GB/T 34131-2023 电力储能用电池管理系统

　　ICS 27 . 180 CCS F 19

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 34131—2023代替 GB/T34131—2017

　　电力储能用电池管理系统

　　Battery management system for electrical energy storage

　　2023-03-17 发布 2023-10-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 34131—2023

　　目 次

　　前言 I

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 分类和编码 2

　　5 正常工作环境 2

　　6 技术要求 3

　　7 试验方法 8

　　8 检验规则 18

　　9 标志 、包装 、运输和贮存 21

　　附录 A (资料性) 电池管理系统报警信息 22

　　附录 B (规范性) 电池模拟装置要求 25

　　附录 C (资料性) 电池管理系统参数信息 26

　　附录 D (资料性) 电池充放电曲线 34

　　GB/T 34131—2023

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1 . 1—2020《标准化工作导则 第 1 部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　本文件 代 替 GB/T 34131—2017《 电 化 学 储 能 电 站 用 锂 离 子 电 池 管 理 系 统 技 术 规 范 》, 与GB/T 34131—2017 相比 , 除结构调整和编辑性改动外 , 主要技术变化如下:

　　— 更改了文件的适用范围(见第 1 章) ;

　　— 删除了术语和定义中与 DL/T 2528 重复的内容(见第 3 章) ;

　　— 增加了“分类和编码”一章(见第 4 章) ;

　　— 将“使用条件”更改为“ 正常工作环境”, 更改了温度 、湿度范围 , 增加了盐雾要求(见第 5 章 , 2017 年版的第 4 章) ;

　　— 将“功能要求”更改为“技术要求”, 并将 2017 年版的有关内容更改后纳入(见第 6 章 , 2017 年版的第 5 章) ;

　　— 删除了“基本要求”(见 2017 年版的 5 . 1) 、“对时功能”(见 2017 年版的 5 . 10)和“故障录波功能 ” (见 2017 年版的 5 . 16) ;

　　— 更改了“数据采集”(见 6 . 2 , 2017 年版的 5 . 2) 、“通信”(见 6 . 3 , 2017 年版的 5 . 9)和“报警和保护 ”技术要求(见 6 . 4 , 2017 年版的 5 . 6) ;

　　— 增加了“控制”技术要求(见 6 . 5) ;

　　— 更改了能量状态估算最大允许误差的技术指标要求[见 6 . 6 . 2 , 2017 年版的 5 . 2 a)] ;

　　— 更改了“均衡”技术要求 , 增加了均衡方式的要求[见 6 . 7 , 2017 年版的 5 . 7 d)] ;

　　— 增加了“绝缘电阻检测”技术要求(见 6 . 8) ;

　　— 更改了“数据存储”(见 6 . 10 , 2017 年版的 5 . 15) 、“计算和统计”(见 6 . 11 , 2017 年版的 5 . 8) 、“显示”(见 6 . 12 , 2017 年版的 5 . 17) 、“绝缘耐压”(见 6 . 13 , 2017 年版的 5 . 19)技术要求 ;

　　— 增加了“ 电气适应性”技术要求(见 6 . 14) ;

　　— 更改了“ 电磁兼容”技术要求(见 6 . 15 , 2017 年版的 5 . 18) ;

　　— 将“平均故障间隔时间”更改为“ 系统可用性”(见 6 . 16 , 2017 年版的 5 . 11) , 增加了运行寿命技术指标要求(见 6 . 16 . 1) , 更改了平均无故障工作时间技术指标要求(见 6 . 16 . 2 , 2017 年版的5 . 11) ;

　　— 增加了“试验方法”一章(见第 7 章) ;

　　— 更改了“ 型式检验要求”(见 8 . 2 . 1 , 2017 年版的 6 . 1 . 1) ;

　　— 增加了“抽样检验要求”(见 8 . 4) ;

　　— 更改了“检验项目”要求(见 8 . 5 , 2017 年版的 6 . 2) ;

　　— 更改了“标志”(见 9 . 1 , 2017 年版的 7 . 1) 、“包装”(见 9 . 2 , 2017 年版的 7 . 2)要求 ;

