Diferentes tipos de arquitecturas BMS: centralizadas, modulares y distribuidas

En el momento en que la nueva industria de la energía está en auge, el sistema de gestión de baterías (BMS) es el componente central del sistema de baterías,y su diseño arquitectónico juega un papel crucial en el rendimientoEn la actualidad, las arquitecturas BMS se dividen principalmente en tres tipos: centralizadas, modulares y distribuidas.Cada arquitectura tiene sus propias características únicas y escenarios aplicablesSe tratará en detalle lo siguiente.

Arquitectura BMS centralizada

Definición y estructura

Un BMS centralizado centraliza todas las funciones de control y gestión en una unidad de control principal, y por lo general una placa de control principal monitorea y gestiona todo el paquete de baterías.La unidad de control principal conecta cada célula de la batería a través de la línea de adquisición, recopila datos de voltaje, temperatura y otros datos, y realiza una gestión y protección equilibradas de acuerdo con la estrategia de control preestablecida.

Ventajas

• Estructura sencilla y bajo coste:Todas las funciones se concentran en un controlador, el diseño del hardware es simple y el costo de producción es bajo.Bicicletas eléctricas, etc.
• Fácil de mantener y actualizar:Sólo se requiere una unidad de control principal, el mantenimiento y la actualización es más conveniente.
• Conjunto de datos, fácil de analizar:Todos los datos de la batería se procesan en un solo controlador, lo que facilita el análisis y la toma de decisiones unificados.

Desventaja

• Baja fiabilidad:Si la unidad de control principal falla, todo el sistema puede apagarse.
• Líneas de comunicación complejas:Hay muchas líneas de comunicación en el BMS centralizado, que son propensas a interferencias y transmisión de señales inestables.
• Mala escalabilidad:No es adecuado para aplicaciones de gran capacidad o de grandes baterías.

Arquitectura BMS distribuida

Definición y estructura

Un BMS distribuido distribuye las funciones de control y gestión en múltiples controladores, cada uno de los cuales es responsable de gestionar una o más pilas de batería.La unidad de control principal es responsable de coordinar el funcionamiento de cada unidad de control esclavo para formar una arquitectura de gestión distribuida.

Ventajas

• Alta fiabilidad:En una estructura distribuida, un fallo del controlador no afectará al funcionamiento de todo el sistema y el riesgo de fallo de un solo punto es bajo.Es adecuado para escenarios como los grandes vehículos eléctricos, vehículos híbridos, vehículos de pila de combustible y sistemas de almacenamiento de energía a gran escala que requieren altos requisitos de fiabilidad.
• Línea de comunicación simple:la carga de comunicación está distribuida y tiene una fuerte capacidad antiinterferencia.
• Buena escalabilidad:Adecuadas para paquetes de baterías de gran capacidad, las celdas de la batería se pueden aumentar o disminuir según la demanda.

Desventajas

• Estructura compleja y alto costo:Cada célula de batería requiere módulos independientes de monitoreo y control, y el diseño de hardware y software es complejo y el costo es alto.
• El mantenimiento y la mejora son difíciles:En una estructura distribuida, el mantenimiento y la actualización de cada controlador requieren un mayor soporte técnico.
  Los datos están distribuidos y son difíciles de analizar: los datos están distribuidos en múltiples controladores, y se requiere un protocolo de comunicación unificado y un algoritmo de procesamiento de datos.

Arquitectura modular del BMS

Definición y estructura

El BMS modular es una solución entre centralizado y distribuido. Divide el paquete de baterías en múltiples módulos, cada uno con gestión centralizada dentro,mientras que los módulos con arquitectura distribuida para comunicación y coordinación.

Ventajas

• Alta flexibilidad:El diseño modular permite ajustar de forma flexible el número y la función de los módulos de acuerdo con los requisitos, y es adecuado para paquetes de baterías medianos y grandes,especialmente en los escenarios en los que se requiere flexibilidad y escalabilidad, tales como vehículos híbridos, sistemas de almacenamiento de energía de red y aplicaciones de red inteligente.
• Fuerte escalabilidad:apoya la expansión de los paquetes de baterías de gran capacidad manteniendo una cierta rentabilidad.
  Fácil de mantener: cada módulo funciona de forma independiente y puede manejarse por separado durante el mantenimiento y las actualizaciones sin afectar a todo el sistema.

Desventaja

• La estructura es relativamente compleja:El BMS modular combina las características de centralizado y distribuido, y el diseño de hardware y software es relativamente complejo.
• Costo más alto:Aunque el costo es menor que el del BMS distribuido, sigue siendo mayor que el del BMS centralizado.
  La coordinación de la comunicación es difícil: la comunicación y la coordinación entre módulos requieren un soporte de protocolo eficiente, de lo contrario puede afectar el rendimiento del sistema.

Comparación de tres arquitecturas

Resumen y sugerencias de selección

Al elegir una arquitectura BMS, los usuarios deben sopesar los escenarios y necesidades de aplicación específicos:

• BMS centralizado:Adecuado para sistemas de baterías pequeñas y simples como herramientas eléctricas, hogares inteligentes, bicicletas eléctricas y pequeños sistemas de almacenamiento de energía, es de bajo costo y fácil de mantener.
• BMS distribuido:Apto para sistemas de baterías grandes y complejos, como vehículos eléctricos de gran tamaño, vehículos híbridos, vehículos de pila de combustible y sistemas de almacenamiento de energía a gran escala,proporcionando una mayor fiabilidad y escalabilidad, pero con mayores costos.
• Sistema de gestión de datos modular:tiene en cuenta las ventajas y desventajas de las baterías centralizadas y distribuidas, y es adecuado para los paquetes de baterías medianos y grandes que requieren flexibilidad y escalabilidad,como los vehículos híbridos, sistemas de almacenamiento de energía de red y aplicaciones de redes inteligentes.

En el futuro, con el continuo desarrollo de las nuevas tecnologías energéticas, las formas arquitectónicas de los BMS también serán más diversificadas para satisfacer las necesidades de diferentes escenarios.