L'architecture à trois niveaux du BMS de stockage d’énergie : BAU, BCU, BMU

Contrôle Principal

Unité de Gestion de l’Array de Batteries (BAU)

Fonctionnalités

• Position : Située au niveau supérieur de l’ensemble du système de batterie, elle constitue généralement l’unité de contrôle centrale d’une centrale de stockage d’énergie.
• Responsabilités Clés : Surveillance complète, analyse de données, prise de décision, gestion des défauts, coordination de la communication, journalisation et rapport des données, protection de sécurité, auto-test et diagnostic du système, gestion de l’énergie.
• Objectif : Garantir un fonctionnement sûr et efficace de l’ensemble du système de batterie, optimiser l’utilisation de l’énergie, prolonger la durée de vie des batteries et fournir une puissance fiable.

Responsabilités Principales

• Reçoit les données de toutes les unités de cluster de batterie (BCU) de niveau inférieur pour surveiller de manière complète l’état de l’ensemble du système de batterie.
• Paramètres clés tels que tension, courant et température sont surveillés en temps réel, et la performance globale du système de batterie est évaluée à partir de ces données.

• Analyse de manière exhaustive les données collectées pour identifier les problèmes potentiels et les points d’optimisation.
• Calcul et mise à jour des paramètres de l’état de charge (SOC) et de l’état de santé (SOH) de la batterie.
• Utilisation d’algorithmes complexes pour prédire la durée de vie restante et les tendances de performance des batteries.

• Élaboration d’une stratégie globale de charge et décharge basée sur les résultats de l’analyse pour optimiser l’efficacité énergétique..
• Détermination du moment de maintenance et ajustement des conditions de fonctionnement des batteries pour prolonger leur durée de vie.

• Gestion centralisée des informations de défaut provenant de chaque BCU, classification et priorisation.
• Fourniture de rapports de diagnostic et recommandations de maintenance appropriées.
• En situation d’urgence, activation des mécanismes de protection, comme la déconnexion du pack batterie de la charge.

• Échange d’informations avec des dispositifs externes (PCS, EMS) via Ethernet ou autres protocoles de communication.
• Rapport de l’état opérationnel de l’array de batteries aux systèmes supérieurs.
• Réception des instructions des systèmes supérieurs et transmission aux BCU de niveau inférieur pour exécution.

• Enregistrement des données opérationnelles du système de batterie et génération de fichiers journaux détaillés.
• Production de rapports réguliers pour soutenir l’analyse et la maintenance ultérieures.

• Mise en œuvre de mesures de sécurité multi-niveaux pour prévenir des conditions anormales comme la surcharge, la décharge excessive et la surchauffe.
• Action immédiate en cas de détection de conditions compromettant la sécurité des batteries.

• Réalisation régulière d’auto-tests pour vérifier le bon fonctionnement de tous les composants.
• Diagnostic des problèmes potentiels et proposition de solutions.

• Intégration des informations SOC/SOH pour la gestion et l’optimisation énergétique au niveau système.
• Collaboration avec l’EMS pour optimiser la distribution d’énergie et améliorer l’efficacité globale du système.

Contrôle Principal

Unité de Cluster de Batteries (BCU)

Fonctionnalités

• Position : Située au milieu du système de batterie, entre l’Unité de Gestion de Batterie (BMU) et l’Unité de Gestion de l’Array de Batteries (BAU).
• Responsabilités Principales : Acquisition et traitement des données, contrôle avancé, diagnostic des défauts, protection de sécurité, interfaces de communication, évaluation de l’état, gestion thermique, gestion de l’énergie et contrôle des contacteurs.
• Objectif : Garantir un fonctionnement sûr et efficace du cluster de batteries, optimiser l’utilisation de l’énergie, prolonger la durée de vie des batteries et fournir une puissance fiable.

Responsabilités Détaillées

• Reçoit les données individuelles des batteries, telles que tension, courant et température, provenant des unités de gestion de batterie (BMU) de niveau inférieur.
• Effectue un traitement préliminaire et intègre ces données pour générer des informations sur l’état global du cluster de batteries.

