截至2023年底,全国新型储能装机规模达3139万千瓦,较2022年底增长超过260%,其中电源侧、电网侧储能装机规模占比超过90%。2024年,新型储能被首次纳入国务院政府工作报告中,其作为推动我国经济发展“新动能”的地位得到广泛认可。
而随着新型储能装机量的大幅跃升,系统的安全性与稳定性成为业内关注的要点。储能系统内电池组排布密集,GWh级别的储能电站内部单体电池数量可达数百万之巨。
为对储能系统进行实时监控、故障诊断、短路保护、漏电检测、显示报警等,力高新能采用总控(BAU)、主控(BPU)、从控(BMU)三级架构BMS,实现对电池堆-电池簇-电池模块的分级管理和控制。其中,电池数据的采集与传输是实现电池状态有效监控的基础。
在此基础之上,力高新能以车规级BMS全流程自研自产的强大实力,顺应时代要求,提升产品力,打造更高速、更可靠的BMS数据交互通道。
升级CANFD,速率倍增
CAN(Controller Area Network)是一种允许多个设备在同一网络上通信的协议,最大传输速率1Mbps,数据帧负载最长8字节,初期广泛应用于汽车和工业领域。
随着汽车电子的蓬勃发展,CAN需要承载的数据量与设备数量大幅增加,为满足这一发展趋势所需的更高带宽和数据吞吐量,2011年,CANFD(CAN with Flexible Data-Rate)应运而生。
(CAN与CANFD对比 图源网络)
与汽车电池系统相比,储能系统的电池更加庞大复杂,内有大量电池组,外有与EMS、PCS相配合参与电网辅助等服务的需求,对BMS的信息处理要求相对更高,不仅需要传输海量数据,更需支持毫秒级控制信令,降低时延,提高效率。
相比于行业普遍使用的CAN技术,对CANFD的应用,使得力高新能BMS总控(BAU)的数据传输速率提升了5倍。
CANFD的波特率在实际应用中最高可达5Mbps,交互效率大大提升。作为CAN的增强版,CANFD支持更大的数据负载,帧负载最高可达64字节,这意味着可以一次性传输更多的信息,降低了通信的延迟。
通过更高速、更高效的数据传输,力高新能BMS可以更快、更精确地监控电池状态,预测和预防潜在问题,从而提高储能系统的稳定性,延长寿命。
环形菊花链,低成本、高稳定
电子学中,菊花链(Daisy Chain)是一种依次连接多个设备的方式,这种配线方案使得只有相邻的设备才能直接通信。而在BMS中,菊花链结构用于BPU与BMU之间电池单元的连接,以便于BPU对BMU的管理。
(普通菊花链拓扑结构示意图)
除此之外,BMS主从控之间还常用CAN通讯,这种通讯方式的BPU和BMU上都有微控制器,BMU采集单体电池电压和温度,采用数字差分信号通过CAN总线传给BPU,其底层容错性更高,电磁兼容特性更好。
而菊花链通讯只在BPU上保留微控制器,BMU上的原CAN芯片简化为围绕AFE(模拟前端)芯片功能的小板,AFE采集信息后通过模拟差分信号传给BPU,尽管稳定性相对降低了,但是线束更少,更具成本优势,因此使用更加广泛。
力高新能BMS产品充分考量了两种通讯方式的优势。
(环形菊花链拓扑结构示意图)
相比于行业传统方案,力高新能引入环形菊花链技术,在简化布线、降低成本的基础上优化了普通菊花链的稳定性问题。
作为普通菊花链技术的进阶版本,环形菊花链的尾端BMU还会再与BPU连接,形成环式链路。
这种配线方案可以在整个通信链路上实现两个方向的信息传输。即使某个AFE小板或某条线束出现故障,也可以转换方向继续与BPU通信,不影响数据输送,从而增强了BMS的稳定管理与监测。
此外,力高新能创新研发支持链接4个单链的主控产品,在从控较多的情况下,可将其分开连接为2个环形菊花链,以保障通讯效果与安全。
高速数据交互,匹配多元市场模式
伴随着爆发性增长的储能市场,国家层面明确新型储能以独立主体参与电力市场,各地纷纷出台相关政策,强调对储能市场化商业模式的探索,如现货市场、调峰辅助服务市场、容量租赁市场等。
未来,海量数据快速传输成为必然趋势,对BMS、PCS、EMS的高速响应也提出了更高要求。
(力高新能主控产品之一)
为更好满足储能产业的多元化新模式市场需求,适应更加复杂多样化的应用场景,作为第三方BMS领域龙头企业,力高新能引领BMS产品升级,引入CANFD、环形菊花链、千兆以太网等技术,提高了数据交互的速率和可靠性,满足实时状态监控、远程数据分析、海量数据传输等市场诉求。更以车规级全流程解决方案,打造更安全、更可靠、更高效的储能系统。
力高(山东)新能源技术股份有限公司成立于2010年,系国家高新技术企业,国家级“专精特新”小巨人企业。是集产品自主研发、生产和销售为一体的国内知名新能源产品供应商,形成以新能源汽车用动力电池BMS产品为主、储能和其他汽车电子产品为辅的产品体系。参与《电动汽车用电池管理系统技术条件》和《电动汽车用电池管理系统功能安全要求及试验方法》等国家行业标准起草。先后通过IATF16949认证、ISO26262流程认证、CCS船级社认证,与多家国内一线主流车企建立广泛合作,系国内最早从事新能源电池管理系统自主研发、生产和销售的企业之一,在电池管理领域深耕十余载,产品广泛应用于电动乘用车、商用车、专用车、储能等领域。作为专业、领先、国际化的4S融创先锋,力高新能始终专注以客户为中心、以市场为导向,以车规级实力助推储能行业发展。