　　— 增加了“运输”(见 9 . 3) 、“贮存”(见 9 . 4)要求 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由中国电力企业联合会提出 。

　　本文件由全国电力储能标准化技术委员会(5AC/TC550)归口 。

　　本文件起草单位:中国电力科学研究院有限公司 、杭州高特电子设备股份有限公司 、宁德时代新能源科技股份有限公司 、阳光电源股份有限公司 、北京海博思创科技股份有限公司 、杭州科工电子科技有限公司 、杭州协能科技股份有限公司 、合肥国轩高科动力能源有限公司 、平高集团储能科技有限公司 、

　　I

　　GB/T 34131—2023

　　大连融科储能技术发展有限公司 、北京和瑞储能科技有限公司 、蜂巢能源科技(无锡)有限公司 、浙江南都能源互联网有限公司 、国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 、国网安徽省电力有限公司电力科学研究院 、河南豫氢动力有限公司 、山东赛克赛斯氢能源有限公司 、武汉众宇动力系统科技有限公司 。

　　本文件主要起草人:许守平 、谢建江 、张旭 、杜荣华 、官亦标 、高俊娥 、夏晨强 、胡娟 、魏志立 、刘家亮 、郭富强 、李娟 、王浩 、吴冠军 、陈娟 、王萍 、宋欣民 、李志强 、徐剑虹 、邵俊伟 、姜科 、范茂松 、田刚领 、沈玉 、刘爱华 、赵海军 、李小龙 、刘雨佳 、张玮 、郭翠静 、谈作伟 、谭建国 、张建彪 、刘敏 、付珊珊 、刘皓 、吴贤章 、汪飞杰 、黄方 、左彬 、滕越 、宋清爽 、樊义兴 、褚永金 、闫雪生 。

　　本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为:

　　— 2017 年首次发布为 GB/T 34131—2017 ;

　　— 本次为第一次修订 。

　　"

　　GB/T 34131—2023

　　电力储能用电池管理系统

　　1 范围

　　本文件规定了电力储能用电池管理系统(简称“ 电池管理系统”)数据采集 、通信 、报警和保护 、控制 、能量状态估算 、均衡 、绝缘电阻检测 、绝缘耐压 、电气适应性 、电磁兼容等要求 , 描述了相应的试验方法 ,规定了分类和编码 、正常工作环境 、检验规则 、标志 、包装 、运输和贮存等内容 。

　　本文件适用于电力储能用锂离子电池 、钠离子电池 、铅酸(炭)电池 、液流电池和水电解制氢/燃料电池的电池管理系统的设计 、制造 、试验 、检测 、运行 、维护和检修 , 其他类型电池管理系统参照执行 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 , 仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件 , 其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB/T

　　191 包装储运图示标志

　　GB/T

　　2423 . 1 电工电子产品环境试验

　　第 2 部分:试验方法

　　试验 A:低温

　　GB/T

　　2423 . 2 电工电子产品环境试验

　　第 2 部分:试验方法

　　试验 B:高温

　　GB/T

　　2423 . 4 电工电子产品环境试验

　　第 2 部分:试验方法

　　试验 Db:交变湿热(12

　　h+12

　　h 循

　　环)

　　GB/T 2423 . 17 电工电子产品环境试验 第 2 部分:试验方法 试验 ka:盐雾

　　GB/T 4798 . 2 环境条件分类 环境参数组分类及其严酷程度分级 第 2 部分:运输和装卸GB/T 7251 . 1 低压成套开关设备和控制设备 第 1 部分:总则

