商场电源系统方案书20120322

合肥国轩高科动力能源有限公司HEFEIGUOXUANHIGH-TECHPOWERENERGYCO;LTD.商场电源电池系统技术方案书1、商场电源系统结构原理图充电机B(1)电池系统B(2)逆变器B(3)电灯B（5000盏）Charge+Charge-CAN1BAT+BAT-CAN2Inverter+Inverter-充电机A(1)电池系统A(2)逆变器A(3)电灯A（5000盏）Charge+Charge-CAN1BAT+BAT-CAN2Inverter+Inverter-AC/DC(4)24V蓄电池(5)24VoutAC/DCout24Vout仪表B(6)仪表A(6)485通讯24Vout485通讯图1商场电源系统结构原理图注：系统A与系统B分别为5000盏供电，共计10000盏。2套系统结构、原理及控制策略一致。以下参数说明为A系统。2、系统结构部件说明2.1充电机A(1)为190kW直流充电机，最大输出电压700V，最大输出电流400A，要求输出电压纹波小于1%，电流纹波小于1%。输出电压电流可调范围为：300~700V，0~400A，输出频率要求大于10kHz。2.2电池系统A(2)为538V2123Ah磷酸铁锂电池组（193并168串），具体参数见后续电池系统参数表。电池系统包含充电控制、放电控制、负载电容预充电控制等功能，具体见后续电池管理系统说明。2.3逆变器A(3)为输出100kW逆变器，为5000盏电灯供电,每盏16.6W。2.4AC/DC（4）为交流、直流变换器（220V-24V），要求功率为1kW，输出为27V。2.524V蓄电池（5）要求为24V80Ah~120Ah铅酸蓄电池，为系统低压供电。2.6仪表A(6)为24V供电，485通讯的电池系统显示仪表。合肥国轩高科动力能源有限公司HEFEIGUOXUANHIGH-TECHPOWERENERGYCO;LTD.3、电池系统结构原理图图1电池系统结构原理图相关高压保护器件参数：继电器（8）、继电器（10）为700V500A继电器,FUSE（9）、FUSE（11）为700V500A慢熔保险丝。继电器（5）为700V25A，预充电电阻（6）100Ω200W，FUSE（7）为700V25A。4、锂离子电池方案相关计算4.1、基本数据：逆变器输入功率为100kW，蓄电池提供120kW（因逆变器效率和工作时间），母线电压标称电压为538V，工作时间大于9h。4.2、相关计算1)、蓄电池种类：选用需电池种类：锂离子电池单体电池参数使用范围：额定电压/V3.20充电截止电压/V3.65放电终止电压/V2.602)、蓄电池数量：蓄电池通过逆变器为电灯供电，确定直流母线电压标称为538V，锂离子电池单体额定电压是3.2V，由此可计算出需要串联蓄电池的数量：538V/3.2V=168.1为防止电压过高，选用电池168节。3)、蓄电池组输出电压：参考数据：合肥国轩高科动力能源有限公司HEFEIGUOXUANHIGH-TECHPOWERENERGYCO;LTD.额定电压/V3.2×168=538充电截止电压/V3.65×168=613放电终止电压/V2.6×168=4374）、蓄电池放电电流：蓄电池组的输出电流：I=P/U其中：蓄电输出总功率：P=120kW电池组额定电压：U=538V结果：蓄电池组的输出电流I=223.04A5）、蓄电池容量计算：C=I*t其中：工作时间：t=9h结果：C1=2007.43Ah根据蓄电池的放电性能对蓄电池实际容量进行修正：C=C1/η其中：电池放电深度：η=95%结果：蓄电池容量C=2113.09Ah。4.3、负载特性周期性负载：启动、运行、停止。4.4、蓄电池型号及相关参数：根据计算结果选用蓄电池型号如下表：4、电池管理系统功能参数及说明(1)电池管理系统基本技术指标见下表所示：工作温度-25℃-65℃工作电压标称电压24V项目单芯规格组合规格标称容量（Ah）11Ah2123Ah工作电压（V）2.20～3.90370～655标称电压（V）3.20168×3.20=538充电终止电压（V）3.90168×3.65=613放电终止电压（V）2.20168×2.60=437输出电流（A）0.11C223需要数量（节）1168合肥国轩高科动力能源有限公司HEFEIGUOXUANHIGH-TECHPOWERENERGYCO;LTD.电压范围16~32VSOC估算精度＜8%电压采样精度＜0.5%电流采样精度＜1%温度采样精度＜1%（2）电池管理系统基本功能电池管理系统基本功能主要包括：1）数据采集单模块电压电池组总电压电流温度采集2）电池状态估算（SOC）3）电池组安全管理：电压监控电流监控过压保护、欠压告警过流、短路保护过温告警负载预充电4）电池组热管理（冷却、温差超标）根据电池组实际温度情况对电池组进行散热，配有风道及离心风机用于通风散热。