ประเภทต่าง ๆ ของสถาปัตยกรรม BMS: ศูนย์กลาง, โมดูลและกระจาย

ในขณะที่อุตสาหกรรมพลังงานใหม่กําลังเจริญเติบโต ระบบบริหารแบตเตอรี่ (BMS) เป็นองค์ประกอบหลักของระบบแบตเตอรี่และการออกแบบสถาปัตยกรรมของมันมีบทบาทสําคัญในการทํางานปัจจุบันสถาปัตยกรรม BMS ส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสามประเภท: เซ็นทรัล, โมดูลและกระจายแต่ละสถาปัตยกรรมมีลักษณะที่แตกต่างกันและฉากที่ใช้ได้สิ่งต่อไปนี้จะหารือในรายละเอียด

สถาปัตยกรรม BMS แบบกลาง

คํานิยามและโครงสร้าง

BMS ที่มีศูนย์กลางคือการตั้งใจรวมฟังก์ชันการควบคุมและการจัดการทั้งหมดในหน่วยควบคุมหลักหนึ่ง และโดยปกติคือบอร์ดควบคุมหลักหนึ่งที่ติดตามและบริหารแบตเตอรี่ทั้งหมดหน่วยควบคุมหลักเชื่อมต่อเซลล์แบตเตอรี่แต่ละผ่านสายการรับ, รวบรวมข้อมูลความดัน, อุณหภูมิและข้อมูลอื่นๆ และดําเนินการจัดการและการป้องกันที่สมดุลตามกลยุทธ์การควบคุมที่กําหนดไว้ก่อน

ข้อดี

• โครงสร้างเรียบง่ายและราคาถูกฟังก์ชันทั้งหมดถูกเน้นอยู่ในตัวควบคุมตัวเดียว การออกแบบฮาร์ดแวร์เรียบง่าย และค่าผลิตก็ต่ํา เหมาะสําหรับระบบแบตเตอรี่ขนาดเล็กและเรียบง่าย เช่น เครื่องมือไฟฟ้า บ้านฉลาดรถจักรยานไฟฟ้าเป็นต้น
• การบํารุงรักษาและปรับปรุงง่าย:จําเป็นต้องมีหน่วยควบคุมหลักเดียวเท่านั้น การบํารุงรักษาและปรับปรุงระบบสะดวกกว่า
• เซตข้อมูล อ่านง่าย:ข้อมูลของแบตเตอรี่ทั้งหมดถูกประมวลผลในเครื่องควบคุมเดียว ทําให้ง่ายต่อการดําเนินการวิเคราะห์และการตัดสินใจที่รวมกัน

ข้อเสีย

• ความน่าเชื่อถือต่ําความเสี่ยงของการล้มเหลวจุดเดียวสูง หากหน่วยควบคุมหลักล้มเหลว ระบบทั้งหมดอาจปิด
• เส้นทางการสื่อสารที่ซับซ้อนมีสายการสื่อสารมากมายใน BMS ที่มีกลาง ซึ่งมักจะเกิดการแทรกแซงและการส่งสัญญาณที่ไม่มั่นคง
• การปรับขนาดที่ไม่ดี:ไม่เหมาะสําหรับการใช้งานที่มีความจุขนาดใหญ่หรือแบตเตอรี่ขนาดใหญ่

สถาปัตยกรรม BMS ที่กระจาย

คํานิยามและโครงสร้าง

BMS ที่กระจายกระจายฟังก์ชันการควบคุมและการบริหารไปในตัวควบคุมหลายตัว ซึ่งแต่ละตัวรับผิดชอบในการบริหารเซลล์แบตเตอรี่หนึ่งหรือหลายตัวหน่วยควบคุมหลักรับผิดชอบในการประสานงานการทํางานของหน่วยควบคุมทาสแต่ละหน่วยเพื่อสร้างสถาปัตยกรรมการจัดการกระจาย.

ข้อดี

• ความน่าเชื่อถือสูงในโครงสร้างที่กระจายกระจาย การล้มเหลวของเครื่องควบคุมจะไม่ส่งผลต่อการทํางานของระบบทั้งหมด และความเสี่ยงของการล้มเหลวจุดเดียวก็ต่ํามันเหมาะสําหรับกรณีเช่นรถไฟฟ้าขนาดใหญ่รถยนต์ไฮบริด รถไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิง และระบบเก็บพลังงานขนาดใหญ่ที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูง
• สายสื่อสารง่ายๆความจุในการสื่อสารกระจายและมีความสามารถในการป้องกันการแทรกแซงที่แข็งแรง
• การปรับขนาดที่ดี:เหมาะสําหรับแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ แบตเตอรี่เซลล์สามารถเพิ่มหรือลดขึ้นตามความต้องการ

