CN113871666A - 一种用于钒电池的能源管理*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于钒电池的能源管理***，所述能源管理***与钒电池的BMS***和PCS***进行通讯连接；所述能源管理***采用上位机组态软件实现，包括PCS操作界面和BMS操作界面；PCS操作界面包括PCS控制设置界面、PCS故障报警界面、PCS模块信息界面、钒电池信息界面；BMS操作界面包括BMS控制设置界面、BMS故障报警界面、BMS模块信息界面。本发明的能源管理***可对PCS***和BMS***进行干预和控制，能够实现对不同型号与测试条件的钒电池进行能源管理。

Description

一种用于钒电池的能源管理***
技术领域
本发明涉及钒电池的能源管理技术领域，具体而言，涉及一种用于钒电池的能源管理***。
背景技术
钒电池作为新能源行业潜力巨大的储能设备，成套产品包含电池管理***(BMS)，充放电***(PCS)、能源管理***(EMS)等构成，在电堆加工完成工艺检验后，需对进行充放电性能测试，达到相关标准或规范方可出厂。在以往的能源管理***中没有为一些具体的型号与测试条件做专门的开发，导致对钒电池的能源管理不够具体。
发明内容
本发明旨在提供一种用于钒电池的能源管理***，以解决上述存在的技术问题。
本发明提供的一种用于钒电池的能源管理***，所述能源管理***与钒电池的BMS***和PCS***进行通讯连接；
所述能源管理***采用上位机组态软件实现，包括PCS操作界面和BMS操作界面；
所述PCS操作界面包括：
PCS控制设置界面，用于对PCS***进行操控；
PCS故障报警界面，用于实时显示PCS***的故障报警信息；
PCS模块信息界面，用于实时显示PCS***的各类参数；
钒电池信息界面，用于实时显示钒电池电堆的各类参数；
所述BMS操作界面包括：
BMS控制设置界面，用于对BMS***进行操控；
BMS故障报警界面，用于实时显示BMS***的故障报警信息；
BMS模块信息界面，用于实时显示BMS***的各类参数。
进一步的，所述PCS操作界面和BMS操作界面上均包括若干采用组态的方法实现的组态模块，所述组态模块用于实现向BMS***和PCS***发送操作指令，以及对采集的BMS***和PCS***的各类参数和信息进行可视化展示。
进一步的，所述PCS控制设置界面中的组态模块包括：
PCS***控制模块，用于通过向PCS***发送操作指令实现对PCS***进行操控；
PCS***运行状态监控模块，用于展示PCS***的工作状态；
PCS***参数设置模块，用于通过向PCS***发送操作指令实现对PCS***的各***参数进行设置。
进一步的，所述PCS故障报警界面中的组态模块包括：
PCS***故障报警模块，用于通过比较PCS***的各类参数与相应的故障报警阈值来实时显示PCS***的故障报警信息；所述故障报警阈值通过PCS***参数设置模块进行设置。
进一步的，通过所述PCS操作界面控制PCS***进行钒电池充放电过程的控制流程包括：
通过PCS***控制模块选择钒电池的充放电模式为恒功率模式或恒流模式；
针对选择的钒电池的充放电模式，通过PCS***参数设置模块依次设置钒电池的(1)充放电功率、总充放电流和最大允许电流；(2)充电参数和放电参数；
通过PCS***控制模块控制PCS***使钒电池进行充电或放电，并通过PCS***运行状态监控模块采集钒电池进行充电或放电时的电池电压和PCS功率；
通过PCS***控制模块比较钒电池进行充电或放电时的电池电压、以及PCS功率或PCS电流与相应的电池电压阈值以及PCS功率阈值或PCS电流阈值，在达到相应的电池电压阈值以及PCS功率阈值或PCS电流阈值时，完成钒电池的充电或放电控制。
进一步的，所述BMS控制设置界面中的组态模块包括：
BMS***控制模块，用于通过向BMS***发送操作指令实现对BMS***进行操控；
BMS***运行状态监控模块，用于展示BMS***的工作状态；
BMS***参数设置模块，用于通过向BMS***发送操作指令实现对BMS***的各***参数进行设置。
进一步的，所述BMS故障报警界面中的组态模块包括：
BMS***故障报警模块，用于通过比较BMS***的各类参数与相应的故障报警阈值来实时显示BMS***的故障报警信息；所述故障报警阈值通过BMS***参数设置模块进行设置。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明的能源管理***可对PCS***和BMS***进行干预和控制，能够对钒电池使用过程的各项数据进行跟踪记录，并进一步实现钒电池不同型号时在上位机组态软件中操作界面中进行参数设置，从而实现对不同型号与测试条件的钒电池进行能源管理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例的用于钒电池的能源管理***的结构示意图。
