一种全钒液流动力一体BMS控制硬件布局设计方法

技术领域

本发明属于液流电池技术领域，特别是涉及一种全钒液流动力一体BMS控制硬件布局设计方法。

背景技术

全钒液流电池是一种技术较为年轻的新型储能技术，特别适用于对安全要求高和储能容量需要灵活调整的应用场合。其基本原理为：将具有不同价态的钒离子溶液(正极VO

全钒液流储能系统包含循环系统、控制系统(BMS)、电池组、安防系统和机械结构系统等几大子系统组成，其中控制系统是整个储能系统协调运行的关键性子系统，控制系统中的硬件拓扑结构和逻辑控制是整个控制系统的关键部分，控制系统依托硬件拓扑结构中布局的各控制器、传感器，来进行数据采集、分析和控制，对整个系统的高效、安全运行，和功能实现提供可靠保障。

当前，我们在设计全钒液流电池BMS控制柜的不断实践过程中，一直寻求既能满足适用面广、易于标准化、易于批量化生产且适用于不同大小容量的液流储能的BMS，又满足结构灵活紧凑、装置外观结构面板及I0端口设计灵活方便的便携式设备要求的嵌入式硬件平台架构布局，经过不断地实践、优化，我们提出一种全钒液流动力一体BMS控制硬件布局设计方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全钒液流动力一体BMS控制硬件布局设计方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种全钒液流动力一体BMS控制硬件布局设计方法，适用于不同大小容量的液流储能BMS的硬件布局，包括以下布局设计：

强电、弱电分区布局：在柜内布局上将强电、弱电分开设计，且不同硬件之间加设隔板，减少功率干扰，降低维护难度，提高维护人员的安全性；

温控布局：在柜体顶层加装风扇和温控开关，温控开关根据工作环境温度自动控制风扇开关状态，在最大节能下保证内部元件工作在合理的温度，减缓元件老化速度；

嵌入式显示屏布局：在柜体门板设计安装嵌入式显示屏，保证维护、操作便捷性，最大限度降低柜体占用空间；

底部接线端子布局：将接线端子集中布局在柜体底部，并根据强弱电分开布局，方便外围引线连接，便于后期维护。

优选地，所述液流储能BMS包括正负极变频控制器、运行数据实时监测显示屏、BMS控制器件、UPS不间断电源、微型断路器、电压转换模块和能耗表，其中：

所述正负极变频控制器用于控制正负极循环泵频率，保证电解液的循环输送，并根据系统需求实时变频控制循环泵，满足系统对电解液流量的需求；所述运行数据实时监测显示屏用于控制循环泵的启停、频率调节、运行数据实时监测显示，监测整个系统的运行状态；

所述BMS控制器件用于协调数据采集和各路执行元件的控制，所述数据采集和各路执行元件主要包括：电压采集传感器、温度采集传感器，压力采集传感器、直流继电器、磁力泵，所述BMS控制器件提供RS485/4-20ma、模拟信号/IO等信号接口；

所述UPS不间断电源用于市电不稳定时的稳压输出和系统在突发断电情况下可以提供短时电源供电用于系统操作和数据保存；

所述微型断路器用于控制各路电源通断，独立控制，提高用电安全性，便于维护；

所述电压转换模块包括DCP24-1、交流220V输入、直流24V输出，连接到外围模块如声光报警器、中间继电器，为控制系统提供24V电源；所述电压转换模块还包括DCP24-2、交流220V取电输入、直流24V电源输出，为控制系统模拟量传感器、BMS控制板提供24V电源，保证电源独立，减少模拟量输出干扰；

所述能耗表用于显示系统自用电量、实时电网电压、实时运行电流值、电网频率等。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种全钒液流动力一体BMS控制硬件布局设计，该液流储能BMS，其中包含了正负极变频器，自用交、直流系统拓扑结构，BMS控制板，数据显示屏实时监测及RS485遥测、遥控接口，不间断UPS电源，并提出了模块直流供电和模拟量供电电源分开独立的供电方式，实现了全钒液流储能系统中的电气硬件集成和扩展方法，并满足液流储能系统在安全、高效运行下硬件需求。

本发明提出的全钒液流动力一体BMS控制硬件布局设计方法，适用于不同大小容量的液流储能的BMS，适用面广，易于标准化和批量化生产。

本发明提出的液流储能BMS采用常规元器件，采购周期短，便于后期使用维护，节省开支。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明的一种全钒液流动力一体BMS控制硬件布局设计方法的液流储能BMS的硬件原理图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1所示，本发明为一种全钒液流动力一体BMS控制硬件布局设计方法，适用于不同大小容量的液流储能BMS的硬件布局，包括以下布局设计：

强电、弱电分区布局：在柜内布局上将强电、弱电分开设计，且不同硬件之间加设隔板，减少功率干扰，降低维护难度，提高维护人员的安全性；

温控布局：在柜体顶层加装风扇和温控开关，温控开关根据工作环境温度自动控制风扇开关状态，在最大节能下保证内部元件工作在合理的温度，减缓元件老化速度；

嵌入式显示屏布局：在柜体门板设计安装嵌入式显示屏，保证维护、操作便捷性，最大限度降低柜体占用空间；

底部接线端子布局：将接线端子集中布局在柜体底部，并根据强弱电分开布局，方便外围引线连接，便于后期维护。

其中，所述液流储能BMS包括正负极变频控制器、运行数据实时监测显示屏、BMS控制器件、UPS不间断电源、微型断路器、电压转换模块和能耗表，其中：

所述正负极变频控制器用于控制正负极循环泵频率，保证电解液的循环输送，并根据系统需求实时变频控制循环泵，满足系统对电解液流量的需求；所述运行数据实时监测显示屏用于控制循环泵的启停、频率调节、运行数据实时监测显示，监测整个系统的运行状态；

所述BMS控制器件用于协调数据采集和各路执行元件的控制，所述数据采集和各路执行元件主要包括：电压采集传感器、温度采集传感器，压力采集传感器、直流继电器、磁力泵，所述BMS控制器件提供RS485/4-20ma、模拟信号/IO等信号接口；

所述UPS不间断电源用于市电不稳定时的稳压输出和系统在突发断电情况下可以提供短时电源供电用于系统操作和数据保存；

所述微型断路器用于控制各路电源通断，独立控制，提高用电安全性，便于维护；

所述电压转换模块包括DCP24-1、交流220V输入、直流24V输出，连接到外围模块如声光报警器、中间继电器，为控制系统提供24V电源；所述电压转换模块还包括DCP24-2、交流220V取电输入、直流24V电源输出，为控制系统模拟量传感器、BMS控制板提供24V电源，保证电源独立，减少模拟量输出干扰；

所述能耗表用于显示系统自用电量、实时电网电压、实时运行电流值、电网频率等。

实施例二

40kW/80kWh的钒液流储能系统配备此动力一体BMS控制柜，控制系统的硬件中包括了，40kW的PCS柜，40kW的钒液流电池，24V直流转换电源，UPS不间断电源(10分钟)，500A直流继电器，3.3KW正负极循环泵，风扇和温控开关。在设计布局、运行控制方案设计上大大节省了时间成本，提供了成熟完整设计方案。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。