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一个完整的直流侧集装箱储能柜,是由多个电池簇(Rack)并联而成,而一个电池簇,是由多个电池包(Pack)串联而成,一个电池包(Pack)是由多个电池模组串联而成,一个电池模组由多个电芯串联而成。如一台20尺5MWh的集装箱储能柜,包括12个电池簇,每个电池簇有8个电池Pack包,每个电池包有4个电池模组,每个模组有13个314Ah的电芯。
电池簇(Battery Rack),是由多个电池Pack包、高压控制盒、电池簇管理单元(BCU)、动力线束和通信线束、电池架等组成。在一个电池仓中,有一个或者多个电池簇,每个电池簇包含一组电芯,这些电芯通过串联的方式连接在一起,有相同的电压和容量,它们组合在一起,形成一个完整的电池系统。
1、电池簇介绍
以1P416S/418kWh为例,电池簇采用314Ah磷酸铁锂电芯,匹配方案为:1个高压控制盒和8个电池Pack模组组成,系统1并416串,额定电量417.997kWh。
电池簇包括8个电池PACK、1个高压控制盒、9个插箱位的电池架,簇内动力线束、BMS电源通讯线束、电池架和电池箱固定结构件等配件。
电池簇含1套电池管理系统。BCU作为电池管理系统的簇控模块,连接BMU,可以对CAN网络上的电池箱BMU进行认证和信息交互,获取电池箱内的电池电压温度等信息,并根据既定的保护策略进行相应处理和上报。BCU还负责电池的电流采集、绝缘的检测等功能,以及相关的告警和保护等措施。
2、电池簇主要技术参数:
3、电池簇参数解释:
●组合方式:1P416S
S代表串联电芯,P代表并联电芯,1P416S表示:416串1并。串联后电压倍增,额定电压为3.2*416=1331.2V。LFP电芯电压范围为2.8V~3.6V,电池簇工作电压范围为1164.8~1497.6V。
●额定容量:314Ah
电池额定容量是指电池在额定工作条件下能长期持续工作的容量。电池的额定容量C,单位安时(Ah),它是放电电流安(A)和放电时间小时(h)的乘积。所以314Ah表示以最大倍率0.5C的157A电流放电,可持续放2h。
●额定能量:417.997kWh
额定能量(Wh)=标称容量(Ah)*标称电压(V),这也代表着一块电池放出的总能量和容量、电压都有关。3.2V*314Ah*416=417.997kWh。
20尺储能集装箱常见容量。电芯有280Ah,305Ah,314Ah,320Ah628(2*314Ah)等,Pack有48S,52S,104S等3种,一个电池簇目前8个Pack比较多,一个20尺集装箱,一般有8,9,10个电池簇。
4、电池系统BMS管理架构
BMS三级架构通常采用三级架构(从控、主控、总控),实现从电池模组–电池簇-电池仓的分级管理和控制。具体如下:
第一级:电池管理单元(从控),通常叫做BMU(Battery Management Unit),是单体电池管理层,主要作用是单体电压采集、温度节点采集以及电池均衡。由电池监控芯片及其附属电路构成,负责采集单体电池的各类信息,计算分析电池的SOC(电池剩余容量)和SOH(电池健康状态),实现对单体电池的主动均衡,并将单体异常信息上传给主控。
第二级:电池簇管理单元(主控),BCU(Battery Cluster Unit)是制动控制单元,也是电池组管理层。用于收集BMU上传的各种单体电池信息,采集电池组信息,计算分析电池组的SOC和SOH,负责控制动力电池系统以及与其他控制单元进行信息交互。
第三级:电池阵列管理单元(总控),是电池仓管理层,负责系统内部的整体协调以及与EMS、PCS的外部信息交互,根据外部请求控制整个BMS系统的运行过程。
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