池管理单元，第二通信电路C备用。[0012]第二控制器还连接有拨码开关。[0013]电池管理单元包括第三控制器、第三通信电路、第二开入电路、第二开出电路、电池管理芯片、电池电压采集电路、电池温度采集电路和均衡电路；
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第三通信电路、第二开入电路、第二开出电路、电池管理芯片均与第三控制器连
接，电池电压采集电路、电池温度采集电路和均衡电路均与电池管理芯片连接。[0015]第三通信电路包括第三通信电路A和第三通信电路B，其中第三通信电路A连接电池簇管理单元，第三通信电路B备用。[0016]第三控制器还连接有拨码开关。[0017]本实用新型所达到的有益效果：本实用新型采用分层设计，各层各模块独立开发，便于后续的升级改造和维修更换。
附图说明
[0018]图1为本实用新型的结构示意图；[0019]图2为电池接口管理单元的结构框图；[0020]图3为电池簇管理单元的结构框图；[0021]图4为电池管理单元的结构框图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。[0023]如图1所示，一种用于储能电站的电池管理系统，采用自上而下的分层设计，具体包括电池接口管理单元，电池接口管理单元通过CAN总线连接若干电池簇管理单元，电池簇管理单元通过CAN总线连接若干电池管理单元；其中，一个电池接口管理单元下至多挂有5个电池簇管理单元，一个电池簇下至多挂有20个电池管理单元。[0024]如图2所示，电池接口管理单元包括第一控制器、第一通信电路、显示模块和告警指示电路，第一通信电路、显示模块和告警指示电路均连接第一控制器；其中，第一通信电路为CAN通信电路，用以连接电池簇管理单元。
[0025]电池接口管理单元用于显示电池簇管理单元及电池管理单元上送的信息，这些信息以电池簇为单位进行显示，主要包括各个单体电池电压、电池温度、SOC及告警等信息。[0026]电池接口管理单元的显示模块和输入模块可采用一个触摸显示屏，通过触摸显示屏可人工修改相应的系统定值，便于系统准确的系统计算与告警逻辑判断（这些计算和判断方法均与现有的电池管理系统中的一致）。
[0027]指示电路包括电源指示电路和若干告警指示电路，电源指示电路用以指示上电是否正常，即上电后电源指示电路的指示灯常亮（绿色），每个告警指示电路用以指示不同等级的告警，一般设置2个告警指示电路，1个用以指示一级告警（严重告警），另一个指示二级或三级告警（一般告警）。
[0028]第一控制器采用飞思卡尔的MC9S12XEP100MAL单片机，此款单片机管脚资源丰富，工作温度范围广，在电动汽车领域应用广泛，便于移植。[0029]如图3所示，电池簇管理单元包括第二控制器、第二通信电路、第一开入电路、第一开出电路、采样芯片、母线电压采集电路、母线电流采集电路和绝缘电阻采集电路；第二通信电路、第一开入电路、第一开出电路和采样芯片均与第二控制器连接，其中采样芯片通过SPI与第二控制器连接，母线电压采集电路、母线电流采集电路和绝缘电阻采集电路均与采
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样芯片连接。
[0030]第二通信电路为CAN通信电路，包括第二通信电路A、第二通信电路B和第二通信电路C；其中，第二通信电路A连接电池接口管理单元，上送及转发信息至电池接口管理单元，同时接收电池接口管理单元下发的指令；第二通信电路B连接电池管理单元，接收电池管理单元上送的信息及下发指令至电池管理单元，第二通信电路C备用，便于升级改造和扩展。[0031]母线电压采集电路、母线电流采集电路和绝缘电阻采集电路分别设置2路、2路和4路，分别对采集母线电压、母线电流和绝缘电阻。采样芯片采用ADS8588，第二控制器通过SPI读取采样的数据。[0032]第一开入电路（DI电路）和第一开出电路（DO电路）分别为6路和5路，用于接收告警信息和输出信息，其中1路第一开出电路用于启停风扇。[0033]第二控制器采用飞思卡尔的MC9S12XEP100MAL单片机，此款单片机管脚资源丰富，工作温度范围广，在电动汽车领域应用广泛，便于移植。
[0034]电池簇管理单元根据电池管理单元上送的电池数据及自身采集母线电压、母线电流及绝缘电阻等数据，采用安时积分法进行SOC计算，同时进行告警逻辑判断（这些计算和判断方法与现有的电池管理系统中的一致），SOC计算值及告警信息通过电池簇管理单元的第二通信电路A上送电池接口管理单元用于界面显示。[0035]如图4所示，电池管理单元包括第三控制器、第三通信电路、第二开入电路、第二开出电路、电池管理芯片、电池电压采集电路、电池温度采集电路和均衡电路；第三通信电路、第二开入电路、第二开出电路、电池管理芯片均与第三控制器连接，其中电池管理芯片通过SPI与第三控制器连接，电池电压采集电路、电池温度采集电路和均衡电路均与电池管理芯片连接。
[0036]第三通信电路包括第三通信电路A和第三通信电路B，其中，第三通信电路A连接电池簇管理单元，上送采样的电池电压、电池温度等信息；第三通信电路B备用，便于升级改造和扩展。
[0037]电池管理芯片采用LTC6811，有12路电池电压采样回路，用于采样单体电池电压。电池管理单元采用被动均衡方案，通过外部放电电阻对失衡的电池回路进行放电。电池温度采集电路采用电池管理芯片LTC6811的任一路GPIO管脚接收温度数据，采用多路开关来选择不同的采样回路，共有16路电池温度采集电路。第二开入电路和第二开出电路分别为2路和3路，用于接收告警信息何输出信息，其中1路第二开出电路回路用于启停风扇。[0038]电池簇管理单元及电池管理单元模块软件可重复利用，各个模块均内置8位拨码开关，即电池簇管理单元的拨码开关与第二控制器连接，电池管理单元的拨码开关与第三控制器连接。通过拨码开关来标记各个模块在电池管理系统中的序号。如第1块电池管理单元，通过设计自身的拨码开关为00000001，将其整合到1号电池管理单元的报文ID中，这样在整个电池管理系统中，解析报文的ID即可知道报文是从1号电池管理单元发出的。[0039]上述系统采用分层设计，各层各模块独立开发，便于提高模块的防护等级，便于后续的升级改造和维修更换，同时同一类型的模块软件可重复利用，无需更改软件，通过各个模块自带的拨码开关即可标识不同的模块，配置灵活，可扩展性强。[0040]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改
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进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
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