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探究储能BMS的类型及其与新能源汽车BMS的差异
日期:2023-07-21   [复制链接]
责任编辑:sy_huamengqi 打印收藏评论(0)[订阅到邮箱]
储能电池管理系统(BMS)是一种关键技术,用于监控、控制和保护储能系统中的电池。随着能源储存需求的增加,储能BMS的类型也在不断发展。本文将探讨储能BMS的不同类型,并重点讨论其与新能源汽车BMS之间的差异。

储能产业链整体围绕电池开展,主要包括上游原材料及零部件的供应商,中游核心环节储能系统集成,含电池组、储能变流器(PCS)、电池管理系统(BMS)、能量管理系统(EMS)四大关键部分以及其他设备。



储能系统中,电池组成本占比最高达 67%,其次为PCS占比约为10%,BMS和EMS分别占比 9%和 2%左右。

本文就目前已有储能BMS类型、储能BMS与新能源乘用车BMS差异两大主要话题为内容进行分析:

储能BMS类型

储能系统中的电池管理系统(BMS)是保证储能系统安全和性能稳定的重要组成部分。现在市场上主要存在三种类型的BMS技术,包括分布式BMS、集中式BMS和模块化BMS。


三种拓扑结构

分布式BMS

分布式BMS是将每个电池单体的监测与控制集成在电池单体内部,通过通信协议将信息传输至主控制器。它与集中式BMS最大的不同在于,每个电池单体都拥有独立的监测和控制系统,相互之间不需要进行信息交互。


分布式电池管理系统

分布式BMS的优点:

1.可靠性更高

由于每个电池单体都拥有独立的监测和控制系统,所以分布式BMS的可靠性更高。即使某个电池单体发生故障,其他电池单体仍然能够正常工作,系统整体性能不会受到太大的影响。

2.易于维护和升级

由于分布式BMS的结构相对简单,每个电池单体都可以独立运行,所以维护和升级相对容易。一旦某个电池单体发生故障,可以直接更换该单体,而不必停机进行整个系统的维护和升级。

3.灵活性更强

分布式BMS的监测和控制系统分散在每个电池单体内部,因此系统更加灵活。可以根据实际需求增加或减少电池单体,而不必考虑系统整体的复杂性

分布式BMS的痛点:

1.成本较高

由于每个电池单体都需要安装独立的监测和控制系统,所以成本相对较高。而且对于大规模的储能系统来说,分布式BMS需要安装大量的监测和控制系统,进一步提高了成本。

2.通信问题

分布式BMS需要通过通信协议将每个电池单体的信息传输至主控制器,如果通信出现问题,可能会导致整个系统的故障。另外,由于每个电池单体都需要与主控制器通信,所以通信负载相对较大。

集中式BMS

集中式BMS将所有电池单体的监测与控制集中在一个主控制器中,通过通信协议将信息传输至主控制器。


集中式电池管理系统

集中式BMS的优点:

1.成本较低

由于集中式BMS只需要安装一个主控制器,所以成本相对较低。特别是对于小规模的储能系统,使用集中式BMS可以降低系统的成本。

2.通信负载较小

由于集中式BMS只需要一个主控制器,所以通信负载相对较小,可以有效减少通信问题的发生。

集中式BMS的痛点:

1.可靠性较低

由于所有电池单体的监测和控制集中在一个主控制器中,如果主控制器出现故障,可能会导致整个系统的故障,系统可靠性较低。

2.维护和升级困难

由于所有电池单体的监测和控制集中在一个主控制器中,所以维护和升级较为困难。一旦主控制器出现故障,需要停机进行整个系统的维护和升级。

模块化BMS

模块化BMS是将电池单体分为若干模块,每个模块都具有独立的监测和控制系统,通过通信协议将信息传输至主控制器。


模块化BMS

模块化BMS的优点:


1.成本适中

模块化BMS需要安装若干个监测和控制模块,相对于分布式BMS和集中式BMS,成本适中。

2.可靠性高

由于每个模块都具有独立的监测和控制系统,所以系统的可靠性较高。即使某个模块发生故障,其他模块仍然能够正常工作,系统整体性能不会受到太大的影响。

3.灵活性强

模块化BMS的监测和控制模块分散在每个电池模块内部,因此系统更加灵活。可以根据实际需求增加或减少电池模块,而不必考虑系统整体的复杂性。

模块化BMS的痛点:

1.通信负载较大

模块化BMS需要通过通信协议将每个模块的信息传输至主控制器,通信负载相对较大。

2.维护和升级较为困难

由于模块化BMS需要安装若干个监测和控制模块,所以维护和升级较为困难。一旦某个模块出现故障,需要停机进行维护和更换,可能会影响整个系统的性能。

三种BMS技术各自具有优点和痛点,需要根据实际应用场景进行选择。对于大规模的储能系统,分布式BMS技术能够提高系统的可靠性和稳定性,但成本较高;对于小规模的储能系统,集中式BMS技术成本相对较低,但可靠性较低;模块化BMS技术则能够在成本和可靠性之间取得平衡,但需要考虑通信负载和维护升级的问题。

未来的BMS技术将更加注重实时监测和控制能力的提升,同时也将更加注重通信协议的标准化和统一,以提高不同厂商的设备兼容性和互操作性。

储能BMS与新能源汽车BMS的差异点

使用环境要求

相对于车用BMS,储能BMS对适应环境要求并不太高。在工业环境下,BMS主要是为了保证储能系统的故障诊断、保护、控制和管理等功能,并不需要像汽车BMS那样对温度、冲击、振动和防水等环境因素作出过高的适应要求。

车用BMS作为一种功能强大的电池管理系统,主要用于确保电池系统的功率、能量和安全。由于汽车应用场景的复杂性,它需要更高的环境适应性。因此,车用BMS必须面对广泛的环境条件,例如极端的温度条件、强烈的震动和冲击、高防水等级等。同时,车用BMS也要保证汽车能源系统的高效率、可持续性和可靠性。

根据具体指标来看,电动汽车用的BMS使用环境要求如下,具体包括了温度、湿度、供电的要求,供电要求中明确分成了两个区间,乘用车基本都是9V~16V这个区间。



对比来看,电动汽车对BMS也有应用海拔要求,不过一般会放在主机厂的需求中;至于盐雾,电动汽车BMS一般不做要求;对于储能BMS来讲,标准没有定义供电要求,实际了解到也是有12V与24V两种供电,但也没有标准进一步定义这两种供电的使用场合;部分供应商将储能BMS做成了12V与24V两种供电兼容的,实际在器件选型上面可能会有些约束。

此外,与车用BMS之相比,储能BMS需要管理更多电芯,数量可达上万甚至上百万,需要对更复杂、庞大的储能系统实现更精细、有效的控制管理。首先,储能系统的充放电深度更深,能带给电池单体更大的变化,这就需要储能BMS有更为精准和及时的监测和控制,以保证电池单体的安全性和稳定性。此外,储能系统的寿命更长,需要实现更优化的电池均衡管理,使得整个储能系统能够具有更高的工作效率和良好的运行状态。同时,储能BMS还需要面临更加复杂的能量管理体系,包括电池的有效功率、能量的输出控制、并网能力的管理等。

综上所述,储能BMS的类型多种多样,与新能源汽车BMS相比,储能BMS对环境适应要求不高,但在储能系统中,BMS的功能更为复杂和庞大,需要实现更为精细、有效的控制管理,以保证储能系统的正常运行和长期稳定性,了解这些差异对于优化储能BMS的设计和提高其性能至关重要。随着技术的不断发展,我们可以期待储能BMS在能源储存领域发挥更加重要的作用,并为实现清洁能源的可持续利用做出更大的贡献。

原标题:探究储能BMS的类型及其与新能源汽车BMS的差异
 
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来源:ROHM 技术社区
 
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