5）CAN总线通信3路符合CAN2.0B协议的CAN总线，电池系统运行过程中，BMS能实现和逆变器之间的通讯，使逆变器实时了解电池状态，确保系统安全运行。电池充电的过程中，BMS能实现和充电机之间的通讯，使得充电机能充分的了解电池的当前状态，保证了充电的安全。合肥国轩高科动力能源有限公司HEFEIGUOXUANHIGH-TECHPOWERENERGYCO;LTD.从控盒通过CAN和主控盒通讯。6）自检和故障诊断BMS具有强大的系统自检功能，系统上电后对电压、温度、通讯、时钟、存储器等部件进行检测，保证系统自身的工作正常。7）接触器控制充电继电器：接入充电机时，打开充电继电器进行充电，达到过压保护时断开。风扇继电器：温度高时，控制风扇开启，进行电池箱散热。放电继电器：接入负载时，打开放电继电器允许电池组放电，达到欠压保护时断开。预充电继电器：打开放电继电器前检测负载电压，当负载电压过低时打开预充电继电器对负载电容进行充电，负载电压稳定后打开放电继电器，并切断预充电继电器。5、电池管理系统报警阀值（1）电压报警阀值序号项目设定说明处理方式备注1总电压过高1（V）622一级故障报警12总电压过高2（V）638二级故障断充电继电器3总电压过低1（V）450一级故障报警14总电压过低2（V）420二级故障断充电继电器5单体电压过高1（V）3.90一级故障报警16单体电压过高2（V）4二级故障断充电继电器7单体电压过低1（V）2.5一级故障报警18单体电压过低2（V）2.0二级故障断放电继电器（2）容量报警阀值（3）电流报警阀值序号项目设定说明处理方式备注1SOC过低1（%）20一级故障报警1提示充电2SOC过低2（%）10一级故障报警2提示充电序号项目设定说明处理方式备注1放电电流过大1（A）300一级故障报警1放电电流阀值2放电电流过大2（A）400二级故障断放电继电器合肥国轩高科动力能源有限公司HEFEIGUOXUANHIGH-TECHPOWERENERGYCO;LTD.（4）充电机参数报警阀值（5）温度监测点温度报警阀值（6）BMS参数报警阀值6、充电方式说明3充电电流过大1（A）400一级故障报警1地面充电机4充电电流过大2（A）450二级故障断充电继电器序号项目设定说明处理方式备注1最高允许单体电压1（V）3.9充电控制阀值通过CAN关充电机地面充电机2最高允许单体电压2（V）4断充电继电器3最高允许总电压（V）613通过CAN关充电机4最大允许充电电流（A）450通过CAN关充电机5最小充电电流（A）20通过CAN关充电机序号项目设定说明处理方式备注1整组温度不均衡1（℃）10一级故障报警12整组温度不均衡2（℃）15二级故障断充放电继电器3开风机温度（℃）32打开散热风机的温度开风机继电器4关风机温度（℃）28关闭散热风机的温度关风机继电器5温度过高1（℃）55一级故障报警16温度过高2（℃）60二级故障断充放电继电器7温度过低1（℃）-20二级故障断充放电继电器序号项目设定说明处理方式1电压检测故障断充放电继电器2从板数据丢失或者不工作断充放电继电器合肥国轩高科动力能源有限公司HEFEIGUOXUANHIGH-TECHPOWERENERGYCO;LTD.地面充电机，充电协议需双方商定。7、电池组基本参数电池类型LFP538V2123Ah电压范围370V---538V---655V总能量（KWh）23±2℃,1/3C1142电池组容量（Ah）23±2℃,1/3C2123单体电芯3.2V，11Ah组合方式193并168串环境温度范围（℃）放电-20~50℃充电0~50℃环境相对湿度0~95%储存温度0~35℃电池组循环寿命(DOD80%)1/3C-Charge/≥1200次总容量≥初始容量的80%额定充电电流350A最大放电倍率600A10秒荷电保持能力（常温下搁置28天，25℃，SOC≥85%）≥95%绝缘电阻出厂测试值（Ω）≥500Ω/V水尘防护标准IP54重量（kg）冷却方式风冷合肥国轩高科动力能源有限公司HEFEIGUOXUANHIGH-TECHPOWERENERGYCO;LTD.8、电池组安全操作及注意事项▲务必使用专用充电器充电，特殊情况需我司认可；▲非专业人员不得擅自拆卸；▲勿将电池擅自改装；▲禁止利用导线直接对电池组输出口进行短路；▲充放电不得超过技术参数中规定的最大电流；▲电池不准靠近高温热源；▲避免在阳光直射下充电；▲勿将电池放在潮湿的地方或水里；▲勿将电池施加外力或使之从高空坠落；如果因违反上述说明而引起的电池组性能衰退、失效或安全事故，乙方概不负责。