一种储能设备的控制架构的制作方法

本发明属于电池，具体涉及一种储能设备的控制架构。

背景技术：

1、在双碳战略、电力市场改革的大背景下，储能设备得到了广阔的应用空间和迅猛的发展。

2、当前的主流储能设备控制系统主要为3s架构设计，也即是以“pcs储能变流器、bms电池管理系统、ems能量管理系统”为三大核心系统进行集成化设计。虽然技术比较成熟和稳定、而且子系统相对独立耦合度低有较好的灵活性和扩展维护性，

3、但是现有架构仍然存在一些缺陷：

4、系统复杂度较高：在3s的系统架构设计中，三大核心系统之间相互通信，需要考虑各核心系统之间的兼容性、稳定性和安全性等问题，增加了系统的技术难度和成本。

5、数据一致性要求高：在3s的系统架构设计中，三大核心系统之间相互通信，需要增加额外的措施来保障数据的一致性同步问题。

6、系统响应效率较低：在3s的系统架构设计中，三大核心系统之间相互通信，往往各子系统处理过程中需要考虑数据经过三级才能得以处理响应，并基于此进行下一步动作，影响了整体系统效率。

技术实现思路

1、为了解决现有储能设备控制系统存在的系统复杂度较高、数据一致性要求高、系统响应效率较低等问题，本发明提供了一种储能设备的控制架构。

2、一种储能设备的控制架构，包括总线、bms、ems、pcs以及辅助系统；bms、ems、辅助系统均与总线连接，pcs仅与bms连接，仅用于ac/dc转换。

3、进一步地，上述辅助系统用于将消防数据、温控数据以及环境数据上传至总线，并接收总线下发的控制指令。

4、进一步地，上述总线为两根，bms、ems、辅助系统均与两根总线相互通讯。

5、进一步地，上述bms包括主控制模块、从机控制模块以及绝缘模块；

6、所述主控制模块包括高压控制单元、主控子单元和数据子单元；

7、高压控制子单元采集高压箱的数据，并把高压箱的数据传送给主控子单元；

8、主控子单元接收总线上所有数据，并做相应处理后发送控制指令到总线以及pcs；

9、数据子单元接收总线上所有的数据，发送数据至以太网口；

10、从机控制模块与储能设备中电池包数量一致，负责采集电池包中的电压、均衡状态、以及各单体电池温度信息并上传至总线；同时，从总线上获取相应的控制指令；

11、绝缘模块，负责采集绝缘数据并把数据发送至总线，同时，从总线上获取相应的控制指令。

12、进一步地，上述高压控制单元、主控子单元和数据子单元均具有故障告警判定功能，由主控子单元将故障告警动作控制指令的发送至总线和pcs。

13、进一步地，上述ems包括远程模块、录波模块、显示模块；

14、远程模块，用于负责采集的远程指令、自身故障告警判定后的数据发送至总线，同时接收总线发过来的数据并对外发送；

15、录波模块，用于负责把总线上发送的录波数据进行存储，以及把自身故障告警判定后的数据发送至总线，同时接收总线发送的数据查询指令，并把查询结果发回至总线；

16、显示模块，用于负责把用户交互的指令发送至总线，以及把自身做故障告警判定后的数据发送至总线，同时接收总线发送的数据，并发送至外部lcd。

17、进一步地，上述辅助系统包括消防模块、温控模块以及环境模块；

18、消防模块一方面用于负责从总线上获取单体电池温度、电池包的气体数据、消防管路中的气体数据、消防水箱的液位数据，并对这些数据进行处理和判定，进而可进行故障报警以及消防控制；另一方面从总线上获取同步时钟、升级控制指令；

19、温控模块一方面用于负责把冷水机的运行状态信息、温度信息、水压信息进行采集，以及把自身做故障告警判定后的数据发送到总线上；另一方面从总线上获取单体电池温度信息，并做数据处理形成控制指令控制冷水机的运行状态转换；另外，还用于接收总线上发送的同步时钟、升级控制指令；

20、环境模块负责采集储能设备的温度、湿度以及气体成分或压力数据，以及把自身做故障告警判定后的数据发送至总线，同时接收总线上发送的同步时钟、升级控制指令。

21、进一步地，上述消防模块为两个；两个消防模块互为冗余备份。

22、本发明的有益效果是：

23、1、本发明将目前储能系统中三大核心子系统(ems/pcs/bms)进行简化与整合，一方面通过弱化了pcs的功能使其只负责简单的ac/dc转换，且pcs仅与电池管理系统bms通讯，同时整合能量管理系统ems和电池管理系统bms到一个总线系统控制架构中；

24、与现有控制架构中pcs、bms、ems三者需要相互通信来比较具有以下优点：

25、其一：由于通过将ems和bms整合到一个总线系统控制架构中，并弱化pcs的通信功能，减少了通信链路和节点，从而降低了信息传输的延迟。所以，这使得系统能够更快地响应电网需求、电池包状态变化或异常情况，提高了系统的响应效率。

26、其二：由于整合后的架构ems和bms共享同一总线系统，可以直接进行数据交换和同步，减少了数据传输的复杂性和冗余性。所以，这有助于确保数据的一致性和准确性，为系统的决策提供更为可靠的基础。

27、其三：由于ems和bms紧密集成共享同一总线系统，使得系统可以根据需要进行灵活的扩展和升级。新组件或系统的加入可以更容易地集成到现有系统中。此外，总线系统控制架构通常支持多种通信协议和接口标准，使得系统可以更加灵活地与其他系统进行互联和互通。所以，整合后的一体化架构具备更好的灵活性和扩展性。

28、因此，简化后的系统架构不仅提高了系统响应效率、也有效保障了数据一致性，同时，也具备很好的灵活性和扩展性。

29、2、本发明中引入一种高效且灵活的双总线系统架构策略。其中一方面用于确保控制指令和数据能够快速准确地传输；另一方面用于高速数据或特定通信协议的传输。

30、因此该双总线设计优点在于：

31、通信效率提升：通过分离内部通信和数据交换功能，系统可以更有效地管理不同类型的通信流，避免通信延迟，提高通信效率。

32、可靠性扩展性增强：两根总线之间相互备份，在一根总线故障时，可以承担另一根总线功能，提高系统的可靠性。同时，总线可以支持多种通信协议和接口标准，使得系统能够轻松集成新的设备或模块，提高系统的可扩展性。

33、3、本发明采用了模块化设计，将不同功能分解为独立的功能模块(如消防模块、温控模块、以及环境模块等)，各模块之间通过总线进行控制指令和数据交换。这极大的提高了系统的灵活性和可维护性，单个模块的故障不会影响整个系统的运行，同时便于根据实际需求进行模块的增加、删除或替换。

34、4、为保证储能设备的安全性，本发明采用双消防模块的冗余式设计，以确保在任一消防模块出现故障时，系统仍能继续执行消防监控和响应任务。本设计优点在于，减少了单点故障的风险，提高了储能设备消防安全管控的可靠性和容错能力。