Orkugeymslukerfi í iðnaði og viðskiptum samanstendur af rafhlöðukerfum (þar með talið BMS), raforkugeymslukerfi (EMS), kerfisstýringu (PCS), loftkælingu, brunavarnakerfi, eftirlits- og viðvörunarkerfi o.s.frv., þar sem BMS og EMS, sem eru kjarnastýringareiningar orkugeymslukerfisins, bera mikilvæga ábyrgð á rafhlöðustjórnun og orkustjórnun, hver um sig, og virkni þeirra, afköst og samsvörun hugbúnaðar og vélbúnaðar tengjast beint öryggi notkunar orkugeymslukerfisins og arðsemi fjárfestingarinnar.
Rafhlöðustjórnunarkerfi (BMS)Það tekur við skynjun í kerfinu og getur fylgst með og stjórnað rafhlöðugeymslukerfum til að tryggja öryggi þeirra, stöðugleika og afköst.
Orkustjórnunarkerfi (EMS)Ábyrgur fyrir ákvarðanatöku í kerfinu, það vísar almennt til reglugerðar- og eftirlitskerfis fyrir samþætt orkustjórnunarkerfi sem er hleypt af stokkunum fyrir litíumrafhlöðuorkugeymslustöðvar, sem gerir rauntíma eftirlit og greiningu.
Orkubreytingarkerfi (PCS)Ber ábyrgð á framkvæmd kerfisins, er lykilhluti orkugeymslustöðvarinnar, stjórnar hleðslu og afhleðslu rafhlöðunnar og framkvæmir AC/DC umbreytingu til að veita afl beint til riðstraumsálaganna þegar raforkukerfið er ekki til staðar.
Rafhlöðustjórnunarkerfi (BMS)
Fullt nafn BMS er Battery Management System, sem þýðir undirkerfið sem notað er til að stjórna orkugeymslukerfi rafhlöðunnar.
Virkni
BMS samanstendur aðallega af eftirlitseiningu, stjórneiningu, samskiptaeiningu og öðrum hlutum. Helsta hlutverk þess er að fylgjast með og stjórna stöðu rafhlöðunnar í rauntíma, þar á meðal spennu, straumi, hitastigi, SOC og öðrum breytum. Að auki getur BMS einnig verndað og stjórnað rafhlöðunni til að tryggja öryggi og líftíma rafhlöðunnar.
Til að koma í veg fyrir að rafhlaðan ofhleðist og ofhleðist, sem lengir líftíma rafhlöðunnar og bætir skilvirkni hennar.
Ekki nóg með það, heldur gegnir BMS einnig hlutverki gagnagreiningar, það þarf að reikna út og greina SOC (eftirstandandi rafhlöðugetu) og SOH (heilsuástand rafhlöðunnar) rafhlöðunnar til að fylgjast með ástandi rafhlöðunnar og þegar einhverjar óeðlilegar upplýsingar koma fram verða þær tilkynntar tímanlega, þannig að notandinn viti tímanlega að rafhlaðan sé með óeðlilegt ástand.
Lagskipt meðvitundararkitektúr
Í flestum BMS kerfum er þriggja stiga arkitektúr.
1. Neðra lag: Þræla-BMU, hlutverk þessa stigs er aðallega að greina spennu og hitastig rafhlöðunnar og ber ábyrgð á framkvæmd jöfnunaráætlunar rafhlöðunnar. Upplýsingaöflunin á sér samskipti við annað stigið í gegnum samskiptatengil, venjulega með CAN eða keðjutengingu.
2. Miðlag: Aðalstýringareining (BCU), helstu hlutverk þessa stigs eru að safna upplýsingum um spennu, straum og einangrun í klasa, stýra tengibúnaði til að vernda rafhlöðupakka, safna upplýsingum frá fyrsta stigs BMU og meta stöðu rafhlöðunnar (SoX). Upplýsingunum er safnað og miðlað til þriðja stigsins í gegnum samskiptatengil, venjulega með CAN eða Ethernet.