图2为本发明实施例的用于钒电池的能源管理***对10KW钒电池进行充放电控制的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1所示，本实施例提出一种用于钒电池的能源管理***，所述能源管理***与钒电池的BMS***和PCS***进行通讯连接，一般可以采用RS485通讯方式，使能源管理***与钒电池的BMS***和PCS***进行数据交换。
所述能源管理***采用上位机组态软件实现，包括PCS操作界面和BMS操作界面；常用的所述上位机组态软件可以是昆仑通泰(MCGS)上位机组态软件。所述PCS操作界面和BMS操作界面上均包括若干采用组态的方法实现的组态模块，所述组态模块用于实现向BMS***和PCS***发送操作指令，以及对采集的BMS***和PCS***的各类参数和信息进行可视化展示。具体地：
所述PCS操作界面包括：
PCS控制设置界面，用于对PCS***进行操控，如通过向PCS***发送操控指令控制钒电池的开机、关机、充电和放电操作，以及充放电模式选择操作等。由此所述PCS控制设置界面中的组态模块包括：PCS***控制模块，用于通过向PCS***发送操作指令实现对PCS***进行操控；PCS***运行状态监控模块，用于展示PCS***的工作状态；PCS***参数设置模块，用于通过向PCS***发送操作指令实现对PCS***的各***参数进行设置。
PCS故障报警界面，用于实时显示PCS***的故障报警信息，以及时处理异常状态，保障钒电池的充放电过程顺利进行。由此，所述PCS故障报警界面中的组态模块包括：PCS***故障报警模块，用于通过比较PCS***的各类参数与相应的故障报警阈值来实时显示PCS***的故障报警信息；所述故障报警阈值通过PCS***参数设置模块进行设置。
PCS模块信息界面，用于实时显示PCS***的各类参数，如PCS***的运行状态、工作模式、电池电压、电流等重要参数。
钒电池信息界面，用于实时显示钒电池电堆的各类参数，如钒电池的运行状态、充放电模式、正向及反向电能等数据。
所述BMS操作界面包括：
BMS控制设置界面，用于对BMS***进行操控；BMS***主要有电堆、电解液罐、正负极交流(或直流)泵、控制柜等设备组成，通过向BMS***发送操控指令控制电堆、电解液罐、正负极交流(或直流)泵、控制柜等设备。由此，所述BMS控制设置界面中的组态模块包括：BMS***控制模块，用于通过向BMS***发送操作指令实现对BMS***进行操控；BMS***运行状态监控模块，用于展示BMS***的工作状态；BMS***参数设置模块，用于通过向BMS***发送操作指令实现对BMS***的各***参数进行设置。
BMS故障报警界面，用于实时显示BMS***的故障报警信息，用于如BMS***中压力、温度、流量参数异常时进行故障报警信息显示，还可进一步实现故障报警停机，该故障报警信息显示的参数以及故障报警停机的参数可以通过BMS控制设置界面进行设置。由此所述BMS故障报警界面中的组态模块包括：BMS***故障报警模块，用于通过比较BMS***的各类参数与相应的故障报警阈值来实时显示BMS***的故障报警信息；所述故障报警阈值通过BMS***参数设置模块进行设置。
BMS模块信息界面，用于实时显示BMS***的各类参数，如电堆、电解液罐、正负极交流(或直流)泵、控制柜等设置的运行状态，以及BMS***中的压力、温度、流量参数的实时显示。
如图2所示，以该PCS控制设置界面中的各个组态模块对10KW钒电池进行充放电控制来说明本发明：
通过所述PCS操作界面控制PCS***进行钒电池充放电过程的控制流程包括：
A、通过PCS***控制模块选择钒电池的充放电模式为恒功率模式或恒流模式；
B、针对选择的钒电池的充放电模式，通过PCS***参数设置模块依次设置钒电池的(1)充放电功率、总充放电流和最大允许电流；(2)充电参数和放电参数；
当选择的钒电池的充放电模式为恒功率模式时，设置钒电池的参数：
(1)充放电功率、总充放电流、最大允许电流；
(2)充电参数：电池均充电压、电池浮充电压；
(3)放电参数：放电电压；
当选择的钒电池的充放电模式为恒流模式时，设置钒电池的参数：
(1)充放电功率、总充放电流、最大允许电流；
(2)充电参数：电池均充电压、电池浮充电压；
(3)放电参数：放电电压；
C、通过PCS***控制模块控制PCS***使钒电池进行充电或放电，并通过PCS***运行状态监控模块采集钒电池进行充电或放电时的电池电压和PCS功率；
D、通过PCS***控制模块比较钒电池进行充电或放电时的电池电压、以及PCS功率或PCS电流与相应的电池电压阈值以及PCS功率阈值或PCS电流阈值，在达到相应的电池电压阈值以及PCS功率阈值或PCS电流阈值时，完成钒电池的充电或放电控制；
当选择的钒电池的充放电模式为恒功率模式时：
(1)若通过PCS***控制模块控制PCS***使钒电池进行充电，电池电压通过PCS***运行状态监控模块采集钒电池进行充电的电池电压是否达到第一电池电压阈值(根据恒功率模式时设定的电池均充电压和电池浮充电压确定)，以及PCS功率是否达到PCS功率阈值；当达到时，通过PCS***控制模块控制PCS***使钒电池结束充电；
