一种储能舱综合管理设备
技术领域
本发明属于电化学储能舱的调节系统技术领域，涉及一种储能舱综合管理设备。
背景技术
储能舱作为电能临时存储部件，日常工作运行涉及能量的存储与释放，即输入和输出流动。能量流动时就会产生一定的热量。在短时的大功率能量流动，电池进行大倍率充电和放电，在这个过程中就会产生大量的热能，导致电池温度升高，影响电池的容量和充放电能力，加之密闭的储能舱空间，所以电池的散热至关重要。
电池PACK箱体的风机，负责将箱体内部的热量导出，将外部空气导入。然后在集装箱内部进行热量交换。集装箱为密闭系统，所以需要空调装置来实现箱体内外的热量交换，保证集装箱内部温度处在适宜电池工作的范围内。
同时，环境温度过低，电池内部化学物质的活性降低，造成电池有效容量降低，导致整个系统充电、放电的效率降低。环境温度过低时，有必要对电池进行加热。对于锂离子电池而言，对放电的下限温度都有着严格的限制：不低于-20℃。而对于充电温度而言，则不仅会像放电一样规定最低温度，甚至明确规定低温下只能小倍率充电、且不能满充(例如0～15℃时只能0.2C充电)，蓄电池的最佳使用温度是25℃，当温度每下降1℃时，相对容量大约会下降0.8％，而当温度升高后容量也会随之恢复。所以当天气温度骤降时，蓄电池内部的化学反应速率就会变得比较缓慢，蓄电池对外供电流放电的能力就大大下降。
储能舱体积较大，内装电池数目多，所以为确保有效运行，必须提供功率足够的制冷与加热能力。但是由于热量传递的滞后性，电池芯与储能舱内部，储能舱与空调回风口都存在温度梯度。
热管理系统占储能舱电能消耗的绝大部分：每个电池PACK上都有多个直流通风电机，储能舱内环境温度需要大功率工业空调的运转来维持。一旦失去通风和热交换，电芯在大电流的作用下，温度会快速上升并且积累，达到温度上限，BMS就会管理电池组停止充放电。并且BMS和BMU是电池管理的中枢系统，必须保证它们的正常可靠供电，否则会影响到电池充放电的正常运行，甚至造成电池损坏。
安全可靠的辅助供电系统对储能舱来说显得格外重要，所以必须选择不间断供电系统(UPS)才能确保储能舱可靠供电。并且在电源发生严重中断后具有可靠的保护机制，系统降功率运行，防止电池组过热和事故扩大。
发明内容
本发明的目的是提供一种储能舱综合管理设备，通过智能网关作为数据翻译器对储能舱内各子系统通讯协议进行转换，统一成TCP/IP协议，然后和人机界面及上位机进行通讯，对储能舱进行综合管理。
本发明所采用的技术方案是，一种储能舱综合管理设备，包括由PACK串联形成的多个电池簇，每个电池簇由单个BMS进行控制；多个电池簇通过CAN通讯总线连接智能网关；485通信总线连接智能网关，485通信总线上连接有子系统，包括空调系统、消防系统和辅助供电系统；PLC与智能网关连接通信，实现对各子系统和电池簇的监视与控制；视频监控系统通过以太网将视频数据传输给智能网关，智能网关和人机界面与工业交换机通信连接，由交换机实现对上位机或远程通讯的对外通信。
空调系统通过485通讯总线连接智能网关，PLC通过智能网关读取电池簇BMS中的电芯的温度数据，并根据温度值发出控制空调系统工作的指令。
消防系统通过自身的传感器检测是否发生火灾，并将信息通过485通信总线传递至智能网关，经由工业交换机传输至上位机或远程设备，上位机或远程设备对消防系统的灭火与报警启动机制进行设置。
辅助供电系统将外部市电接入储能舱，利用开关设备将交流电源进行分配，利用电源转换装置得到24V直流电并给空调系统、视频监控系统和消防系统进行供电。
辅助供电系统通过485通信总线与智能网关相连，接受PLC的监视和控制。
视频监控系统可对非法闯入、火灾等意外情况进行远程查看与确认，将视频信息通过工业交换机传送给上位机或远程设备。
工作人员通过人机界面在现场对储能舱各设备的状态、运行参数、故障信息及历史运行数据进行查询。