　　GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件

　　GB/T 17626 . 2

　　电磁兼容

　　试验和测量技术

　　静电放电抗扰度试验

　　GB/T 17626 . 4

　　电磁兼容

　　试验和测量技术

　　电快速瞬变脉冲群抗扰度试验

　　GB/T 17626 . 5

　　电磁兼容

　　试验和测量技术

　　浪涌(冲击)抗扰度试验

　　GB/T 17626 . 8

　　电磁兼容

　　试验和测量技术

　　工频磁场抗扰度试验

　　GB/T 17626 . 9

　　电磁兼容

　　试验和测量技术

　　脉冲磁场抗扰度试验

　　GB/T 17626 . 10 电磁兼容 试验和测量技术 阻尼振荡磁场抗扰度试验

　　GB/T 17626 . 16 电磁兼容 试验和测量技术 0 Hz~150 KHz共模传导骚扰抗扰度试验GB/T 17626 . 17 电磁兼容 试验和测量技术 直流电源输入端口纹波抗扰度试验

　　GB/T 17626 . 18 电磁兼容 试验和测量技术 阻尼振荡波抗扰度试验

　　DL/T 634 . 5104 远动设备及系统 第 5-104 部分:传输规约 采用标准传输协议集的 IEC60870- 5-101 网络访问

　　DL/T 860(所有部分) 电力 自动化通信网络和系统

　　DL/T 2528 电力储能基本术语

　　3 术语和定义

　　DL/T 2528 界定的术语和定义适用于本文件 。

　　1

　　GB/T 34131—2023

　　4 分类和编码

　　电池管理系统分类和编码规则见图 1 。

　　EE5-□□□-□-□□□□V-□□-□□□-□□□-□□… □□

　　|———|————|————————————||———————————————————————————————————————||—————————————————————————————————————————数(数)

　　标引序号说明:

　　1 电力储能用 — 用“EE5”3 位字母表示 。

　　2 电池类型 — 用 3 位 字 母 表 示 , 其 中 : LIB— 锂 离 子 电 池 , 5IB— 钠 离 子 电 池 , FLB— 液 流 电 池 ,

　　LAB— 铅酸电池 , LCB— 铅炭电池 , FUB— 燃料电池 , 5DJ— 水电解制氢电池 。

　　3 管理层级 — 用 1 位字母表示 , 其中: M— 电池模块 , C— 电池簇 , 5— 电堆 , A— 电池阵列 。

　　4 最高采集电压 — 用 4 位数字表示 , 位数不够前面补“0”, 单位为“V”。

　　5 均衡方式 — 用两位字母表示 , 其中: AB— 主动均衡 , PB— 被动均衡 , AP— 主动均衡和被动均衡均

　　具备 , NB— 无均衡 。

　　6 电压采集通道数 — 用 3 位数字表示 , 位数不够前面补“0”。

　　7 温度采集通道数 — 用 3 位数字表示 , 位数不够前面补“0”。

　　8 产品型号 — 用 4~8 位数字和字母的组合表示 。

　　示例 1 :

　　电力储能用 , 电池类型为锂离子电池 , 管理层级为电池模块 , 最高采集电压为 1 000 V, 均衡方式为主动均衡 , 电压采集通道为 20 个 , 温度采集通道为 12 个 , 产品型号为 A001 。编码为 : EE5-LIB-M-1000V-AB-020-012-A001 。

　　示例 2 :

　　电力储能用 , 电池类型为锂离子电池 , 管理层级为电池簇 , 最高采集电压为 1 500 V, 均衡方式为被动均衡 , 电压采集通道为 1 个 , 温度采集通道为 0 个 , 产品型号为 A002 。编码为 : EE5-LIB-C-1500V-PB-001-000-A002 。

　　示例 3 :

　　电力储能用 , 电池类型为液流电池 , 管理层级为电堆 , 最高采集电压为 900 V, 均衡方式为无均衡 , 电压采集通道为 1个 , 温度采集通道为 1 个 , 产品型号为 B002 。编码为 : EE5-FLB-5-0900V-NB-001-001-B002 。

