Diferentes tipos de arquiteturas BMS: centralizadas, modulares e distribuídas

No momento em que a nova indústria energética está em expansão, o sistema de gestão de baterias (BMS) é o componente central do sistema de baterias,e o seu desenho arquitectónico desempenha um papel crucial no desempenhoNo momento, as arquiteturas BMS são divididas principalmente em três tipos: centralizadas, modulares e distribuídas.Cada arquitetura tem as suas próprias características únicas e cenários aplicáveisO seguinte será discutido em pormenor.

Arquitetura BMS centralizada

Definição e estrutura

Um BMS centralizado centraliza todas as funções de controle e gerenciamento em uma unidade de controle principal, e geralmente um painel de controle principal monitora e gerencia todo o pacote de baterias.A unidade de controlo principal liga cada célula de bateria através da linha de aquisição, recolhe dados de tensão, temperatura e outros dados e realiza uma gestão e protecção equilibradas de acordo com a estratégia de controlo pré-estabelecida.

Vantagem

• Estrutura simples e baixo custo:Todas as funções estão concentradas num controlador, o design do hardware é simples e o custo de produção é baixo.Bicicletas elétricas, etc.
• Fácil de manter e atualizar:É necessária apenas uma unidade de controlo principal, a manutenção e a actualização são mais convenientes.
• Conjunto de dados, fácil de analisar:Todos os dados da bateria são processados num único controlador, facilitando a realização de análises e tomadas de decisão unificadas.

Desvantagem

• Baixa fiabilidade:O risco de falha de um único ponto é elevado. Se a unidade de controlo principal falhar, todo o sistema pode ser desligado.
• Linhas de comunicação complexas:Existem muitas linhas de comunicação no BMS centralizado, que são propensas a interferências e transmissão instável de sinal.
• Má escalabilidade:Não adequado para aplicações de grande capacidade ou baterias de grande escala.

Arquitetura BMS distribuída

Definição e estrutura

Um BMS distribuído distribui funções de controlo e gestão em múltiplos controladores, cada um responsável pela gestão de uma ou mais células de bateria.A unidade de controle principal é responsável por coordenar a operação de cada unidade de controle escravo para formar uma arquitetura de gestão distribuída.

Vantagem

• Alta fiabilidade:Em uma estrutura distribuída, uma falha do controlador não afetará o funcionamento de todo o sistema e o risco de falha de um único ponto é baixo.É adequado para cenários como grandes veículos elétricos, veículos híbridos, veículos a célula de combustível e sistemas de armazenamento de energia em larga escala que exijam elevados requisitos de fiabilidade.
• Linha de comunicação simples:A carga de comunicação é distribuída e tem uma forte capacidade anti-interferência.
• Boa escalabilidade:Adequadas para pacotes de baterias de grande capacidade, as células da bateria podem ser aumentadas ou diminuídas de acordo com a demanda.

Desvantagem

• Estrutura complexa e alto custo:Cada célula de bateria requer módulos independentes de monitorização e controlo, e o design de hardware e software é complexo e o custo é elevado.
• A manutenção e a melhoria são difíceis:Em uma estrutura distribuída, a manutenção e a atualização de cada controlador exigem um maior suporte técnico.
  Os dados são distribuídos e difíceis de analisar: os dados são distribuídos em múltiplos controladores e é necessário um protocolo de comunicação unificado e um algoritmo de processamento de dados.

Arquitetura BMS modular

Definição e estrutura

O BMS modular é uma solução entre centralizado e distribuído.enquanto módulos com arquitetura distribuída para comunicação e coordenação.

Vantagem

• Alta flexibilidade:O projeto modular permite ajustar de forma flexível o número e a função dos módulos de acordo com os requisitos e é adequado para pacotes de baterias médios e grandes,especialmente em cenários em que a flexibilidade e a escalabilidade são necessárias, tais como veículos híbridos, sistemas de armazenamento de energia da rede e aplicações de redes inteligentes.
• Forte escalabilidade:Apoia a expansão dos pacotes de baterias de grande capacidade, mantendo uma certa rentabilidade.
  Fácil de manter: cada módulo funciona de forma independente e pode ser manuseado separadamente durante a manutenção e atualizações sem afetar todo o sistema.

Desvantagem

• A estrutura é relativamente complexa:BMS modular combina as características de centralizado e distribuído, e o design de hardware e software é relativamente complexo.
• Custo mais elevado:Embora o custo seja menor do que o BMS distribuído, ele ainda é maior do que o BMS centralizado.
  A coordenação da comunicação é difícil: a comunicação e a coordenação entre os módulos exigem um suporte eficiente ao protocolo, caso contrário pode afetar o desempenho do sistema.

Comparação de três arquiteturas

Resumo e sugestões de selecção

Ao escolher uma arquitetura BMS, os utilizadores devem ponderar os cenários e necessidades de aplicação específicos:

• BMS centralizado:Adequado para sistemas de bateria pequenos e simples, como ferramentas elétricas, casas inteligentes, bicicletas elétricas e pequenos sistemas de armazenamento de energia, é de baixo custo e fácil de manter.
• BMS distribuído:Adequado para sistemas de baterias grandes e complexos, tais como grandes veículos elétricos, veículos híbridos, veículos a célula de combustível e sistemas de armazenamento de energia em larga escala,proporcionando maior confiabilidade e escalabilidade, mas com custos mais elevados.
• BMS modular:Tenha em conta as vantagens e desvantagens de sistemas centralizados e distribuídos e seja adequado para pacotes de baterias médios e grandes que necessitem de flexibilidade e escalabilidade,como veículos híbridos, sistemas de armazenamento de energia da rede e aplicações de redes inteligentes.

No futuro, com o desenvolvimento contínuo das novas tecnologias energéticas, as formas arquitetónicas de BMS serão também mais diversificadas para responder às necessidades de diferentes cenários.