3. Efri stig: Almenn stjórnun, fyrir stjórnun rafhlöðuklasa. Helsta hlutverk þessa stigs er að safna upplýsingum sem sendar eru af annars stigs BCU, geyma og birta upplýsingarnar o.s.frv., með rauntíma viðvörunarvirkni, með stýringu og snertiviðbragðsvirkni aðalrofa og með rauntíma samskiptavirkni við PCS, EMS og staðbundna eftirlit.
Tæknilegar kröfur
Orkugeymslu-BMS er flóknari uppbygging en BMS fyrir bílarafhlöður.
Í fyrsta lagi er rafhlaðageta og -stig mismunandi, BMS stjórnun aflgjafans er hærri og rað- og samsíða tenging krefst fleiri rafhlöðu.
BMS hefur strangari kröfur um tengingu við raforkunet. Það eru strangari kröfur um tengingu við raforkunetið. Rafgeymirinn er tengdur við rafhlöðuna og rafeindakerfi ökutækisins, þannig að tæknilegar kröfur eru minni.
Markaður
Þrjár megingerðir fyrirtækja eru starfandi á BMS markaðnum, þ.e. framleiðendur ökutækja, framleiðendur rafgeyma og sjálfstæðir framleiðendur BMS. Framleiðendur ökutækja og rafhlöðuframleiðendur stunda viðskipti í formi sjálfstæðrar rannsóknar og þróunar eða samvinnuþróunar við birgja BMS. Flestir leiðandi innlendir framleiðendur rafgeyma, eins og BYD, Ningde Times, Guoxuan Gaoke og AVIC, nota BMS+PACK sniðið til að bjóða upp á rafhlöðupakka og BMS pakka. Óháðir framleiðendur BMS eiga nú fjölda þátttakenda og BMS vörulínan er hægt að útvega til margra atvinnugreina.
Sem stendur hafa kínversk fyrirtæki sem eru leiðandi í BMS-iðnaðinum augljósa kosti, sérstaklega árið 2022 var uppsett afkastageta nýrra BMS-rafhlöðuframleiðenda í Kína 76,1%. Meðal þeirra eru þrjú stærstu fyrirtækin BYD, Ningde Times og Tesla, sem öll eru bílaframleiðendur og rafhlöðuframleiðendur, með hlutdeild upp á 26,4%, 16,9% og 9% í sömu röð. Hlutdeild sjálfstæðra BMS-framleiðenda er tiltölulega lág og stærsti sjálfstæði BMS-framleiðandinn í Kína, Li Xinneng, er í fjórða sæti hvað varðar hlutdeild, en heildarhlutdeildin er aðeins 6,7%.
Að færa sig frá grunnvirkni yfir í flóknari aðgerðir
1. Meiri áreiðanleiki
Þar sem hver rafhlöðueining hefur sitt eigið eftirlits- og stjórnkerfi er áreiðanleiki dreifðrar BMS meiri. Jafnvel þótt ein rafhlaða bili geta aðrar rafhlöður samt virkað eðlilega og heildarafköst kerfisins verða ekki fyrir miklum áhrifum.
2. Auðvelt að viðhalda og uppfæra
Þar sem uppbygging dreifðrar byggingarstjórnunarkerfis (BMS) er tiltölulega einföld getur hver rafhlöðufruma starfað sjálfstætt, þannig að viðhald og uppfærsla er tiltölulega auðveld. Þegar rafhlöðueining bilar er hægt að skipta henni út beint án þess að þurfa að slökkva á öllu kerfinu vegna viðhalds og uppfærslu.
3. Sterkari sveigjanleiki
Eftirlits- og stjórnkerfi dreifðrar BMS er dreift í hverri rafhlöðueiningu, þannig að kerfið er sveigjanlegra. Hægt er að auka eða minnka rafhlöðufrumur eftir raunverulegri eftirspurn, án þess að þurfa að taka tillit til flækjustigs kerfisins í heild sinni.
