基于A(yíng)RM核心板實(shí)現的BMS可行性方案

近日，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《方案》）?！斗桨浮诽岢?，到2025年，新型儲能由商業(yè)化初期步入規?；l(fā)展階段，具備大規模商業(yè)化應用條件。其中，電化學(xué)儲能技術(shù)性能進(jìn)一步提升，系統成本降低30%以上。到2030年，新型儲能全面市場(chǎng)化發(fā)展。

《方案》的印發(fā)，無(wú)疑為新型儲能行業(yè)的快速發(fā)展注入了更多動(dòng)力。而特別提到的電化學(xué)儲能發(fā)展目標，也釋放出了電化學(xué)儲能系統市場(chǎng)體量將進(jìn)一步擴大的積極信號。

電化學(xué)儲能是一種通過(guò)液流電池、鋰離子電池以及鈉硫電池等方式將電能儲存起來(lái)的一種新型儲能方式，主要應用于分鐘至小時(shí)級的作業(yè)場(chǎng)景。近年來(lái)，我國電化學(xué)儲能系統一直保持著(zhù)較為迅速的發(fā)展趨勢，據中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟（CNESA）統計，2021年國內電化學(xué)儲能新增裝機高達1.9GW，同比增長(cháng)58.3%。而電化學(xué)儲能在全部?jì)δ苁袌?chǎng)的占比也在不斷提高，且在發(fā)電側、電網(wǎng)側和用電側均有應用。

電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)鏈

電化學(xué)儲能系統，主要由電池模組，儲能變流器（PCS），以及電池管理系統（BMS）和能量管理系統（EMS）組成。其中，電池模組負責儲電；PCS是連接于電池系統與電網(wǎng)（或負荷）之間的實(shí)現電能雙向轉換的變流器；而B(niǎo)MS和EMS是儲能系統的管理和控制中樞，BMS主要負責監測電池數據，保護電池安全；EMS主要通過(guò)數據采集、網(wǎng)絡(luò )監控和能量調度來(lái)實(shí)現儲能系統內部微電網(wǎng)的能量控制，保證微電網(wǎng)和整套系統正常運行。

電化學(xué)儲能系統構成示意圖

在整套系統中，電池模組和PCS成本占比較高，BMS和EMS雖然硬件成本比重不高，可作為整套系統的管理和控制中樞，其性能和功能會(huì )直接影響整套系統的運行效率和穩定性，且具有一定的開(kāi)發(fā)難度，所以仍舊是業(yè)內關(guān)注的重點(diǎn) 。隨著(zhù)電化學(xué)儲能系統裝機量的不斷提升，因項目不同、電池容量不同、冷卻方式不同等差異導致BMS和EMS的需求變化將會(huì )越來(lái)越多，為此降低其開(kāi)發(fā)難度變得非常關(guān)鍵。

目前，市面上的EMS多采用PC機+服務(wù)器的形式，而B(niǎo)MS硬件多采用X86工控機或嵌入式ARM主板的形式。從經(jīng)濟性來(lái)說(shuō)，嵌入式ARM主板更具優(yōu)勢。同時(shí)，從BMS的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)角度來(lái)看，選用一款成熟穩定的嵌入式ARM核心板作為主控將會(huì )使整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程變得簡(jiǎn)單高效，還能減少因項目變動(dòng)帶來(lái)的部分重復性硬件設計工作。因此，本篇文章將介紹一種基于嵌入式ARM核心板實(shí)現的BMS可行性方案，希望可幫助相關(guān)企業(yè)作為參考。

BMS主要由電池陣列管理單元（BAMS）、電池蔟管理單元(BCMS)以及電池管理單元（BMU）組成。

電池陣列管理單元

BMS中的“上位機”，負責對整個(gè)BMS系統的數據進(jìn)行收集和分析判斷、控制，具備完善的事件記錄及歷史數據存儲，包括電池系統充放電、運行參數設定等。

電池簇管理單元

負責對電池管理單元進(jìn)行監測、控制，包括電池故障診斷，均衡控制策略、剩余電量預估等。

電池管理單元

負責對電池模組的電壓、溫度進(jìn)行采集和上傳，并實(shí)現電池單體間電量雙向高效主動(dòng)平衡。

圖示：電化學(xué)儲能系統拓撲簡(jiǎn)圖

以一兆瓦的儲能電站為例，BMS需要1個(gè)電池陣列管理單元，通過(guò)CAN掛載1~4個(gè)電池簇管理單元，而每個(gè)電池簇管理單元可通過(guò)CAN掛載1~14個(gè)電池管理單元，再由電池管理單元對電池模組進(jìn)行數據采集。通常情況下，每個(gè)電池模組由4并16串電池組成。

對于BMS的不同單元模塊，飛凌嵌入式均有適配度很高的嵌入式ARM核心板可作為選型參考，能夠幫助用戶(hù)根據項目需求靈活、快速地搭建出一套穩定的BMS。

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