Διαφορετικοί τύποι αρχιτεκτονικών BMS: κεντρικές, ενοποιημένες και κατανεμημένες

Την στιγμή που η νέα βιομηχανία ενέργειας είναι σε άνοδο, το σύστημα διαχείρισης μπαταριών (BMS) είναι το βασικό συστατικό του συστήματος μπαταριών,και το αρχιτεκτονικό του σχεδιασμό παίζει κρίσιμο ρόλο στην απόδοσηΣήμερα, οι αρχιτεκτονικές BMS διαιρούνται κυρίως σε τρεις τύπους: κεντρικές, ενοποιημένες και κατανεμημένες.Κάθε αρχιτεκτονική έχει τα δικά της μοναδικά χαρακτηριστικά και τα εφαρμοστέα σενάριαΤα παρακάτω θα συζητηθούν λεπτομερώς.

Κεντρική αρχιτεκτονική BMS

Ορισμός και δομή

Ένα κεντρικό BMS είναι να συγκεντρώνει όλες τις λειτουργίες ελέγχου και διαχείρισης σε μια κύρια μονάδα ελέγχου και συνήθως ένα κύριο πίνακα ελέγχου παρακολουθεί και διαχειρίζεται ολόκληρο το πακέτο μπαταριών.Η κύρια μονάδα ελέγχου συνδέει κάθε κύτταρο μπαταρίας μέσω της γραμμής απόκτησης, συλλέγει τάση, θερμοκρασία και άλλα δεδομένα και εκτελεί ισορροπημένη διαχείριση και προστασία σύμφωνα με την προκαθορισμένη στρατηγική ελέγχου.

Πλεονέκτημα

• Απλή δομή και χαμηλό κόστος:Όλες οι λειτουργίες συγκεντρώνονται σε έναν ελεγκτή, ο σχεδιασμός του υλικού είναι απλός και το κόστος παραγωγής είναι χαμηλό.ηλεκτρικά ποδήλατα, κλπ.
• Εύκολη συντήρηση και αναβάθμιση:Απαιτείται μόνο μία κύρια μονάδα ελέγχου, η συντήρηση και η αναβάθμιση είναι πιο βολικές.
• Δεδομένα, εύκολο να αναλυθούν:Όλα τα δεδομένα της μπαταρίας υποβάλλονται σε επεξεργασία σε έναν ελεγκτή, γεγονός που διευκολύνει τη διεξαγωγή ενιαίας ανάλυσης και λήψης αποφάσεων.

Μειονέκτημα

• Χαμηλή αξιοπιστία:Αν η κύρια μονάδα ελέγχου αποτύχει, το σύνολο του συστήματος μπορεί να κλείσει.
• Σύνθετες γραμμές επικοινωνίας:Υπάρχουν πολλές γραμμές επικοινωνίας στο κεντρικό BMS, οι οποίες είναι επιρρεπείς σε παρεμβολές και ασταθή μετάδοση σήματος.
• Κακή κλιμακωτότητα:Δεν είναι κατάλληλο για εφαρμογές με μεγάλη χωρητικότητα ή μεγάλες συσκευές μπαταριών.

Διανεμημένη αρχιτεκτονική BMS

Ορισμός και δομή

Ένα κατανεμημένο BMS κατανέμει λειτουργίες ελέγχου και διαχείρισης σε πολλαπλούς ελεγκτές, ο καθένας από τους οποίους είναι υπεύθυνος για τη διαχείριση ενός ή περισσοτέρων κυψελών μπαταρίας.Η κύρια μονάδα ελέγχου είναι υπεύθυνη για το συντονισμό της λειτουργίας κάθε μονάδας ελέγχου σκλάβου για να σχηματίσει μια κατανεμημένη αρχιτεκτονική διαχείρισης.

Πλεονέκτημα

• Υψηλή αξιοπιστία:Σε μια κατανεμημένη δομή, η βλάβη του ελεγκτή δεν θα επηρεάσει τη λειτουργία ολόκληρου του συστήματος και ο κίνδυνος βλάβης ενός σημείου είναι μικρός.Είναι κατάλληλο για σενάρια όπως τα μεγάλα ηλεκτρικά οχήματα, υβριδικά οχήματα, οχήματα κυψελών καυσίμου και συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης κλίμακας που απαιτούν υψηλές απαιτήσεις αξιοπιστίας.
• Απλή γραμμή επικοινωνίας:το φορτίο επικοινωνίας είναι κατανεμημένο και έχει ισχυρή αντιανταρακτική ικανότητα.
• Καλή κλιμακωτότητα:Τα κύτταρα της μπαταρίας είναι κατάλληλα για μπαταρίες μεγάλης χωρητικότητας και μπορούν να αυξηθούν ή να μειωθούν ανάλογα με τη ζήτηση.