• Exécute des stratégies de contrôle plus complexes basées sur ces données, comme l’ajustement du courant et de la tension de charge/décharge.
• Met en œuvre la gestion de l’équilibrage pour assurer la cohérence entre les modules de batterie du cluster et prévenir la surcharge ou la décharge excessive de cellules individuelles.

• Utilise des algorithmes sophistiqués pour détecter et diagnostiquer les défauts, identifiant les problèmes potentiels.
• Lorsqu’une anomalie est détectée, des mesures sont prises pour isoler le module défectueux afin d’empêcher la propagation du problème.

• Surveille la résistance d’isolement du cluster pour assurer la sécurité électrique.
• En cas de conditions anormales telles que surtension, sous-tension ou surchauffe, le circuit est immédiatement déconnecté pour protéger la batterie.

• Communique avec l’Unité de Gestion de l’Array de Batteries (BAU) de niveau supérieur et les autres BCU via des protocoles standards (CAN bus, Ethernet, etc.).
• Transmet les informations sur l’état du cluster à la BAU et reçoit les commandes de contrôle de la BAU.

• Calcule et met à jour les paramètres du cluster, tels que l’état de charge (SOC), et évalue la performance globale du cluster, fournissant un support décisionnel aux systèmes de niveau supérieur.

• Surveille la répartition de la température du cluster pour garantir que les batteries fonctionnent dans la plage de température appropriée.
• Contrôle le système de refroidissement ou de chauffage pour maintenir un environnement optimal pour les batteries.

• Optimise la distribution et l’utilisation de l’énergie en fonction de l’état du cluster et des demandes externes.
• Collabore avec l’Unité d’Automatisation de Batterie (BAU) pour développer des stratégies optimales de charge et décharge.

• Gère les contacteurs au sein du cluster de batteries pour assurer la connexion et la déconnexion correctes du pack de batteries.
• Si nécessaire, il peut déconnecter le cluster de la charge ou de l’équipement de charge afin de protéger l’ensemble du système.

Contrôle Esclave

Unité de Module de Batterie (BMU)

Fonctionnalités

Responsabilités détaillées

• Recueille les paramètres clés des cellules individuelles, y compris tension, courant et température.
• Ces données sont essentielles pour évaluer l’état de la batterie et servent de base à la prise de décision de la BCU et de la BAU.

• L’équilibrage entre les cellules individuelles assure la cohérence de l’ensemble du pack.
• Utilisation de techniques d’équilibrage actif (par exemple transfert d’énergie) pour harmoniser les différences de SOC entre cellules, améliorant ainsi la performance et la durée de vie du pack complet.

• Surveille et contrôle la température autour des batteries pour rester dans une plage sûre.
• Maintenir la température optimale via systèmes de chauffage ou de refroidissement prolonge la durée de vie et améliore l’efficacité.

• Détecte les conditions anormales dans les cellules, telles que surtension, sous-tension ou surchauffe.
• Lorsqu’une anomalie est détectée, une alarme est immédiatement envoyée à la BCU pour déclencher les mesures de protection nécessaires.

• Échange des données avec la BCU via CAN bus ou d’autres protocoles.
• Transmet les données collectées et reçoit les commandes de la BCU.

• Calcule l’état de charge (SOC) et l’état de santé (SOH) des cellules.
• Ces indicateurs clés aident à évaluer la condition actuelle et la durée de vie restante des batteries.

• Effectue un diagnostic préliminaire des batteries individuelles pour identifier les problèmes potentiels.
• Fournit des informations détaillées pour soutenir les stratégies de dépannage de niveau supérieur.

• Surveille la résistance d’isolation des batteries et des lignes connectées pour garantir la sécurité électrique.
• Signale rapidement toute défaillance pour éviter les situations dangereuses comme les courts-circuits.

• Contrôle les contacteurs et autres composants matériels du module pour assurer un fonctionnement sûr.
• Déconnecte la batterie des circuits externes si nécessaire pour prévenir tout dommage supplémentaire.