本发明的有益效果是：通过储能舱智能管理设备，实现了内部设备信息的互联互通，建立起了电芯温度与空调系统的快捷联系，使电芯始终在空调保护之下。储能舱内电池数据、环境数据、设备状态等信息数据可方便快捷上位机和远程设备，也可现场集中方便查询，使得储能舱这种复杂设备实现智能监管，可靠运行。
附图说明
图1是本发明储能舱综合管理设备整体结构原理图；
图2是本发明综合管理设备内部的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1-2所示，一种储能舱综合管理设备，包括由PACK串联形成的多个电池簇，每个电池簇由单个BMS进行控制；多个电池簇通过CAN通讯总线连接智能网关；485通信总线连接智能网关，485通信总线上连接有子系统，包括空调系统、消防系统和辅助供电系统；PLC与智能网关连接通信，实现对各子系统和电池簇的监视与控制；视频监控系统通过以太网将视频数据传输给智能网关，智能网关和人机界面与工业交换机通信连接，由交换机实现对上位机或远程通讯的对外通信。
所述的空调系统、消防系统和视频监控系统均为现有技术，智能网关起网络连接和协议转换的作用。使用在不同的通讯协议、数据格式或描述语言，甚至体系结构完全不同的系统之间，作为数据翻译器，对收到的信息重新打包，统一成TCP/IP协议，然后通过交换机和人机界面及上位机进行通讯。
人机界面实现系统和用户之间的信息交换，将机器中的数据信息转换为人类易于识别的信息，同时可将用户指令数据通传递给机器设备，实现人与设备件的交流。同时人机界面含有操作系统，可进行一定的逻辑运算和数据分析，协助用户进行信息处理和设备的自动控制。
空调系统通过485通讯总线连接智能网关，PLC通过智能网关读取电池簇BMS中的电芯的温度数据，并根据温度值发出控制空调系统工作的指令。若条件成立，由PLC根据温度值控制空调系统调节温度升降。避免了温度感应滞后造成的电池温度的快速上升。
视频监控系统是储能舱实现无人值守的前提，可对非法闯入、火灾等意外情况进行远程查看与确认。视频监控系统通过以太网接入储能舱综合管理设备，并经由工业交换机将视频信息传送给上位机或远程设备。
消防系统通过自身的传感器检测是否发生火灾，并将信息通过485通信总线传递至智能网关，经由工业交换机传输至上位机或远程设备，上位机或远程设备对消防系统的灭火与报警启动机制进行设置，一旦设置则不受外界设备干预，依据自身采集的到的信息自动进灭火或报警工作。
对于无人值守的储能舱来说，既能迅速识别火灾又能采取一定的消防措施，使火灾报警信息及时上传，并保证及时灭火，最大限度地减少火灾造成的危害和损失。
辅助供电系统将外部市电接入储能舱，利用开关设备将交流电源进行分配，利用电源转换装置得到24V直流电并给空调系统、视频监控系统消防系统进行供电。
辅助供电系统通过RS485接口与智能网关相连，由PLC进行监视和控制。
由智能网关将储能系统的各子系统接入，交换机架起子系统和人机界面及上位机(外部设备)之间通讯的桥梁。
工作人员通过人机界面在现场对储能舱各设备的状态、运行参数、故障信息及历史运行数据进行查询。
以上每个系统都是储能舱安全可靠高效运行必不可少的关键系统。每个系统都有各自特有的功能与管理控制方法，而且系统设备来自不同的厂家，变量繁多，数据种类格式多样，通讯方式不同。为方便现场查询及远程监控，需要将各个系统通讯进行汇总、筛选和编排，依据数据的重要性、查询频次等属性进行分类，在现场人机界面(HMI)和远程上位机上进行显示和存储。
本发明将储能舱各子系统状态及运行数据通过通讯方式进行汇总，经过分析判断，并形成相应的子系统控制指令，使各系统在自主运行的同时，相互协调配合，为电池充电、放电工作提供合适的外部工作条件。
本发明实现了储能舱内部设备信息的互联互通，建立起了电芯温度与空调系统的快捷联系，使电芯始终在空调保护之下。储能舱内电池数据、环境数据、设备状态等信息数据可在上位机和远程设备上查询和设置，也可现场集中查询，使得储能舱这种复杂设备实现无人值守监管，可靠运行。
