中國儲能網(wǎng)訊：一、儲能三級BMS系統(tǒng)概述
一個(gè)完整的儲能系統(tǒng)BMS由電池組BMS，電池簇BMS及系統(tǒng)BMS組成，這對于由大量電芯串并聯(lián)組成的大規(guī)模儲能系統(tǒng)而言，三級BMS的設(shè)計(jì)從最大程度上避免了電芯不均衡及其所導(dǎo)致的過充及過放。
儲能電池BMS的主要功能包括狀態(tài)監(jiān)測與評估、電芯均衡、控制保護(hù)、通信及日志記錄等。
電池儲能系統(tǒng)它由儲能電池、總控制器單元（BAMS）、單體電池管理單元（BMU）、電池組端控制和管理單元（BCMU）組成。形成了電池組、電池族、電站三級的BMS管理系統(tǒng)。
圖1 鋰電池儲能系統(tǒng)及三級BMS
圖2 鋰電池儲能系統(tǒng)及三級BMS示意圖
二、儲能系統(tǒng)內(nèi)部通訊
2.1儲能BMS與EMS的通訊
BAMS顯示整個(gè)PCS電池組單元的相關(guān)信息，并將相關(guān)信息通過以太網(wǎng)（RJ45）傳遞給監(jiān)控系統(tǒng)EMS。信息內(nèi)容包括電池單體信息，電池組信息，電池簇信息。
上傳信息：BMS上傳電池單體（或組）信息有：單體電池電壓、電池組電壓、充放電電流、單體最大SOC、單體最小SOC、單體最小SOH；電池組SOC、單體最大溫度、單體最小溫度、環(huán)境溫度，以及電池異常告警、保護(hù)等相關(guān)信息。
接收信息：BMS接收監(jiān)控系統(tǒng)EMS下達(dá)的電池運(yùn)行參數(shù)，如電壓的保護(hù)設(shè)定值、報(bào)警設(shè)定值，溫度的保護(hù)設(shè)定值、報(bào)警設(shè)定值，SOC的保護(hù)設(shè)定值、報(bào)警設(shè)定值等。
BAMS管理服務(wù)器支持MODBUS通訊規(guī)約，其中MODBUS需要定義專門的規(guī)約點(diǎn)表；通訊接口為網(wǎng)絡(luò)RJ45通訊。
2.2儲能BMS與PCS的通訊
由于PCS只接了多組電池，所以BMS的數(shù)據(jù)匯總到BAMS，再由BAMS與PCS通信，實(shí)行單向傳輸，BAMS做主，PCS做從。
BMS發(fā)送信息：BMS發(fā)送的信息有電池的狀態(tài)量及告警量等相關(guān)信息。包括電池組的最大SOC、最小SOC、電池組最大可充電量、最大可放電量、環(huán)境溫度、電池最小SOH等。PCS接到BMS告警信息后應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)動作。
通信接口：PCS與BMS間采用CAN或RS485通訊接口。
硬節(jié)點(diǎn)信息：為了保護(hù)的及時(shí)可靠，儲能系統(tǒng)留備了硬節(jié)點(diǎn)，BMS檢測到電池系統(tǒng)達(dá)到保護(hù)限制時(shí)，BMS通過干節(jié)點(diǎn)將保護(hù)限制值發(fā)送給PCS。
2.3儲能BMS三層架構(gòu)內(nèi)部通訊
BMS系統(tǒng)的三層架構(gòu)分別是，單體電池管理層BMU、電池組管理層BCMU、電池簇（多組）管理層BAMS；其中電池簇管理層我們也叫一個(gè)PCS電池單元管理層。
單體電池管理層叫BMU，有1路CAN2.0總線。由電池采集單元BCU和電池均衡單元BEU組成，采集電池的各種單體信息（電壓、溫度），計(jì)算分析電池的SOC和SOH，實(shí)現(xiàn)對單體電池的主動均衡，并將單體異常信息上傳給電池組單元層BCMU；對外采用CAN2.0總線通信方式。
電池組管理層叫BCMU，有3路CAN2.0總線，2路RS485（備用）總線。負(fù)責(zé)收集BMU上傳的各種單體電池信息，采集電池組的各種信息（組電壓、組溫度）、電池組充電放電電流等，計(jì)算分析電池組的SOC和SOH，并將所有信息上傳給電池簇單元層BAMS；采用CAN2.0總線通信方式。
電池簇管理層叫BAMS，有1路以太網(wǎng)、2路CAN2.0總線和1路RS485（備用）總線。負(fù)責(zé)收集BCMU上傳的各種電池信息，并將所有信息以RJ45接口上傳給儲能監(jiān)控EMS系統(tǒng)；與PCS通信，將電池的相關(guān)異常信息發(fā)送給PCS（CAN或RS485接口），且配有硬件干節(jié)點(diǎn)對PCS。
圖3 BMS主要功能
2.4 BMS系統(tǒng)的均衡功能
電池儲能系統(tǒng)BMS重點(diǎn)要做好兩個(gè)方面，一是電池的數(shù)據(jù)分析和計(jì)算，二是電池的均衡。儲能電站提供的電池管理系統(tǒng)具備雙向主動無損均衡功能，均衡電流最大5A，均衡效率達(dá)到80%以上，同時(shí)能有效地篩選出性能異常的單體電池進(jìn)行報(bào)警以便更換，能快速高效的改善電池組的一致性，提高電池組的使用效率及使用壽命，確保整個(gè)儲能系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
單體電池均衡單元：
單體電池由于生產(chǎn)工藝等原因?qū)е赂麟姵厝萘颗c性能的差異，在對電池組進(jìn)行充放電的過程中，必然會擴(kuò)大這種差異，充電時(shí)，容量小性能差的電池會出現(xiàn)過充現(xiàn)象；放電時(shí)，容量小性能差的電池又會有過放現(xiàn)象；電池組容量利用率會越來越低，長此以往，這種惡性循環(huán)過程將加速電池的損壞。因此，動力及儲能電池組需要采用均衡電路以延長電池組壽命是國內(nèi)外學(xué)者和業(yè)界的共識。
圖4 電池均衡功能實(shí)現(xiàn)原理圖
電池監(jiān)護(hù)模塊的均衡系統(tǒng)主要包括四個(gè)步驟：電池信息采集→均衡規(guī)則運(yùn)算→均衡狀態(tài)輸出→均衡實(shí)現(xiàn)。
