储能系统应用通讯端口静电防护方案及ESD

储能系统中电池管理系统（BMS）与储能变流器（PCS）的通信直接影响系统的安全可靠运行，通过通信可以有效上送电池的健康状态，请求正确的充放电功率，在电池故障时及时发送停机指令确保系统安全。

电池储能系统由储能电池、总控制器单元（BAMS）、单体电池管理单元（BMU）、电池组端控制和管理单元（BCMU）组成。

储能系统内部通信包括BMS与EMS的通讯、储能BMS与PCS的通讯及储能BMS三层架构内部通讯。

储能BMS与EMS的通讯

BAMS的显示屏显示整个PCS电池组单元的相关信息，并将相关信息通过以太网（RJ45）传递给监控系统EMS。信息内容包括电池单体信息，电池组信息，电池簇信息。

上传信息：BMS上传电池单体（或组）信息有：单体电池电压、电池组电压、充放电电流、单体最大SOC、单体最小SOC、单体最小SOH；电池组SOC、单体最大温度、单体最小温度、环境温度，以及电池异常告警、保护等相关信息。

接收信息：BMS接收监控系统EMS下达的电池运行参数，如电压的保护设定值、报警设定值，温度的保护设定值、报警设定值，SOC的保护设定值、报警设定值等。

BAMS管理服务器支持MODBUS通讯规约，其中MODBUS需要定义专门的规约点表；通讯接口为网络RJ45通讯。

储能BMS与PCS的通讯

由于PCS只接了多组电池，所以BMS的数据汇总到BAMS，再由BAMS与PCS通信，实行单向传输，BAMS做主，PCS做从。

BMS发送信息：BMS发送的信息有电池的状态量及告警量等相关信息。包括电池组的最大SOC、最小SOC、电池组最大可充电量、最大可放电量、环境温度、电池最小SOH等。PCS接到BMS告警信息后应进行相应的保护动作。

通信接口：PCS与BMS间采用CAN或RS通讯接口。

硬节点信息：为了保护的及时可靠，储能系统留备了硬节点，BMS检测到电池系统达到保护限制时，BMS通过干节点将保护限制值发送给PCS。

储能BMS三层架构内部通讯

BMS系统的三层架构分别是，单体电池管理层BMU、电池组管理层BCMU、电池簇（多组）管理层BAMS；其中电池簇管理层我们也叫一个PCS电池单元管理层。

单体电池管理层叫BMU，有1路CAN2.0总线。由电池采集单元BCU和电池均衡单元BEU组成，采集电池的各种单体信息（电压、温度），计算分析电池的SOC和SOH，实现对单体电池的主动均衡，并将单体异常信息上传给电池组单元层BCMU；对外采用CAN2.0总线通信方式。

电池组管理层叫BCMU，有3路CAN2.0总线，2路RS（备用）总线。负责收集BMU上传的各种单体电池信息，采集电池组的各种信息（组电压、组温度）、电池组充电放电电流等，计算分析电池组的SOC和SOH，并将所有信息上传给电池簇单元层BAMS；采用CAN2.0总线通信方式。

电池簇管理层叫BAMS，有1路以太网、2路CAN2.0总线和1路RS（备用）总线。负责收集BCMU上传的各种电池信息，并将所有信息以RJ45接口上传给储能监控EMS系统；与PCS通信，将电池的相关异常信息发送给PCS（CAN或RS接口），且配有硬件干节点对PCS。

为确保储能系统安全、可靠、稳定运行，需对各通讯端口加装静电防护，保护相关设备免受ESD、EFT和雷电浪涌的损害。为此，东沃电子技术设计的储能应用通讯端口静电防护方案图，如下所示：

从图中可以看出，CAN通讯总线接口静电防护，推荐选用ESD二极管PESD2CAN：24V工作电压、低箝位电压、低结电容、SOT-23封装，满足IEC-4-2(ESD)±30kV(air)，±30kV(contact)。RS-/RS-通讯端口静电保护，推荐选用ESD二极管SM：采用非对称电压（-7V到12V）设计，SOT-23封装，RS-接口系统专用防护器件，低箝位电压、结电容低特点，满足IEC-4-2(ESD)±15kV(air)，±8kV(contact)。

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