能量管理系統(tǒng)

在儲能電站中，儲能電池往往由幾十串甚至幾百串以上的電池組構(gòu)成。由于電池在生產(chǎn)過程和使用過程中，會造成電池內(nèi)阻、電壓、容量等參數(shù)的不一致。這種差異表現(xiàn)為電池組充滿或放完時串聯(lián)電芯之間的電壓不相同，或能量的不相同。這種情況會導(dǎo)致部分過充，而在放電過程中電壓過低的電芯有可能被過放，從而使電池組的離散性明顯增加，使用時更容易發(fā)生過充和過放現(xiàn)象，整體容量急劇下降，整個電池組表現(xiàn)出來的容量為電池組中性能最差的電池芯的容量，最終導(dǎo)致電池組提前失效。因此，對于磷酸鐵鋰電池電池組而言，均衡保護(hù)電路是必須的。當(dāng)然，鋰電池的電池管理系統(tǒng)不僅僅是電池的均衡保護(hù)，還有更多的要求以保證鋰電池儲能系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。

單體電池電壓均衡功能

此功能是為了修正串聯(lián)電池組中由于電池單體自身工藝差異引起的電壓、或能量的離散性，避免個別單體電池因過充或過放而導(dǎo)致電池性能變差甚至損壞情況的發(fā)生，使得所有個體電池電壓差異都在一定的合理范圍內(nèi)。要求各節(jié)電池之間誤差小于±30mv。(電動汽車剛剛突破這個瓶頸)

電池組保護(hù)功能

單體電池過壓、欠壓、過溫報警，電池組過充、過放、過流報警保護(hù)，切斷等。

采集的數(shù)據(jù)主要有：

單體電池電壓、單體電池溫度(實際為每個電池模組的溫度)、組端電壓、充放電電流，計算得到蓄電池內(nèi)阻。

通訊接口：采用數(shù)字化通訊協(xié)議IEC61850。在儲能電站系統(tǒng)中，需要和調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通訊，上送數(shù)據(jù)和執(zhí)行指令。

診斷功能

BMS應(yīng)具有電池性能的分析診斷功能，能根據(jù)實時測量蓄電池模塊電壓、充放電電流、溫度和單體電池端電壓、計算得到的電池內(nèi)阻等參數(shù)，通過分析診斷模型，得出單體電池當(dāng)前容量或剩余容量(SOC)的診斷，單體電池健康狀態(tài)(SOH)的診斷、電池組狀態(tài)評估，以及在放電時當(dāng)前狀態(tài)下可持續(xù)放電時間的估算。根據(jù)電動汽車相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求《鋰離子蓄電池總成通用要求》(目前儲能電站無相關(guān)標(biāo)準(zhǔn))，對剩余容量(SOC)的診斷精度為5%，對健康狀態(tài)(SOH)的診斷精度為8%。

熱管理

鋰電池模塊在充電過程中，將產(chǎn)生大量的熱能，使整個電池模塊的溫度上升，因而，BMS應(yīng)具有熱管理的功能。

故障診斷和容錯

若遇異常，BMS應(yīng)給出故障診斷告警信號，通過監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給上層控制系統(tǒng)。對儲能電池組每串電池進(jìn)行實時監(jiān)控，通過電壓、電流等參數(shù)的監(jiān)測分析，計算內(nèi)阻及電壓的變化率，以及參考相對溫升等綜合辦法，即時檢查電池組中是否有某些已壞不能再用的或可能很快會壞的電池，判斷故障電池及定位，給出告警信號，并對這些電池采取適當(dāng)處理措施。當(dāng)故障積累到一定程度，而可能出現(xiàn)或開始出現(xiàn)惡性事故時，給出重要告警信號輸出、并切斷充放電回路母線或者支路電池堆，從而避免惡性事故發(fā)生。采用儲能電池的容錯技術(shù)，如電池旁路或能量轉(zhuǎn)移等技術(shù)，當(dāng)某一單體電池發(fā)生故障時，以避免對整組電池運(yùn)行產(chǎn)生影響。

管理系統(tǒng)對系統(tǒng)自身軟硬件具有自檢功能，即使器件損壞，也不會影響電池安全。確保不會因管理系統(tǒng)故障導(dǎo)致儲能系統(tǒng)發(fā)生故障，甚至導(dǎo)致電池?fù)p壞或發(fā)生惡性事故。

其它保護(hù)技術(shù)

對于電池的過壓、欠壓、過流等故障情況，采取了切斷回路的方式進(jìn)行保護(hù)。對瞬間的短路的過流狀態(tài)，過流保護(hù)的延時時間一般至少要幾百微秒至毫秒，而短路保護(hù)的延時時間是微秒級的，幾乎是短路的瞬間就切斷了回路，可以避免短路對電池帶來的巨大損傷。在母線回路中一般采用快速熔斷器，在各個電池模塊中，采用高速功率電子器件實現(xiàn)快速切斷。

蓄電池在線容量評估SOC

在測量動態(tài)內(nèi)阻和真值電壓等基礎(chǔ)上，利用充電特性與放電特性的對應(yīng)關(guān)系，采用多種模式分段處理辦法，建立數(shù)學(xué)分析診斷模型，來測量剩余電量SOC。分析鋰電池的放電特性,基于積分法采用動態(tài)更新電池電量的方法,考慮電池自放電現(xiàn)象,對電池的在線電流、電壓、放電時間進(jìn)行測量;預(yù)測和計算電池在不同放電情況下的剩余電量，并根據(jù)電池的使用時間和環(huán)境溫度對電量預(yù)測進(jìn)行校正，給出剩余電量SOC的預(yù)測值。