Verschiedene Arten von BMS-Architekturen: zentralisiert, modular und verteilt

Im Moment, in dem die neue Energieindustrie boomt, ist das Batteriemanagementsystem (BMS) die Kernkomponente des Batteriesystems.und sein architektonisches Design spielt eine entscheidende Rolle bei der LeistungDerzeit werden BMS-Architekturen hauptsächlich in drei Typen unterteilt: zentralisiert, modular und verteilt.Jede Architektur hat ihre eigenen einzigartigen Eigenschaften und SzenarienDie folgenden Punkte werden ausführlich erörtert.

Zentralisierte BMS-Architektur

Definition und Struktur

Ein zentralisiertes BMS soll alle Steuerungs- und Managementfunktionen in einer Hauptsteuerungseinheit zentralisieren, und normalerweise überwacht und verwaltet eine Hauptsteuerungskarte das gesamte Batteriepaket.Die Hauptsteuerungsanlage verbindet jede Batteriezelle durch die Akquisitionsleitung, sammelt Spannungs-, Temperatur- und andere Daten und führt nach der vorgegebenen Steuerungsstrategie ein ausgewogenes Management und Schutz durch.

Vorteil

• Einfache Struktur und geringe Kosten:Alle Funktionen sind in einem Controller konzentriert, das Hardware-Design ist einfach und die Produktionskosten niedrig.Elektrische Fahrräder, usw.
• Einfach zu warten und zu verbessern:Nur eine Hauptsteuerungseinheit ist erforderlich, Wartung und Modernisierung sind bequemer.
• Daten, leicht zu analysieren:Alle Batteriedaten werden in einem Controller verarbeitet, wodurch eine einheitliche Analyse und Entscheidungsfindung erleichtert wird.

Nachteile

• Niedrige Zuverlässigkeit:Die Gefahr eines Ausfalls eines einzelnen Punktes ist hoch, und wenn die Hauptsteuerung ausfällt, kann das gesamte System ausgeschaltet werden.
• Komplexe Kommunikationsleitungen:Es gibt viele Kommunikationsleitungen im zentralisierten BMS, die zu Störungen und instabilen Signalübertragungen neigen.
• Schlechte Skalierbarkeit:Nicht geeignet für Anwendungen mit großer Kapazität oder großflächigen Batteriepacks.

Verteilte BMS-Architektur

Definition und Struktur

Ein verteiltes BMS verteilt Steuerungs- und Steuerungsfunktionen auf mehrere Steuerungen, die jeweils für die Steuerung einer oder mehrerer Batteriezellen verantwortlich sind.Die Hauptsteuerungseinheit ist für die Koordinierung des Betriebs jeder Slave-Steuerungseinheit verantwortlich, um eine verteilte Managementarchitektur zu bilden.

Vorteil

• Hohe ZuverlässigkeitBei einer verteilten Struktur hat ein Steuerungsfehler keinen Einfluss auf den Betrieb des gesamten Systems, und die Gefahr eines Einzelleitfehlers ist gering.Es ist für Szenarien wie große Elektrofahrzeuge geeignet, Hybridfahrzeuge, Brennstoffzellenfahrzeuge und groß angelegte Energiespeichersysteme, die hohe Zuverlässigkeitsanforderungen erfordern.
• Einfache Kommunikationsleitung:Die Kommunikationslast ist verteilt und hat eine starke Störungshemmung.
• Gute Skalierbarkeit:Die Batteriezellen eignen sich für Batteriepacks mit großer Kapazität und können je nach Bedarf erhöht oder verringert werden.

- Schäden

• Komplexe Struktur und hohe Kosten:Jede Batteriezelle benötigt unabhängige Überwachungs- und Steuerungsmodule, die Hard- und Softwareentwicklung ist komplex und die Kosten hoch.
• Instandhaltung und Modernisierung sind schwierig:In einer verteilten Struktur erfordert die Wartung und Aktualisierung jedes Controllers eine höhere technische Unterstützung.
  Die Daten sind verteilt und schwer zu analysieren: Die Daten sind in mehreren Controllern verteilt und erfordern ein einheitliches Kommunikationsprotokoll und einen Datenverarbeitungsalgorithmus.

Modulare BMS-Architektur

Definition und Struktur

Moduläres BMS ist eine Lösung zwischen zentralisiertem und verteiltem.während Module mit verteilter Architektur für Kommunikation und Koordination.

Vorteil

• Hohe Flexibilität:Das modulare Design ermöglicht eine flexible Anpassung der Anzahl und Funktion der Module entsprechend den Anforderungen und eignet sich für mittelgroße und große Batteriepakete.Vor allem Szenarien, in denen Flexibilität und Skalierbarkeit erforderlich sind, wie Hybridfahrzeuge, Energiespeichersysteme für Netze und intelligente Netzanwendungen.
• Starke Skalierbarkeit:unterstützt den Ausbau von Batteriepacks mit großer Kapazität bei gleichzeitiger Erhaltung einer gewissen Kosteneffizienz.
  Einfach zu warten: Jedes Modul läuft unabhängig voneinander und kann während der Wartung und Upgrades getrennt behandelt werden, ohne das gesamte System zu beeinträchtigen.

Nachteile

• Die Struktur ist relativ komplex:Moduläres BMS vereint die Eigenschaften von zentralisiertem und verteiltem BMS, und die Hardware- und Softwarekonstruktion ist relativ komplex.
• Höhere Kosten:Obwohl die Kosten niedriger sind als bei verteilten BMS, sind sie dennoch höher als bei zentralen BMS.
  Kommunikationskoordination ist schwierig: Kommunikation und Koordination zwischen Modulen erfordern eine effiziente Protokollunterstützung, da dies sonst die Leistung des Systems beeinträchtigen kann.

Vergleich von drei Architekturen

Zusammenfassung und Auswahlvorschläge

Bei der Auswahl einer BMS-Architektur müssen die Benutzer die spezifischen Anwendungsszenarien und Bedürfnisse abwägen:

• Zentralisiertes BMS:Es eignet sich für kleine, einfache Batteriesysteme wie Elektrowerkzeuge, intelligente Häuser, Elektrofahrräder und kleine Energiespeichersysteme, ist kostengünstig und einfach zu warten.
• Verteiltes BMS:geeignet für große und komplexe Batteriesysteme wie große Elektrofahrzeuge, Hybridfahrzeuge, Brennstoffzellenfahrzeuge und großflächige Energiespeichersysteme,eine höhere Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit, aber mit höheren Kosten.
• Moduläres BMS:berücksichtigt die Vor- und Nachteile von zentraler und verteilter Batterie und eignet sich für mittelgroße und große Batteriepakete, die Flexibilität und Skalierbarkeit benötigen,wie Hybridfahrzeuge, Netz-Energiespeichersysteme und intelligente Netzanwendungen.

In Zukunft werden die Architekturformen von BMS mit der kontinuierlichen Entwicklung neuer Energietechnologien auch vielfältiger sein, um den Bedürfnissen verschiedener Szenarien gerecht zu werden.