Orkustjórnunarkerfi (EMS)
Orkustjórnunarkerfi (EMS), einnig þekkt sem orkustjórnunarkerfi, þótt hlutfall orkugeymslukerfisins í heild sinni sé ekki mjög stórt, er það afar mikilvægur kjarnaþáttur í heildarorkugeymslukerfinu. Það vísar almennt til stjórnunar og eftirlits með samþættum orkustjórnunarkerfum sem eru sett upp í litíumrafhlöðuorkuverum.
Skipulag
Orkustjórnunarkerfið samanstendur af nokkrum hlutum sem sýndir verða hér að neðan.
1. Eftirlit og söfnun: Orkustjórnunarkerfið fylgist með framleiðslu, geymslu og notkun orku í orkugeymslunni í rauntíma með skynjurum og mælitækjum. Það getur safnað fjölbreyttum gögnum, þar á meðal hleðslu- og afhleðslustöðu rafhlöðu, hitastigi, spennu, straumi og svo framvegis.
2. Gagnagreining og hagræðing: Orkustjórnunarkerfið notar háþróaða gagnagreiningartækni til að vinna úr og greina söfnuð gögn til að skilja rekstrarstöðu og afköst orkukerfisins. Með greiningu gagna er hægt að bera kennsl á hugsanleg vandamál í orkukerfinu og veita hagræðingartillögur, svo sem að aðlaga hleðslu- og afhleðsluaðferðir og hámarka orkunýtingu.
3. Orkuáætlun og stjórnun: Orkustjórnunarkerfið getur á snjallan hátt áætlað og stjórnað orkunotkun út frá rauntíma orkuþörf og rekstri kerfisins. Það getur skipulagt hleðslu og afhleðslu orkugeymsluaðstöðu á sanngjarnan hátt í samræmi við eftirspurnarspá, rafmagnsverð, álag á netið og aðra þætti til að ná fram skilvirkri nýtingu og orkusparnaði.
4. Bilanagreining og öryggisvernd: Orkustjórnunarkerfið getur greint bilanir í orkugeymslunni tímanlega og varað við þeim, svo sem ofhleðslu rafhlöðu, ofhleðslu og hitastigsbreytingum, til að tryggja öruggan rekstur orkugeymslunnar. Á sama tíma er einnig hægt að tengja það við dreifikerfi til að framkvæma fjarstýringu og verndun orkugeymslunnar.
Hagnýting rekstrarstefnu og hönnunar stjórnunarstefnu er lykilatriðið
Hönnun bestu rekstrarstefnu og stjórnunarstefnu er kjarninn og erfiðleikinn við EMS vörur.
Með hliðsjón af eiginleikum hleðslu og afhleðslu orkugeymslu, kostnaði við hleðslu og afhleðslu orkugeymslueininga og ávinningi af notkun orkugeymslu, og með það að leiðarljósi að uppfylla kröfur um stjórnun á dreifikerfinu, getur hönnun á bestu rekstrar- og stjórnunaraðferðum aukið efnahagslegan ávinning af rekstri orkugeymslukerfa og bætt ýmsa tæknilega vísitölur.
EMS vörur virka almennt sem brú milli orkugeymslukerfisins og upplýsingakerfa á hærra stigi.
Orkugeymslukerfið getur tengst áætlanagerð raforkukerfisins, áætlanagerð sýndarorkuvera, samspili „uppspretta-raforkukerfis-álags-geymslu“ o.s.frv. í gegnum orkustjórnunarkerfi.
Náið samræmi milli EMS-afurða og áætlanagerðarkerfis og annarra aðgerða, og í því skyni að virka eins og fyrirtækið þarf að skilja rekstrareiginleika netsins, og upplýsingatæknifyrirtæki sem vinna djúpt með netið hafa safnað þekkingu og geta endurnýtt það og hafa ákveðna kosti.
