1.储能BMS现状
BMS主要针对储能系统中的电池进行检测、评估、保护和均衡,通过各种数据监测电池的累计处理电量,并保护电池安全;
储能BMS
目前储能市场上的BMS供应商既有电池厂商、新能源汽车BMS制造商,也有专门研发储能市场管理系统的企业。电池厂商和新能源汽车BMS制造商由于更具产品研发经验,目前拥有较大的市场份额。
协能科技BMS
但同时,电动汽车上的BMS和储能系统上的BMS有所不同,储能系统电池数量很大,系统很复杂,运行环境也比较恶劣,这对BMS抗千扰性能提出了非常高的要求,同时,储能系统有很多电池簇,就存在簇间的均衡管理和环流管理,这是电动汽车上的BMS所不必考虑的。
因此,储能系统上的BMS还需要供应商或集成商自己,根据储能项目的实际情况进行开发和优化。
比亚迪300A BMS
2.储能电池管理系统(ESBMS)与动力电池管理系统(BMS)的不同之处
储能电池管理系统,与动力电池管理系统非常类似。但动力电池系统处于高速运动的电动汽车上,对电池的功率响应速度和功率特性、SOC估算精度、状态参数计算数量,都有更高的要求。
储能系统规模极大,集中式电池管理系统与储能电池管理系统差异明显,这里只拿动力电池分布式电池管理系统与其对比。
2.1 电池及其管理系统在各自系统里的位置有所不同
在储能系统中,储能电池在高压上只与储能变流器发生交互,变流器从交流电网取电,给电池组充电;或者电池组给变流器供电,电能通过变流器转换成交流发送到交流电网上去。
高特电子储能BMS
储能系统的通讯,电池管理系统主要与变流器和储能电站调度系统有信息交互关系。一方面,电池管理系统给变流器发送重要状态信息,确定高压电力交互情况;另一方面,电池管理系统给储能电站的调度系统PCS发送最全面的监测信息。如下图所示。
储能系统基本拓扑
电动汽车的BMS,在高压上,与电动机和充电机都有能量交换关系;在通讯方面,与充电机在充电过程中有信息交互,在全部应用过程中,与整车控制器有最为详尽的信息交互。如下图所示。
电动汽车电气拓扑
2.2 硬件逻辑结构不同
储能管理系统,硬件一般采用两层或者三层的模式,规模比较大的倾向于三层管理系统,如下图所示。
三层储能电池管理系统框图
动力电池管理系统,只有一层集中式或者两分布式,基本不会出现三层的情况。小型车主要应用一层集中式电池管理系统。两层的分布式动力电池管理系统,如下图所示。
分布式电动汽车电池管理系统框图
从功能看,储能电池管理系统第一层和第二层模块基本等同于动力电池的第一层采集模块和第二层主控模块。储能电池管理系统的第三层,则是在此基础上增加的一层,用以应对储能电池巨大的规模。
四象新能源储能BMS
打一个不是那么恰当的比方。一个管理者的最佳下属数量是7个人,如果这个部门一直扩张,出现了49个人,那么只好7个人选一个组长,再任命一个经理管理这7个组长。超越个人能力,管理容易出现混乱。
映射到储能电池管理系统上,这个管理能力就是芯片的计算能力和软件程序的复杂度。
2.3 通讯协议有区别
储能电池管理系统与内部的通讯基本都采用CAN协议,但其与外部通讯,外部主要指储能电站调度系统PCS,往往采用互联网协议格式TCP/IP协议。
户用储能BMS
动力电池,所在的电动汽车大环境都采用CAN协议,只是按照电池包内部组件之间使用内部CAN,电池包与整车之间使用整车CAN做区分。
2.4 储能电站采用的电芯种类不同,则管理系统参数区别较大
储能电站出于安全性及经济性考虑,选择锂电池的时候,往往选用磷酸铁锂,更有的储能电站使用铅酸电池、铅碳电池。而电动汽车目前的主流电池类型是磷酸铁锂电池和三元锂电池。
电池类型的不同,其外部特性区别巨大,电池模型完全不可以通用。而电池管理系统与电芯参数必须是一一对应的关系。不同厂家出品的同一种类型的电芯,其详细参数设置也不会相同。
2.5 阈值设置倾向不同
储能电站,空间比较富裕,可以容纳较多的电池,但某些电站地处偏远,运输不便,电池的大规模更换,是比较困难的事情。储能电站对电芯的期望是寿命长,不要出故障。
弘正储能BMS
基于此,其工作电流上限值会设置的比较低,不让电芯满负荷工作。对于电芯的能量特性和功率特性要求都不需要特别高。主要看性价比。
动力电池则不同,在车辆有限的空间内,好不容易装下的电池,希望把它的能力发挥到极致。因此,系统参数都会参照电池的极限参数,这样的应用条件对电池是恶劣的。
2.6 两者要求计算的状态参数数量不同
