储能系统之锂电池簇

储能系统之锂电池簇

储能系统是新能源领域的重要组成部分，其中锂电池簇作为储能系统的核心单元，其结构和工作原理备受关注。本文将详细介绍储能系统中的锂电池簇，从基本组成单元到内部结构，再到电池管理系统（BMS）的架构，帮助读者全面了解这一关键技术。

一个完整的直流侧集装箱储能柜，是由多个电池簇（Rack）并联而成，而一个电池簇，是由多个电池包（Pack）串联而成，一个电池包（Pack）是由多个电池模组串联而成，一个电池模组由多个电芯串联而成。如一台20尺5MWh的集装箱储能柜，包括12个电池簇，每个电池簇有8个电池Pack包，每个电池包有4个电池模组，每个模组有13个314Ah的电芯。

电池簇（Battery Rack），是由多个电池Pack包、高压控制盒、电池簇管理单元（BCU）、动力线束和通信线束、电池架等组成。在一个电池仓中，有一个或者多个电池簇，每个电池簇包含一组电芯，这些电芯通过串联的方式连接在一起，有相同的电压和容量，它们组合在一起，形成一个完整的电池系统。

电池簇介绍

以1P416S/418kWh为例，电池簇采用314Ah磷酸铁锂电芯，匹配方案为：1个高压控制盒和8个电池Pack模组组成，系统1并416串，额定电量417.997kWh。

电池簇包括8个电池PACK、1个高压控制盒、9个插箱位的电池架，簇内动力线束、BMS电源通讯线束、电池架和电池箱固定结构件等配件。

电池簇含1套电池管理系统。BCU作为电池管理系统的簇控模块，连接BMU，可以对CAN网络上的电池箱BMU进行认证和信息交互，获取电池箱内的电池电压温度等信息，并根据既定的保护策略进行相应处理和上报。BCU还负责电池的电流采集、绝缘的检测等功能，以及相关的告警和保护等措施。

电池簇主要技术参数

电池簇参数解释

• 组合方式：1P416S
  S代表串联电芯，P代表并联电芯，1P416S表示：416串1并。串联后电压倍增，额定电压为3.2*416=1331.2V。LFP电芯电压范围为2.8V~3.6V，电池簇工作电压范围为1164.8～1497.6V。

• 额定容量：314Ah
  电池额定容量是指电池在额定工作条件下能长期持续工作的容量。电池的额定容量C，单位安时（Ah），它是放电电流安（A）和放电时间小时（h）的乘积。所以314Ah表示以最大倍率0.5C的157A电流放电，可持续放2h。

• 额定能量：417.997kWh
  额定能量（Wh）=标称容量（Ah）标称电压（V），这也代表着一块电池放出的总能量和容量、电压都有关。3.2V314Ah*416=417.997kWh。

20尺储能集装箱常见容量。电芯有280Ah,305Ah，314Ah,320Ah628(2*314Ah）等，Pack有48S,52S,104S等3种，一个电池簇目前8个Pack比较多，一个20尺集装箱，一般有8，9，10个电池簇。

电池系统BMS管理架构

BMS三级架构通常采用三级架构（从控、主控、总控），实现从电池模组–电池簇-电池仓的分级管理和控制。具体如下：

第一级：电池管理单元（从控），通常叫做BMU（Battery Management Unit），是单体电池管理层，主要作用是单体电压采集、温度节点采集以及电池均衡。由电池监控芯片及其附属电路构成，负责采集单体电池的各类信息，计算分析电池的SOC（电池剩余容量）和SOH（电池健康状态），实现对单体电池的主动均衡，并将单体异常信息上传给主控。

第二级：电池簇管理单元（主控），BCU（Battery Cluster Unit）是制动控制单元，也是电池组管理层。用于收集BMU上传的各种单体电池信息，采集电池组信息，计算分析电池组的SOC和SOH，负责控制动力电池系统以及与其他控制单元进行信息交互。

第三级：电池阵列管理单元（总控），是电池仓管理层，负责系统内部的整体协调以及与EMS、PCS的外部信息交互，根据外部请求控制整个BMS系统的运行过程。