中國儲能網訊：一、儲能三級BMS系統概述

一個完整的儲能系統BMS由電池組BMS，電池簇BMS及系統BMS組成，這對于由大量電芯串并聯組成的大規模儲能系統而言，三級BMS的設計從最大程度上避免了電芯不均衡及其所導致的過充及過放。

儲能電池BMS的主要功能包括狀態監測與評估、電芯均衡、控制保護、通信及日志記錄等。

電池儲能系統它由儲能電池、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。

圖1 鋰電池儲能系統及三級BMS

圖2 鋰電池儲能系統及三級BMS示意圖

二、儲能系統內部通訊

2.1儲能BMS與EMS的通訊

BAMS顯示整個PCS電池組單元的相關信息，并將相關信息通過以太網（RJ45）傳遞給監控系統EMS。信息內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、環境溫度，以及電池異常告警、保護等相關信息。

接收信息：BMS接收監控系統EMS下達的電池運行參數，如電壓的保護設定值、報警設定值，溫度的保護設定值、報警設定值，SOC的保護設定值、報警設定值等。

BAMS管理服務器支持MODBUS通訊規約，其中MODBUS需要定義專門的規約點表；通訊接口為網絡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的數據匯總到BAMS，再由BAMS與PCS通信，實行單向傳輸，BAMS做主，PCS做從。

BMS發送信息：BMS發送的信息有電池的狀態量及告警量等相關信息。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、環境溫度、電池最小SOH等。PCS接到BMS告警信息后應進行相應的保護動作。

通信接口：PCS與BMS間采用CAN或RS485通訊接口。

硬節點信息：為了保護的及時可靠，儲能系統留備了硬節點，BMS檢測到電池系統達到保護限制時，BMS通過干節點將保護限制值發送給PCS。

2.3儲能BMS三層架構內部通訊

BMS系統的三層架構分別是，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），計算分析電池的SOC和SOH，實現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。負責收集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、2路CAN2.0總線和1路RS485（備用）總線。負責收集BCMU上傳的各種電池信息，并將所有信息以RJ45接口上傳給儲能監控EMS系統；與PCS通信，將電池的相關異常信息發送給PCS（CAN或RS485接口），且配有硬件干節點對PCS。

圖3 BMS主要功能

2.4 BMS系統的均衡功能

電池儲能系統BMS重點要做好兩個方面，一是電池的數據分析和計算，二是電池的均衡。儲能電站提供的電池管理系統具備雙向主動無損均衡功能，均衡電流最大5A，均衡效率達到80%以上，同時能有效地篩選出性能異常的單體電池進行報警以便更換，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，確保整個儲能系統的正常運行。

單體電池均衡單元：

單體電池由于生產工藝等原因導致各電池容量與性能的差異，在對電池組進行充放電的過程中，必然會擴大這種差異，充電時，容量小性能差的電池會出現過充現象；放電時，容量小性能差的電池又會有過放現象；電池組容量利用率會越來越低，長此以往，這種惡性循環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外學者和業界的共識。

圖4 電池均衡功能實現原理圖

電池監護模塊的均衡系統主要包括四個步驟：電池信息采集→均衡規則運算→均衡狀態輸出→均衡實現。