儲(chǔ)能BMS結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及未來(lái)發(fā)展方向！

電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)主要由電池組、電池管理系統(tǒng)（ BMS）、能量管理系統(tǒng)（EMS）、儲(chǔ)能逆變器（PCS）以及其他電氣設(shè)備構(gòu)成。

BMS是其中的核心組件之一，主要用于智能化管理及維護(hù)各電池單元，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池SOC、SOH 等運(yùn)行狀態(tài)，防止電池本體或系統(tǒng)出現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)，助力儲(chǔ)能電池的安全、高效使用。

BMS種類眾多，儲(chǔ)能BMS原本在BMS眾多分支中不甚顯眼，近年隨著儲(chǔ)能行業(yè)高速發(fā)展，市場(chǎng)地位也得到了極大提升。

儲(chǔ)能BMS行業(yè)為知識(shí)與技術(shù)密集型行業(yè)，涉及電池管理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)和通信技術(shù)等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，需要大量專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)沉淀，具備較高的技術(shù)壁壘，其中軟件算法以及軟硬件結(jié)合系核心競(jìng)爭(zhēng)要素。

正因如此，成熟的儲(chǔ)能BMS產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜。

以華為組串式儲(chǔ)能系統(tǒng)配備的智能BMS為例，該BMS系統(tǒng)分級(jí)明顯，采用四級(jí)結(jié)構(gòu)，從下往上分別是模組級(jí)BMU、電池簇級(jí)BCU、系統(tǒng)級(jí)CMU和子陣級(jí)SACU，四級(jí)結(jié)構(gòu)層層遞進(jìn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、保護(hù)和智能化管理。

電池儲(chǔ)能系統(tǒng)因?yàn)楸旧碓O(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)影響，具有電池?cái)?shù)量多、系統(tǒng)復(fù)雜、運(yùn)行環(huán)境惡劣、對(duì)BMS的抗干擾性能要求高的特點(diǎn)。

從結(jié)構(gòu)來(lái)看，儲(chǔ)能系統(tǒng)由多個(gè)電池簇聯(lián)合組成，每個(gè)電池簇由多個(gè)電池包集成，電池包則由多個(gè)電芯通過(guò)串并聯(lián)集成。

儲(chǔ)能BMS根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，針對(duì)電芯、電池包、電池簇、整個(gè)電池系統(tǒng)四級(jí)結(jié)構(gòu)，形成了專職分工不同，上下級(jí)統(tǒng)轄明顯的功能系統(tǒng)。

最低層是功能最為精細(xì)的BMU（電池包監(jiān)控單元）。BMU是BMS公司的底層打工人，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、采集電池的運(yùn)行信息，如溫度、電壓、電流、SOC、SOH等，在監(jiān)測(cè)到異常信息時(shí)，通過(guò)電池包優(yōu)化器控制電池包切出，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

第三層是BCU（電池簇管理單元）。BCU是BMS公司的中層領(lǐng)導(dǎo)，自己做事也管事。管理電池包集成的單個(gè)電池簇，指揮BMU收集電池簇內(nèi)所有電池包信息，自己采集電池簇的電壓、電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)充放電過(guò)程中的電池簇異常進(jìn)行報(bào)警和保護(hù)。

因?yàn)锽CU是BMU的上級(jí)，它還可以直接指揮BMU，下達(dá)控制指令，進(jìn)行電池簇內(nèi)電池包均衡SOC控制，獨(dú)立切出電池包，實(shí)現(xiàn)精確控制，一包一優(yōu)化。

第二層是CMU（儲(chǔ)能系統(tǒng)管理單元）。CMU是BMS公司的高管，統(tǒng)籌管理是本職。它下轄BMU和BCU，管理多個(gè)電池簇組成的儲(chǔ)能系統(tǒng)，對(duì)BMU和BCU上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算、報(bào)警處理及記錄儲(chǔ)存，同時(shí)還負(fù)責(zé)電池簇間的均衡管理，以及SOC、SOH(電池健康狀態(tài))管理等。

同時(shí)，CMU還負(fù)責(zé)采集儲(chǔ)能系統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信息，如消防系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、溫濕度傳感器水浸傳感器等，然后制定合理的溫控策略，提升電池溫度一致性，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)全方位的消防預(yù)警、保護(hù)與聯(lián)動(dòng)，提供高可靠的消防安全保證，做到對(duì)安全問(wèn)題的有效防范、早發(fā)現(xiàn)、有效隔離和保護(hù)。

最頂層是SACU（智能子陣控制器）。SACU是BMS公司的董事長(zhǎng)，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)整個(gè)BMS公司的三級(jí)保護(hù)，部分管理PCS公司，充分考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)保護(hù)單元?jiǎng)幼鲿r(shí)序、動(dòng)作延時(shí)及局部故障保護(hù)失效的可能性，設(shè)計(jì)保護(hù)的分級(jí)動(dòng)作和聯(lián)動(dòng)機(jī)制。此外，SACU和EMS直接聯(lián)系，接受電網(wǎng)調(diào)度指令后傳達(dá)給PCS和CMU，滿足電網(wǎng)調(diào)度需求。

未來(lái)，儲(chǔ)能BMS可能會(huì)往以下幾個(gè)方向發(fā)展。

第一，弱化甚至去除儲(chǔ)能BMS均衡功能。集中式多并聯(lián)的儲(chǔ)能系統(tǒng)里，BMS的主動(dòng)均衡技術(shù)能均衡的電流較小，有效利用率不高；被動(dòng)均衡的能力太弱又耗能，對(duì)成本、和故障點(diǎn)的降低有弊無(wú)利。

第二，將BMS主動(dòng)均衡電路變更為電池簇級(jí)別的直流升壓電路，措施方面，需要增加DCDC 變換器，結(jié)果上成本會(huì)有所上升，但是儲(chǔ)能系統(tǒng)的有效利用率和安全性都會(huì)得到提升。

第三，儲(chǔ)能BMS架構(gòu)改革，采用組串式或模塊化的儲(chǔ)能技術(shù)，將單個(gè)電池簇與組串式或單個(gè)模塊的儲(chǔ)能變流器連接使用，此種方案下，BMS只需要兩層架構(gòu)，一簇一管理，節(jié)省成本的同時(shí)還能提高工作效率。