Επιστροφή

• Σύνθετη δομή και υψηλό κόστος:Κάθε κύτταρο μπαταρίας απαιτεί ανεξάρτητες μονάδες παρακολούθησης και ελέγχου, ενώ ο σχεδιασμός υλικού και λογισμικού είναι περίπλοκος και το κόστος υψηλό.
• Η συντήρηση και η αναβάθμιση είναι δύσκολη:Σε μια κατανεμημένη δομή, η συντήρηση και η αναβάθμιση κάθε ελεγκτή απαιτούν υψηλότερη τεχνική υποστήριξη.
  Τα δεδομένα είναι κατανεμημένα και δύσκολο να αναλυθούν: τα δεδομένα κατανέμονται σε πολλαπλούς ελεγκτές και απαιτείται ένα ενιαίο πρωτόκολλο επικοινωνίας και αλγόριθμος επεξεργασίας δεδομένων.

Μοδική αρχιτεκτονική BMS

Ορισμός και δομή

Το ΜΜΣ είναι μια λύση μεταξύ κεντρικού και κατανεμημένου.ενώ οι ενότητες με κατανεμημένη αρχιτεκτονική για επικοινωνία και συντονισμό.

Πλεονέκτημα

• Υψηλή ευελιξία:Η αρθρωτή σχεδίαση μπορεί να ρυθμίζει ευέλικτα τον αριθμό και τη λειτουργία των μονάδων σύμφωνα με τις απαιτήσεις και είναι κατάλληλη για μεσαία και μεγάλα πακέτα μπαταριών,ειδικά σε σενάρια όπου απαιτείται ευελιξία και επεκτασιμότητα, όπως υβριδικά οχήματα, συστήματα αποθήκευσης ενέργειας δικτύου και εφαρμογές έξυπνου δικτύου.
• Δυνατή κλιμακωτότητα:υποστηρίζει την επέκταση των συσσωρευτών μπαταριών μεγάλης χωρητικότητας, διατηρώντας παράλληλα ορισμένη οικονομική απόδοση.
  Εύκολη συντήρηση: Κάθε μονάδα λειτουργεί ανεξάρτητα και μπορεί να χειρίζεται ξεχωριστά κατά τη διάρκεια συντήρησης και αναβαθμίσεων χωρίς να επηρεάζει ολόκληρο το σύστημα.

Μειονέκτημα

• Η δομή είναι σχετικά περίπλοκη:Το ενιαίο σύστημα BMS συνδυάζει τα χαρακτηριστικά του κεντρικού και του κατανεμημένου, και το σχεδιασμό υλικού και λογισμικού είναι σχετικά περίπλοκο.
• Αύξητο κόστος:Αν και το κόστος είναι χαμηλότερο από το κατανεμημένο BMS, εξακολουθεί να είναι υψηλότερο από το κεντρικό BMS.
  Ο συντονισμός της επικοινωνίας είναι δύσκολος: η επικοινωνία και ο συντονισμός μεταξύ των ενότητες απαιτούν αποτελεσματική υποστήριξη πρωτοκόλλου, διαφορετικά μπορεί να επηρεάσει τις επιδόσεις του συστήματος.

Σύγκριση τριών αρχιτεκτονικών

Σύνοψη και προτάσεις επιλογής

Κατά την επιλογή μιας αρχιτεκτονικής BMS, οι χρήστες πρέπει να ζυγίζουν τα συγκεκριμένα σενάρια εφαρμογής και τις ανάγκες:

• Κεντρικό σύστημα BMS:Κατάλληλο για μικρά, απλά συστήματα μπαταριών, όπως ηλεκτρικά εργαλεία, έξυπνα σπίτια, ηλεκτρικά ποδήλατα και μικρά συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, είναι χαμηλού κόστους και εύκολο στη συντήρηση.
• Διανεμημένο BMS:Κατάλληλο για μεγάλα και πολύπλοκα συστήματα μπαταριών, όπως μεγάλα ηλεκτρικά οχήματα, υβριδικά οχήματα, οχήματα κυψελών καυσίμου και μεγάλα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας,παρέχοντας μεγαλύτερη αξιοπιστία και επεκτασιμότητα, αλλά με υψηλότερα κόστη.
• Μονουλογικό BMS:λαμβάνει υπόψη τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της κεντρικής και της κατανεμημένης λειτουργίας και είναι κατάλληλο για μεσαίες και μεγάλες συστοιχίες μπαταριών που απαιτούν ευελιξία και επεκτάσιμη δυναμικότητα,όπως τα υβριδικά οχήματα, συστήματα αποθήκευσης ενέργειας δικτύου και εφαρμογές έξυπνου δικτύου.

Στο μέλλον, με τη συνεχή ανάπτυξη των νέων ενεργειακών τεχνολογιών, οι αρχιτεκτονικές μορφές των BMS θα διαφοροποιηθούν επίσης περισσότερο για να ανταποκριθούν στις ανάγκες των διαφόρων σενάριων.