一种基于分布式储能的PCS与BCU融合控制装置的制作方法

本发明涉及储能，具体为一种基于分布式储能的pcs与bcu融合控制装置。

背景技术：

1、随着新能源及电动汽车的快速普及及增长，带动了储能的快速发展，目前储能典型方案分为集中式储能电站和分布式储能电站，针对上述两种应用场景目前解决方案有两种，一种是以塔式pcs为主的系统集成方案，一种模块化分布式系统集成方案；第一种方案pcs的容量一般较大，均在mw级以上，因此需要多簇储能电池系统进行并联，由于存在单体电芯的木桶效应，存在系统利用率低、安全性差等问题，目前逐渐被第二种方案所取代；模块化分布式储能系统集成方案具有系统利用率高、可靠性高、效率高等特点，目前应用较为广泛。

2、模块化分布式储能系统集成方案采用小功率的pcs，对应一簇电池有效的避免电池并联一致性差带来的系统利用率低的问题。但也存在以下几个问题：

3、1、模块化分布式储能电池系统方案一般为1簇电池系统，高压箱、pcs、ems组成，而pcs目前直流侧和高压箱部分功能重复，存在成本高的问题；

4、2、模块化分布式储能系统pcs、ems、bms均为独立单元，相互之间通过通讯进行数据交互，彼此割裂，对系统保护性存在一定的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于分布式储能的pcs与bcu融合控制装置，具备有效的降低系统成本，通过bcu直接采集pcs内部开关状态、故障状态、各节点温度信息，通过和pcs控制系统总线数据交互，同时设计完善的保护联动机制可大大提升系统安全及可靠性，以及通过bcu和pcs控制系统深度融合，从根本上优化目前分布式储能核心器件bms及pcs之间互动机制，使原来相互独立的控制单元融合更加紧密，大大提升分布式储能系统的安全可靠性的优点，解决了模块化分布式储能电池系统方案一般为1簇电池系统，高压箱、pcs、ems组成，而pcs目前直流侧和高压箱部分功能重复，存在成本高，以及模块化分布式储能系统pcs、ems、bms均为独立单元，相互之间通过通讯进行数据交互，彼此割裂，对系统保护性存在一定的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于分布式储能的pcs与bcu融合控制装置，包括pcs控制单元、bcu控制单元和断路器，所述pcs控制单元与bcu控制单元之间信息传输采用总线传输，所述pcs控制单元与bcu控制单元之间连接方式通过干接点方式直连，其中pcs控制单元控制功能包括模拟量算法模块、控制算法模块和pwm模块，而bcu控制单元功能可对电池soc/soh估算、保护、逻辑之外，还包括采集断路器位置信息、接触器位置信息、pcs交流侧铜排搭接温度信息、bmu通讯信号、风扇信息和ems通讯信号。

3、优选的，所述pcs控制单元和bcu控制单元可分离为两个板卡部署在pcs的内部，也可集成在一个板卡上部署在pcs的内部。

4、本发明还提出一种基于分布式储能的pcs与bcu融合系统控制方法，包括以下具体步骤：

5、s1、首先pcs控制单元及bcu控制单元进行自检，正常后，bcu检测pcs直流断路器k1位置及电池状态，当断路器k1为合位时且电池状态为正常时，bcu功能单元将pcs功能单元与bcu功能单元之间置位高电平，运行pcs正常启动，否则该节点为低电平，pcs禁止启动逻辑；

6、s2、正常启动后，bcu及pcs运行，当检测到电池出现故障后，bcu功能单元通过总线将故障数据传输到pcs功能单元中，pcs功能单元执行停机逻辑。

7、本发明还提出一种基于分布式储能的pcs与bcu融合系统协调控制保护方法：包括以下异常状态解决方法：

8、异常1：电池故障下，bcu功能单元通过总线告知pcs功能单元完成正常的停机保护逻辑；

9、异常2：pcs故障下：pcs功能单元自主执行故障保护停机逻辑；

10、异常3：电池故障下，bcu功能单元通过总线告知pcs功能单元执行停机逻辑，bcu功能单元在1s内没有收到pcs停机的反馈节点，此时bcu功能单元开出低电平至pcs功能单元，pcs在监测到低电平信号时，执行停机逻辑；

11、异常4：bcu功能单元实时检测主回路电流信息，当执行开出停机逻辑3s后，电池侧仍然有电流时，此时bcu单元判断pcs功能失效，此时bcu直接开出k1断路器跳闸信号，辅助完成系统停机的功能；

12、异常5：当pcs功能单元及bcu功能单元均失效情况下，ems根据通讯及柜内设备运行情况进行主回路断开，完成电池的保护逻辑。防止出现更为严重的故障。

13、与现有技术相比，本发明提供了一种基于分布式储能的pcs与bcu融合控制装置，具备以下有益效果：

14、本发明采用pcs与bcu一体化设计，可以有效降低系统故障几率，具有成本低、可靠性高等有点，进一步提升整个系统集成度。

15、本发明提出了pcs和bcu融合的装置方案，物理上提高了设备的集成度，同时融合后的bcu单元充分采集pcs内部的信息参与到电池管理系统中，可大大提升系统的可靠性，最后采用三级保护机制，bcu单元与pcs单元充分融合设计，提升系统保护动作可靠性，降低系统一次成本，满足大部分的应用需求。

技术特征：

1.一种基于分布式储能的pcs与bcu融合控制装置，包括pcs控制单元、bcu控制单元和断路器，其特征在于：所述pcs控制单元与bcu控制单元之间信息传输采用总线传输，所述pcs控制单元与bcu控制单元之间连接方式通过干接点方式直连，其中pcs控制单元控制功能包括模拟量算法模块、控制算法模块和pwm模块，而bcu控制单元功能可对电池soc/soh估算、保护、逻辑之外，还包括采集断路器位置信息、接触器位置信息、pcs交流侧铜排搭接温度信息、bmu通讯信号、风扇信息和ems通讯信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于分布式储能的pcs与bcu融合控制装置，其特征在于：所述pcs控制单元和bcu控制单元可分离为两个板卡部署在pcs的内部，也可集成在一个板卡上部署在pcs的内部。

3.一种基于分布式储能的pcs与bcu融合系统控制方法根据权利要求1-2任一项所述的一种基于分布式储能的pcs与bcu融合控制装置，其特征在于：包括以下具体步骤：

4.一种基于分布式储能的pcs与bcu融合系统协调控制保护方法根据权利要求3所述的一种基于分布式储能的pcs与bcu融合系统控制方法，其特征在于：包括以下异常状态解决方法：

技术总结
本发明涉及储能技术领域，且公开了一种基于分布式储能的PCS与BCU融合控制装置，包括PCS控制单元、BCU控制单元和断路器，PCS控制单元与BCU控制单元之间信息传输采用总线传输，PCS控制单元与BCU控制单元之间连接方式通过干接点方式直连，其中PCS控制单元控制功能包括模拟量算法模块、控制算法模块和PWM模块，而BCU控制单元功能可对电池SOC/SOH估算、保护、逻辑。本发明提出了PCS和BCU融合的装置方案，物理上提高了设备的集成度，同时融合后的BCU单元充分采集PCS内部的信息参与到电池管理系统中，可大大提升系统的可靠性，最后采用三级保护机制，BCU单元与PCS单元充分融合设计，提升系统保护动作可靠性，降低系统一次成本，满足大部分的应用需求。

技术研发人员：陈世锋,张建兴,高鹏,吕海超,马帅,孟跃伟,刘超杰,王志浩
受保护的技术使用者：苏州云能魔方能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/12