太阳能路灯储能BMS

1.简介

        CNBMS0021AV2针对4串磷酸铁锂电池而设计的保护板方案。
 

        保护板具有电池组和单体电芯的过压、欠压、充放电过流、高低温保护、短路等保护功能。

        保护板支持UART通信功能。

        保护板具有高精度的电压、电流、温度检测功能；通过电流积分法估算电池的剩余容量（SOC）,使用智能电压平衡功能提高电池组的有效电池容量和循环使用寿命。

        保护板具有电池组充、放电自动切换功能。

        保护板具有加热膜控制功能，在低温环境下对电池组预热，使电池组在有效的环境温度范围内正常充电，并且具有加热膜故障检测功能。

        保护板具有待机休眠功能，使系统在非工作模式下保持低功耗状态。

  保护板采用模块化设计，由电池平衡模块、电池参数采样模块、通信模块、限流模块以及控制模块组成。

2.功能特点

● 具有BMS基本功能。如过充保护、过放保护、充放电过流保护、短路保护、充电器反接保护、高低温度保护、保护延时等功能。

●单节电池过充电压保护和恢复功能，电压采样精度±10mV;

●单节电池过放电压保护和恢复功能，电压采样精度±10mV;

●电池充电高温和低温保护功能，温度精度±3℃；

●电池放电电高温和低温保护功能，温度精度±3℃；

●充电过流保护和恢复功能，电流采样精度±0.2A；

●放电过流保护和恢复功能，电流采样精度±0.2A；

●短路保护功能。短路保护后BMS正常，短路保护恢复后后可以正常工作（先短路再输出和先输出后短路都可以正常工作）；

●自杀功能：过放保护后延时切断BMS板上供电电源，实现零功耗；

●PV充电端口激活功能；在自断电后PV充电端口电压大于12V±1V时可以硬件激活系统。

●BMS具有电池均衡功能；

●充/放电异口模式，充电口防反放电，放电口防反充电。

●具有自动计算容量的功能。

●两个相同的BMS具有串并联功能；

●具有根据PV电压控制输出的功能，电压采样精度±100mV;

●具有上位机更改参数和实时查看的功能；需要提供一路通信，可以非隔离，电平为TTL或者CMOS;

●PV输入具有防雷的功能；

●系统具有休眠和恢复功能；

●系统具有极性反接保护；（包括PV反接和电池反接）正确接好后，不能损坏电路。

6.产品功能说明

6.1自杀及激活控制功能

系统自杀条件：

5分钟内最低电池电压一直低于过放保护电压，系统自杀，自杀后系统0功耗。

自杀后激活条件：

当PV电压大于12V±1V后，系统硬件激活。（系统激活后可以充电）

6.2放电过流保护控制功能

放电过流保护后间隔1分钟再次尝试放电，累计10次彻底保护。当检测到PV电压关闭输出条件下恢复，恢复后等待PV电压开启输出的条件到时再次输出。

6.3短路保护控制功能

短路保护后间隔20S再次尝试放电，累计5次彻底保护。当检测到PV电压关闭输出条件恢复，恢复后等待PV电压开启输出的条件到时再次输出。

 

6.4充电过流控制功能

充电过流保护后间隔5分钟再次尝试充电。充电管理如下表。

温度	充电电流	备注
-10℃——-5℃	5A
-5℃---0℃	10A
0℃---55℃	按照6.2充电过流保护

 

6.5均衡控制功能

均衡开启条件	所有电池电压大于6.2表中均衡开启电压并且电池压差大于均衡压差，所有大于均衡压差的电池都开启均衡。（开启后均衡计时）
关闭条件（有任意一个条件）	1、均衡时间到。
	2、均衡时间未到，电池电压达到3.2表中过放保护电压。
	3、均衡时间未到，BMS断电，关闭均衡

 

