Różne rodzaje architektury BMS: scentralizowane, modułowe i rozproszone

W chwili, gdy nowy przemysł energetyczny rozwija się dynamicznie, system zarządzania bateriami (BMS) jest podstawowym elementem systemu baterii,i jego architektoniczny projekt odgrywa kluczową rolę w wykonaniuObecnie architektury BMS są głównie podzielone na trzy typy: scentralizowane, modułowe i rozproszone.Każda architektura ma swoje unikalne cechy i stosowane scenariuszeNastępujące kwestie zostaną omówione szczegółowo.

Architektura scentralizowanej BMS

Definicja i struktura

Centralny system zarządzania akumulatorami polega na scentralizowaniu wszystkich funkcji sterowania i zarządzania w jednej głównej jednostce sterującej, a zwykle jedna główna płyta sterująca monitoruje i zarządza całym akumulatorem.Główna jednostka sterująca łączy każdą komórkę akumulatora przez przewód akwizycyjny, zbiera napięcie, temperaturę i inne dane oraz wykonuje zrównoważone zarządzanie i ochronę zgodnie z wstępnie ustaloną strategią sterowania.

Zalety

• Prosta struktura i niskie koszty:Wszystkie funkcje koncentrują się w jednym kontrolerze, konstrukcja sprzętu jest prosta, a koszt produkcji jest niski.rowery elektryczne, itp.
• Łatwe w utrzymaniu i modernizacji:tylko jedna główna jednostka sterowania jest wymagana, utrzymanie i modernizacja jest wygodniejsza.
• Zestaw danych, łatwy do analizy:Wszystkie dane o baterii są przetwarzane w jednym sterowniku, co ułatwia przeprowadzenie jednolitej analizy i podejmowanie decyzji.

Wady

• Niska niezawodność:Ryzyko awarii pojedynczego punktu jest wysokie, a awaria głównego układu sterowania może spowodować wyłączenie całego systemu.
• Złożone linie komunikacyjne:W scentralizowanym systemie BMS istnieje wiele linii komunikacyjnych, które są podatne na zakłócenia i niestabilną transmisję sygnału.
• Słaba skalowalność:Nie nadaje się do zastosowań o dużej pojemności lub dużych bateriach.

Architektura rozproszonego BMS

Definicja i struktura

Rozproszony BMS rozprowadza funkcje sterowania i zarządzania na wiele sterowników, z których każdy jest odpowiedzialny za zarządzanie jedną lub większą liczbą ogniw baterii.Główna jednostka sterowania jest odpowiedzialna za koordynację działania każdej jednostki sterowania niewolników w celu utworzenia rozproszonej architektury zarządzania.

Zalety

• Wysoka niezawodność:W przypadku rozproszonej struktury awaria sterownika nie wpłynie na działanie całego systemu, a ryzyko awarii pojedynczego punktu jest niskie.Jest odpowiedni do takich scenariuszy, jak duże pojazdy elektryczne, pojazdów hybrydowych, pojazdów z ogniwami paliwowymi i systemów magazynowania energii na dużą skalę, które wymagają wysokich wymagań w zakresie niezawodności.
• Prosta linia komunikacyjna:obciążenie komunikacyjne jest rozproszone i posiada silną zdolność przeciwdziałania zakłóceniom.
• Dobra skalowalność:Komórki akumulatorowe, nadające się do dużych baterii, mogą być zwiększane lub zmniejszane w zależności od zapotrzebowania.

Niepowodzenia

• Złożona struktura i wysoki koszt:Każda komórka akumulatorowa wymaga niezależnych modułów monitorowania i sterowania, a konstrukcja sprzętu i oprogramowania jest złożona, a koszty wysokie.
• Utrzymanie i modernizacja są trudne:W rozproszonej strukturze utrzymanie i modernizacja każdego sterownika wymaga większego wsparcia technicznego.
  Dane są rozproszone i trudne do analizy: dane są rozproszone w wielu kontrolerach i wymagany jest jednolity protokół komunikacji i algorytm przetwarzania danych.

Modułowa architektura BMS

Definicja i struktura

Modułowy BMS jest rozwiązaniem pomiędzy scentralizowanym a rozproszonym.podczas gdy moduły z rozproszoną architekturą komunikacji i koordynacji.

Zalety

• Wysoka elastyczność:Modułowa konstrukcja umożliwia elastyczną regulację liczby i funkcji modułów zgodnie z wymaganiami i nadaje się do średnich i dużych zestawów baterii,szczególnie scenariusze wymagające elastyczności i skalowalności, takich jak pojazdy hybrydowe, systemy magazynowania energii w sieci i aplikacje inteligentnych sieci.
• Duża skalowalność:wspiera rozwój baterii o dużej pojemności przy zachowaniu pewnej opłacalności.
  Łatwe w utrzymaniu: Każdy moduł działa niezależnie i może być obsługiwany oddzielnie podczas konserwacji i modernizacji bez wpływu na cały system.

Wady

• Struktura jest stosunkowo złożona:Modułowy system zarządzania infrastrukturą łączy w sobie cechy scentralizowanego i rozproszonego systemu zarządzania infrastrukturą, a konstrukcja sprzętu i oprogramowania jest stosunkowo złożona.
• Wyższe koszty:Chociaż koszty są niższe niż w przypadku systemów BMS rozproszonych, nadal są wyższe niż w przypadku scentralizowanych systemów BMS.
  Koordynacja komunikacji jest trudna: komunikacja i koordynacja między modułami wymagają efektywnego wsparcia protokołu, w przeciwnym razie może to mieć wpływ na wydajność systemu.

Porównanie trzech architektur

Podsumowanie i sugestie dotyczące wyboru

Przy wyborze architektury BMS użytkownicy muszą rozważyć konkretne scenariusze i potrzeby aplikacji:

• Centralny BMS:Jest odpowiedni dla małych, prostych systemów akumulatorów, takich jak narzędzia elektryczne, inteligentne domy, rowery elektryczne i małe systemy magazynowania energii, jest nisko kosztowy i łatwy w utrzymaniu.
• Rozproszone systemy BMS:Odpowiedni do dużych i złożonych systemów akumulatorów, takich jak duże pojazdy elektryczne, pojazdy hybrydowe, pojazdy z ogniwami paliwowymi i systemy magazynowania energii na dużą skalę,zapewnienie większej niezawodności i skalowalności, ale z większymi kosztami.
• Modułowy BMS:uwzględnia zalety i wady scentralizowanych i rozproszonych systemów i jest odpowiedni dla średnich i dużych zestawów baterii wymagających elastyczności i skalowalności,takie jak pojazdy hybrydowe, systemów magazynowania energii w sieci i aplikacji inteligentnych sieci.

W przyszłości, wraz z ciągłym rozwojem nowych technologii energetycznych, formy architektoniczne BMS będą również bardziej zróżnicowane, aby sprostać potrzebom różnych scenariuszy.