(2)若通过PCS***控制模块控制PCS***使钒电池进行放电，电池电压通过PCS***运行状态监控模块采集钒电池进行放电的电池电压是否达到第二电池电压阈值(根据恒功率模式时设定的放电电压确定)，以及PCS功率是否达到PCS功率阈值；当达到时，通过PCS***控制模块控制PCS***使钒电池结束放电；
当选择的钒电池的充放电模式为恒流模式时：
(1)若通过PCS***控制模块控制PCS***使钒电池进行充电，电池电压通过PCS***运行状态监控模块采集钒电池进行充电的电池电压是否达到第三电池电压阈值(根据恒流模式时设定的电池均充电压和电池浮充电压确定)，以及PCS电流是否达到PCS电流阈值；当达到时，通过PCS***控制模块控制PCS***使钒电池结束充电；
(2)若通过PCS***控制模块控制PCS***使钒电池进行放电，电池电压通过PCS***运行状态监控模块采集钒电池进行放电的电池电压是否达到第四电池电压阈值(根据恒流模式时设定的放电电压确定)，以及PCS功率是否达到PCS电流阈值；当达到时，通过PCS***控制模块控制PCS***使钒电池结束放电。
由此可见，本发明的能源管理***可对PCS***和BMS***进行干预和控制，能够对钒电池使用过程的各项数据进行跟踪记录，并进一步实现钒电池不同型号时在上位机组态软件中操作界面中进行参数设置，从而实现对不同型号与测试条件的钒电池进行能源管理。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于钒电池的能源管理***，其特征在于，所述能源管理***与钒电池的BMS***和PCS***进行通讯连接；
所述能源管理***采用上位机组态软件实现，包括PCS操作界面和BMS操作界面；
所述PCS操作界面包括：
PCS控制设置界面，用于对PCS***进行操控；
PCS故障报警界面，用于实时显示PCS***的故障报警信息；
PCS模块信息界面，用于实时显示PCS***的各类参数；
钒电池信息界面，用于实时显示钒电池电堆的各类参数；
所述BMS操作界面包括：
BMS控制设置界面，用于对BMS***进行操控；
BMS故障报警界面，用于实时显示BMS***的故障报警信息；
BMS模块信息界面，用于实时显示BMS***的各类参数。
2.根据权利要求1所述的用于钒电池的能源管理***，其特征在于，PCS操作界面和BMS操作界面上均包括若干采用组态的方法实现的组态模块，所述组态模块用于实现向BMS***和PCS***发送操作指令，以及对采集的BMS***和PCS***的各类参数和信息进行可视化展示。
3.根据权利要求2所述的用于钒电池的能源管理***，其特征在于，PCS控制设置界面中的组态模块包括：
PCS***控制模块，用于通过向PCS***发送操作指令实现对PCS***进行操控；
PCS***运行状态监控模块，用于展示PCS***的工作状态；
PCS***参数设置模块，用于通过向PCS***发送操作指令实现对PCS***的各***参数进行设置。
4.根据权利要求3所述的用于钒电池的能源管理***，其特征在于，PCS故障报警界面中的组态模块包括：
PCS***故障报警模块，用于通过比较PCS***的各类参数与相应的故障报警阈值来实时显示PCS***的故障报警信息；所述故障报警阈值通过PCS***参数设置模块进行设置。
5.根据权利要求2所述的用于钒电池的能源管理***，其特征在于，通过PCS操作界面控制PCS***进行钒电池充放电过程的控制流程包括：
通过PCS***控制模块选择钒电池的充放电模式为恒功率模式或恒流模式；
针对选择的钒电池的充放电模式，通过PCS***参数设置模块依次设置钒电池的(1)充放电功率、总充放电流和最大允许电流；(2)充电参数和放电参数；
通过PCS***控制模块控制PCS***使钒电池进行充电或放电，并通过PCS***运行状态监控模块采集钒电池进行充电或放电时的电池电压和PCS功率；
通过PCS***控制模块比较钒电池进行充电或放电时的电池电压、以及PCS功率或PCS电流与相应的电池电压阈值以及PCS功率阈值或PCS电流阈值，在达到相应的电池电压阈值以及PCS功率阈值或PCS电流阈值时，完成钒电池的充电或放电控制。
6.根据权利要求2所述的用于钒电池的能源管理***，其特征在于，BMS控制设置界面中的组态模块包括：
BMS***控制模块，用于通过向BMS***发送操作指令实现对BMS***进行操控；
BMS***运行状态监控模块，用于展示BMS***的工作状态；
BMS***参数设置模块，用于通过向BMS***发送操作指令实现对BMS***的各***参数进行设置。
7.根据权利要求6所述的用于钒电池的能源管理***，其特征在于，BMS故障报警界面中的组态模块包括：
BMS***故障报警模块，用于通过比较BMS***的各类参数与相应的故障报警阈值来实时显示BMS***的故障报警信息；所述故障报警阈值通过BMS***参数设置模块进行设置。
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