　　图 1 电池管理系统分类和编码

　　5 正常工作环境

　　电池管理系统在下列环境应正常工作:

　　a) 温度 : —20 ℃ ~65 ℃ ;

　　b) 相对湿度:5%~95% , 无凝露 ;

　　c) 海拔高度:不大于 2 000 m ;当大于 2 000 m 时 , 应符合 GB/T 7251 . 1 的相关规定 ;

　　d) 对于应用在海洋性气候的电池管理系统 , 应满足耐盐雾要求 。

　　2

　　GB/T 34131—2023

　　6 技术要求

　　6 . 1 一般要求

　　6 . 1 . 1 电池管理系统应具有数据采集 、通信 、报警和保护 、控制 、状态估算 、参数设置 、数据存储 、计算和统计等功能 , 宜具有显示功能 , 锂离子电池 、钠离子电池和铅酸(炭)电池管理系统还应具有均衡和绝缘电阻检测功能 。

　　6 . 1 . 2 电池管理系统应具有通用性 、兼容性 、可维护性和可扩展性 , 宜实现即插即用 。

　　6 . 1 . 3 电池管理系统各功能应在逻辑上相互独立 , 控制策略 、执行周期相互匹配 。

　　6 . 1 . 4 电池管理系统应设置接地端子 , 接地电阻不应大于 0. 1 Ω , 连接接地线的螺钉和接地点不应用作任何其他机械紧固用途 。

　　6 . 1 . 5 电池管理系统线束应采用阻燃材料 , 电气接口宜采用防呆设计 。

　　6 . 2 数据采集

　　6 . 2 . 1 锂离子电池 、钠离子电池和铅酸(炭)电池管理系统应采集电池单体电压 、电池单体温度 、电池模块正负极端子温度 、电池簇电压 、电池簇电流等参数 。

　　6 . 2 . 2 液流电池管理系统宜采集电堆电压 、电堆电流 、电解液温度 、电解液压力 、电解液流量 、电解液液位状态 、泵电流 、泵频率和阀门状态等参数 。

　　6 . 2 . 3 水电解制氢/燃料电池管理系统宜采集电解槽电压 、电解槽电流 、电解槽温度 、冷却水温度 、冷却水压力 、制氢系统氢气出口压力 、电解液循环流量 、氢中氧浓度 、氧中氢浓度 、氢中微氧含量 、氢气露点 、燃料电池电压 、燃料电池电流 、燃料电池温度 、燃料电池入口氢气压力 、储氢系统压力 、供氢管道氢气流量 、环境氢气浓度等参数 。

　　6 . 2 . 4 电池管理系统采集电池参数误差及采样周期要求见表 1 。

　　表 1 电池管理系统采集电池参数误差及采样周期要求

　　电池类型

　　参数

　　采集误差

　　采样周期

　　锂离子电池 、钠离子电池和铅酸(炭)电池

　　电池单体电压/v

　　<5

　　≤0 . 005

　　≤100 ms

　　5~15

　　≤0 . 2%

　　电池簇电压/v

　　<500

　　≤5

　　≤100 ms

　　≥500

　　≤1%

　　电池簇电流/A

　　<200

　　≤2

　　≤50 ms

　　≥200

　　≤1%

　　电池单体温度/℃ 、

　　电池模块正负极端子温度/℃

　　—20~65

　　≤1

　　≤1 s

　　—40≤T<—20 , 65

　　≤2

　　液流电池

　　电堆电压

　　≤1%

　　≤200 ms

　　电堆电流/A

　　<30

　　≤0 . 3

　　≤200 ms

　　≥30

　　≤1%

　　电解液温度/℃

　　≤1

　　≤1 s

　　电解液压力

　　≤1%

　　≤1 s

　　电解液流量

　　≤5%

　　≤1 s

　　泵电流

　　≤1%

　　—

　　泵频率

　　≤1%

　　—

　　3

　　GB/T 34131—2023

　　表 1 电池管理系统采集电池参数误差及采样周期要求 (续)

　　电池类型

　　参数

　　采集误差

　　采样周期

　　水电解制氢/燃料电池

　　电解槽电压

　　≤1%

　　—

　　电解槽电流

　　≤1%

　　—

　　电解槽温度/℃

　　≤1

　　冷却水温度/℃

　　≤1

　　—

　　冷却水压力

　　≤0 . 5%

　　—

　　制氢系统氢气出口压力

　　≤0 . 5%

　　—

　　电解液循环流量

　　≤2 . 5%

　　氢中氧浓度

　　≤2%

　　—

　　氧中氢浓度

　　≤2%

　　—

　　氢中微氧含量/(μL/L)