6.6 基本保护功能

在充电过程中，锂电池管理系统监测系统电压，当系统电压达到系统过压报警点时，上位机提示PACK高压告警。当系统电压达到系统过压保护点时，检测延时5S后将触发系统过压保护，停止充电，系统处于系统过压保护状态。当系统电压低于系统过压恢复点或者剩余容量百分比低于95%时，释放系统过压保护状态，恢复充电。在系统过压保护状态下，直接放电可立即释放。

 

■系统过放保护

在放电过程中，锂电池管理系统监测系统电压，当系统电压达到系统过放报警点时,ALM灯闪烁，上位机提示PACK低压告警。当系统电压达到系统过放保护点时，检测延时5S后将触发系统过放保护，停止放电。系统将等待30秒后进入休眠模式。

 

■单体过压保护

在充电过程中，锂电池管理系统监测电池组中的单体电压，当单体电压最大值达到单体过压报警点时，上位机提示Cell高压告警。当单体电压最大值达到单体过压保护点时，检测延时5S后将触发单体过压保护，停止充电，系统处于单体过压保护状态。当所有单体电压低于单体过压恢复点或者剩余容量百分比低于95%时，释放单体过压保护状态，恢复充电。在单体过压保护状态下，直接放电可立即释。

 

■单体过放保护

在放电过程中，锂电池管理系统监测电池组中的单体电压，当单体电压最小值达到单体过放报警点时，ALM灯闪烁，上位机提示Cell低压告警。当单体电压最小值达到单体过放保护点时，检测延时5S后将触发单体过放保护，停止放电。在电池组未级联使用时，系统将等待10秒后进入休眠模式（如果所有单体电压在10秒内恢复到单体过放恢复点，将释放单体过放保护，恢复放电）。

 

。

 

■环境温度保护

在系统运行状态下，锂电池管理系统监测环境温度，当环境温度达到环境高温报警点时，ALM灯闪烁，上位机提示环境高温告警。当环境温度达到环境高温保护点时，检测延时5S后将触发环境高温保护，分别停止充、放电。当环境温度达到环境低温报警点时，ALM灯闪烁，上位机提示环境低温告警。当环境温度达到环境低温保护点时，检测延时5S后将触发环境低温保护，分别停止充、放电。当环境温度恢复到正常范围内时，将释放环境高低温保护，分别恢复充、放电。

 

■智能通信

通过上位机软件可查看电池参数，设置保护参数。

 

■休眠

为了降低整个系统的功耗，系统具有休眠功能，当出现以下某种情况时，系统将进入休眠模式。

1) 过放保护10S未恢复到过放释放电压时。

2) 无充放电待机状态持续时间达到24小时。

3) 根据操作规则，操作复合按键开关。

 

■休眠唤醒

结合实际情况，为了方便使用，系统提供了多种不同的唤醒方式。因过放保护而进入休眠模式，系统只能由充电信号进行唤醒。

1) 充电唤醒

2）放电唤醒

2) 按键唤醒

 

6.7 复合按键

保护板设计有复合按键功能，在正常运行过程中，短按该按键(>=3s<6S)，然后松开按键保护板将休眠；长按该按键一次(>=6s)，保护板将重新启动。在休眠模式下，短按该按键(>=3s<6S)，保护板将被唤醒进入待机状态。

备注：操作按键时，每按一次按键请等待至少3钟秒再按第二次。请勿短时间（3秒）连续操作。

 

6.8 故障检测

保护板具有故障告警功能，通过上位机可查看相应的故障显示。故障包括有：、模拟量采样故障、温度NTC失效等。

1) 模拟量采样故障：当主控芯片与模拟量采集芯片之间无法正常通信时，系统将会出现模拟量采样故障。

2) 温度NTC失效是指温度NTC短路或断开，由此引起温度采样值偏大或偏小（大于150℃，小于-50摄氏度作为判断依据）。另外，针对电池温度做综合性判断，当电池温度之间的温差大于30℃，系统也提示温度NTC失效。

 

 

备注：保护板安装完成并且正常运行后，请使用上位机设置正确的系统日期和时间，保证历史记录时间的准确。