SOC是两者都需要计算的状态参数。但直到今天,储能系统并没有一个统一要求,储能电池管理系统到底必须哪些状态参数计算能力。再加上,储能电池的应用环境,空间相对充裕,环境稳定,小偏差在大系统里不易被人感知。
家庭储能BMS
因此,储能电池管理系统的计算能力要求相对低于动力电池管理系统,相应的单串电池管理成本也没有动力电池高。
2.7 储能电池管理系统应用被动均衡条件比较好
储能电站对管理系统均衡能力的要求非常迫切。储能电池模组的规模比较大,多串电池串联,较大的单体电压差将造成整个箱体的容量下降,串联电池越多,其损失的容量越多。从经济效率角度考虑,储能电站很需要充分的均衡。
通信储能BMS
又由于在充裕的空间和良好的散热条件下,被动均衡能够更好的发挥效力,采用比较大的均衡电流,也不必担心温升过高问题。低价的被动均衡,可以在储能电站大展拳脚。
储能电站BMS
国内主要BMS企业
1.亿能电子
亿能电子有限公司成立于2006年,位于广东省惠州市仲恺高新技术产业开发区。亿能电子公司致力于电动汽车、储能电站等大型电源管理系统研发、生产和销售服务。
公司汽车BMS产品有EV01、EV02、EV03、EV04、EVO5系列,同时也向储能系统集成商提供大型BMS产品。
产品:
官网:http://www.hzepower.com.cn/
2.协能科技
协能科技成立于2012年5月,从事新能源电池管理技术研发、生产,并提供专业的电池管理整体解决方案。
公司现有储能、电动汽车、后备电源、二轮车、梯次利用等五大领域多个型号BMS产品,2019年底推出了业内首个1500V储能BS产品,支持150QV总压采样以及绝缘检测,目前该产品已大量投入商用。
产品:
官网:http://www.bmser.com/
3.科工电子
杭州科工电子科技有限公司是国内极少只专注储能BMS研究的国家高新技术企业。科工电子创始人对电池各类采集技术、双向DC/DC主动均衡技术、SOX技术特别是SOC和SOH技术、IEC61850技术、EMC/EMI技术等方面均有丰富的实战经验及创新能力。
科工产品系统在2019年就已经可实现远程升级功能,早在2018年就完成了多个1500v的高压储能系统出口BMS配套;
并配合多个厂家在TUV及lntertek取得高压系统的UL及TUV的认证和证书,同时完成了3个高压10KV直挂系统BMS配套。最近5年储能BMS累计出货超过 2.6Gwh。
官网:http://www.kgooer.com/new.html
4.高特电子
杭州高特电子设备股份有限公司成立于1998年,致力于调控式铅酸蓄电池(VRLA)、铅炭电池、磷酸铁锂电池的应用特性、容量分析研究与服务,为电力、通信、电动汽车、储能等行业用户提供了众多先进、可靠、系统的解决方案与产品服务。
随着储能成本的持续下降,基于光伏逆变器的成熟技术,未来 1500V 储能系统将成为行业主流,BMS 也将必须适配直流 1500V 系统,但 1500V 直流系统不同于直流 900V 系统,BMS 在绝缘耐压、数据通讯与处理等方面需要重新设计和规划。
高特电子于 2019 年开始研发基于直流 1500V 系统的主动均衡 BMS 系统,并于 2020 年 5 月开始陆续商用,各项性能指标优越,是行业内首家推出直流 1500V 主动均衡 BMS 系统的企业。
产品:
官网:http://www.china-gold.com/
5.南瑞继保
南瑞继保成立于1999年,主要从事电网、电厂和各类工矿企业的电力保护控制及智能电力装备的研发和产业化。南瑞继保拥有能量管理系统(EMS)、储能协调控制系统(PMS)、储能变流系统(PCS)及电池管理系统(BMS)等白主研制的全套储能核心设备。
其储能系统在电网侧、新能源侧、用户侧、微网侧已经得到了广泛的应用。
官网:http://nrjibao.byf.com/
6.妙益科技
苏州妙益科技股份有限公司(前身:成立于2007年的上海妙益电子科技发展有限公司),现总部坐落于苏州纳米科技城,专业从事汽车电子产品、新能源汽车的电控系统、储能系统等产品的研发、设计、制造、销售和服务的高新技术企业。
产品:
官网:http://www.mewyeah.com/
资料来源:电动之家、艾邦储能与充电
储能产业交流群
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原文始发于微信公众号(艾邦储能与充电):储能电池BMS和动力电池BMS的差异分析及国内主要BMS企业盘点