　　≤1

　　—

　　氢气露点/℃

　　≤1

　　燃料电池电压

　　≤1%

　　—

　　燃料电池电流

　　≤1%

　　—

　　燃料电池温度/℃

　　≤1

　　—

　　燃料电池入口氢气压力

　　≤1%

　　储氢系统压力

　　≤1%

　　—

　　供氢管道氢气流量

　　≤2%

　　—

　　环境氢气浓度

　　≤5%

　　—

　　6 . 3 通信

　　6 . 3 . 1 电池管理系统应具有与监控系统 、储能变流器 、其他管理层级电池管理系统等设备进行信息交互的功能 , 并宜具有与消防系统 、供暖通风与空气调节系统等设备进行信息交互的功能 。

　　6 . 3 . 2 电池管理系统与监控系统可采用以太网通信接 口 , 支持 Modbus 、DL/T 634. 5104 、DL/T 860(所有部分)通信协议 , 宜采用双网冗余通信 。

　　6 . 3 . 3 电池管理系统与储能变流器可采用控制器局域网(CAN) 、R5-485 、以太网等通信接 口 , 支持CAN 2 . 0B、Modbus 、DL/T 860(所有部分)通信协议 , 且具有一个输出硬接点接口 。

　　6 . 3 . 4 不同管理层级电池管理系统之间可采用 CAN、R5-485 、以太网等通信接 口 , 支持 CAN 2 . 0B、 Modbus 等通信协议 。

　　6 . 3 . 5 电池管理系统和消防系统 、供暖通风与空气调节系统可采用 R5-485 、以太网等通信接 口 , 支持Modbus通信协议 。

　　6 . 4 报警和保护

　　6 . 4 . 1 报警分级和处理

　　6 . 4 . 1 . 1 电池管理系统报警信息应根据严重程度分为一级 、二级和三级 。其中:

　　— 一级报警信息为需要立即停机或停电处理的报警信息 ;

　　— 二级报警信息为需要立即采取应急处理措施的报警信息 ;

　　4

　　GB/T 34131—2023

　　— 三级报警信息为需要加强监视及一 、二级报警复归的报警信息 。

　　6 . 4 . 1 . 2 电池管理系统应在设备状态异常或故障时发出报警信息并上传 , 报警信息见附录 A。

　　6 . 4 . 1 . 3 在发生一级和二级报警时 , 电池管理系统应对报警信息前后各 10 s 的模拟量和状态量进行记录 。

　　6 . 4 . 2 报警内容

　　6 . 4 . 2 . 1 锂离子电池 、钠离子电池和铅酸(炭)电池管理系统的报警内容应包含: 电压越限 、电压极差越限 、簇电流越限 、温度越限 、簇内电池单体温度极差越限 、绝缘电阻越限 、电压采集线异常 、温度采集线异常 、电池簇充放电回路异常 、通信异常等 。对于两簇以上电池直流端并联的锂离子电池 、钠离子电池和铅酸(炭)电池管理系统还应具有电池簇间环流越限报警 。

　　6 . 4 . 2 . 2 液流电池管理系统的报警内容应包含: 电压越限 、电压极差越限 、电流越限 、温度越限 、流量越限 、压力越限 、液位越限 、漏液故障 、通信异常等 。

　　6 . 4 . 2 . 3 水电解制氢/燃料电池管理系统的报警内容应包含:电压越限 、电流越限 、温度越限 、流量越限 、液位越限 、压力越限 、氢中氧浓度越限 、氧中氢浓度越限 、环境氢气浓度越限 、通信异常等 。

　　6 . 4 . 3 保护

　　6 . 4 . 3 . 1 电池管理系统应在一级报警发出后 300 ms 内发出停机指令 , 并在 5 s 内断开电池簇或电池阵列充放电回路 。

　　6 . 4 . 3 . 2 电池管理系统应在二级报警发出后 300 ms 内发出降低电池运行功率指令 。

　　6 . 5 控制