ความไม่ดี

• โครงสร้างที่ซับซ้อนและค่าใช้จ่ายสูงเซลล์แบตเตอรี่แต่ละตัวต้องการโมดูลการติดตามและควบคุมที่อิสระ และการออกแบบฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่ซับซ้อนและต้นทุนสูง
• การบํารุงรักษาและปรับปรุงมันยากในโครงสร้างที่กระจายกระจาย การบํารุงรักษาและการปรับปรุงของตัวควบคุมแต่ละตัว ต้องการการสนับสนุนทางเทคนิคที่สูงกว่า
  ข้อมูลถูกกระจายและยากที่จะวิเคราะห์: ข้อมูลถูกกระจายในตัวควบคุมหลายตัว และต้องการโปรโตคอลการสื่อสารและอัลการิทึมการประมวลผลข้อมูล

สถาปัตยกรรม BMS แบบโมดูล

คํานิยามและโครงสร้าง

BMS แบบโมดูลคือการแก้ไขระหว่างกลางและกระจาย มันแบ่งแบตเตอรี่เป็นหลายโมดูล แต่ละโมดูลมีการจัดการกลางภายในขณะที่โมดูลที่มีสถาปัตยกรรมกระจายเพื่อการสื่อสารและการประสานงาน.

ข้อดี

• ความยืดหยุ่นสูงการออกแบบแบบโมดูลสามารถปรับจํานวนและฟังก์ชันของโมดูลได้อย่างยืดหยุ่นตามความต้องการ และเหมาะสําหรับแบตเตอรี่ขนาดกลางและขนาดใหญ่โดยเฉพาะฉากที่ต้องการความยืดหยุ่นและความสามารถในการปรับขนาดเช่น รถยนต์ไฮบริด ระบบเก็บพลังงานในเครือข่าย และแอพลิเคชั่นในเครือข่ายฉลาด
• ความสามารถในการปรับขนาดสูง:สนับสนุนการขยายแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ โดยยังคงมีประสิทธิภาพในด้านราคา
  การบํารุงรักษาง่าย: ทุกโมดูลทํางานเป็นอิสระและสามารถจัดการได้แยกระหว่างการบํารุงรักษาและการปรับปรุงโดยไม่ส่งผลกระทบต่อระบบทั้งหมด

ข้อเสีย

• โครงสร้างค่อนข้างซับซ้อนBMS แบบโมดูลรวมลักษณะของกลางและกระจาย และการออกแบบฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ค่อนข้างซับซ้อน
• ค่าใช้จ่ายสูงขึ้น:ถึงแม้ค่าใช้จ่ายจะต่ํากว่า BMS แบ่งปัน แต่ยังคงสูงกว่า BMS จัดจําหน่าย
  การประสานงานในการสื่อสารมีความยาก: การสื่อสารและการประสานงานระหว่างโมดูลต้องการการสนับสนุนโปรโตคอลที่มีประสิทธิภาพ ไม่เช่นนั้นมันอาจส่งผลกระทบต่อการทํางานของระบบ

การเปรียบเทียบสามสถาปัตยกรรม

สรุปและข้อเสนอเลือก

เมื่อเลือกสถาปัตยกรรม BMS ผู้ใช้งานจําเป็นต้องพิจารณาสถานการณ์การใช้งานและความต้องการเฉพาะเจาะจง:

• BMS ระบบกลาง:เหมาะสําหรับระบบแบตเตอรี่ขนาดเล็กและเรียบง่าย เช่น เครื่องมือไฟฟ้า บ้านฉลาด จักรยานไฟฟ้า และระบบเก็บพลังงานขนาดเล็ก ราคาถูกและรักษาความสะดวก
• BMS ที่กระจายเหมาะสําหรับระบบแบตเตอรี่ขนาดใหญ่และซับซ้อน เช่น รถไฟฟ้าขนาดใหญ่ รถยนต์ไฮบริด รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง และระบบเก็บพลังงานขนาดใหญ่ให้ความน่าเชื่อถือและความสามารถในการปรับขนาดสูงขึ้นแต่มีค่าใช้จ่ายสูงกว่า
• BMS แบบโมดูล:มีข้อดีและข้อเสียของระบบกลางและกระจาย และเหมาะสําหรับ แบตเตอรี่ขนาดกลางและขนาดใหญ่ที่ต้องการความยืดหยุ่นและการปรับขนาดเช่น รถยนต์ไฮบริด, ระบบเก็บพลังงานในเครือข่ายและการใช้งานในเครือข่ายที่ฉลาด

ในอนาคต ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานใหม่อย่างต่อเนื่อง รูปแบบสถาปัตยกรรมของ BMS จะมีความหลากหลายมากขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการของฉากที่แตกต่างกัน