A arquitetura em três níveis do BMS de armazenamento de energia: BAU, BCU, BMU

Controle Mestre

Unidade de Gestão do Conjunto de Baterias (BAU)

Características

• Posição: Localizada no nível superior de todo o sistema de baterias, sendo normalmente a unidade de controle central da planta de armazenamento de energia.
• Principais Responsabilidades: Monitoramento abrangente, análise de dados, tomada de decisão, gestão de falhas, coordenação de comunicação, registro e relatório de dados, proteção de segurança, auto-teste e diagnóstico do sistema, e gestão de energia.
• Objetivo: Garantir operação segura e eficiente de todo o sistema de baterias, otimizar o uso de energia, prolongar a vida útil das baterias e fornecer saída de energia confiável.

Responsabilidades Principais

• Recebe dados de todas as Unidades de Cluster de Baterias (BCUs) de nível inferior para monitorar de forma abrangente o status de todo o sistema de baterias.
• Parâmetros-chave, como tensão, corrente e temperatura, são monitorados em tempo real, e o desempenho geral do sistema de baterias é avaliado com base nesses dados.

• Analisa de forma abrangente os dados coletados para identificar possíveis problemas e pontos de otimização.
• Calcula e atualiza parâmetros de status da bateria, como estado de carga (SOC) e estado de saúde (SOH).
• Utiliza algoritmos complexos para prever a vida útil restante da bateria e tendências de desempenho.

• Desenvolve estratégias globais de carga e descarga com base nos resultados da análise para otimizar a eficiência energética.
• Decide quando realizar manutenção e como ajustar as condições de operação da bateria para prolongar sua vida útil.

• Gerencia centralmente as informações de falhas de cada BCU, classificando-as e priorizando ações.
• Fornece relatórios de diagnóstico de falhas e recomenda medidas de manutenção apropriadas.
• Em situações de emergência, ativa mecanismos de proteção, como desconectar o pack de baterias da carga.

• Troca informações com dispositivos externos (como PCS e EMS) via Ethernet ou outros protocolos de comunicação.
• Reporta o status operacional do conjunto de baterias para sistemas de nível superior.
• Recebe instruções dos sistemas superiores e as repassa para as BCUs de nível inferior para execução.

• Registra dados operacionais do sistema de baterias e gera arquivos de log detalhados.
• Elabora relatórios regulares para suportar análises subsequentes e manutenção.

• Implementa medidas de segurança em múltiplas camadas para prevenir condições anormais, como sobrecarga, descarga excessiva e superaquecimento.
• Ao detectar qualquer condição que possa comprometer a segurança da bateria, ações imediatas são tomadas para proteger o equipamento.

• Realiza testes automáticos regulares para garantir que todos os componentes funcionem corretamente.
• Diagnostica possíveis problemas do sistema e fornece soluções.

• Incorpora informações de SOC/SOH das baterias para gerenciamento de energia em nível de sistema e otimização de agendamento.
• Trabalha em colaboração com o EMS para otimizar a distribuição de energia e melhorar a eficiência geral do sistema.

Controle Principal

Unidade de Cluster de Baterias (BCU)

Características

• Posição: Localizada no meio do sistema de baterias, entre a Unidade de Gestão de Módulos de Baterias (BMU) e a Unidade de Gestão do Conjunto de Baterias (BAU).
• Principais Responsabilidades: Aquisição e processamento de dados, controle avançado, diagnóstico de falhas, proteção de segurança, interfaces de comunicação, avaliação de condições, gestão térmica, gestão de energia e controle de contactores.
• Objetivo: Garantir operação segura e eficiente do cluster de baterias, otimizar o uso de energia, prolongar a vida útil das baterias e fornecer saída de energia confiável.

Responsabilidades Principais

• Recebe dados individuais de cada bateria, como tensão, corrente e temperatura, das unidades de gestão de baterias subjacentes (BMUs).
• Realiza processamento preliminar e integração desses dados para gerar informações do status geral do cluster de baterias.

• Executa estratégias de controle mais complexas com base nesses dados, como ajuste de corrente e tensão de carga/descarga.
• Implementa gestão de balanceamento para garantir consistência entre os módulos de bateria dentro do cluster e prevenir sobrecarga ou descarga excessiva de células individuais.

• Utiliza algoritmos sofisticados para detecção e diagnóstico de falhas, identificando problemas potenciais.
• Quando uma anomalia é detectada, medidas são tomadas para isolar o módulo de bateria defeituoso e evitar a propagação do problema.

• Monitora a resistência de isolamento do cluster de baterias para garantir segurança elétrica.
• Em caso de condições anormais, como sobretensão, subtensão ou superaquecimento, o circuito é imediatamente desconectado para proteger a bateria de danos.

• Comunica-se com a Unidade de Gestão do Conjunto de Baterias (BAU) e outras BCUs via protocolos de comunicação padrão (como CAN bus ou Ethernet).
• Envia informações de status do cluster de baterias para a BAU e recebe comandos de controle da BAU.

• Calcula e atualiza parâmetros de status do cluster de baterias, como estado de carga (SOC), e avalia o desempenho geral do cluster, fornecendo suporte à tomada de decisão para sistemas de nível superior.

• Monitora a distribuição de temperatura do cluster de baterias para garantir operação dentro da faixa de temperatura adequada.
• Controla o sistema de resfriamento ou aquecimento para manter um ambiente operacional ideal para as baterias.

• Otimiza a distribuição e o uso de energia com base no status do cluster de baterias e nas demandas externas.
• Trabalha em conjunto com a Unidade de Automação de Baterias (BAU) para desenvolver estratégias ideais de carga e descarga.

• Gerencia os contactores dentro do cluster de baterias para garantir conexão e desconexão adequadas do pack de baterias.
• Quando necessário, pode desconectar o cluster de baterias da carga ou do equipamento de carregamento para proteger todo o sistema.

Controle Escravo

Unidade de Módulo de Baterias (BMU)

Características

• Localização: No nível mais baixo do sistema de baterias, diretamente conectada a módulos ou células individuais.
• Principais Responsabilidades: Aquisição de dados, gestão de balanceamento, gestão térmica, detecção e alarme de anomalias, interface de comunicação, estimativa de estado, diagnóstico de falhas, monitoramento de isolamento e proteção de hardware.
• Objetivo: Garantir a saúde de cada célula de bateria, realizar balanceamento interno do pack, prevenir sobrecarga, descarga excessiva, superaquecimento e outros problemas, e fornecer dados precisos à BCU de nível superior, assegurando a segurança e confiabilidade de todo o sistema de baterias.

Responsabilidades Principais

• Coleta parâmetros-chave das células individuais, incluindo tensão, corrente e temperatura.
• Esses dados são essenciais para avaliar o status da bateria e servem de base para a tomada de decisão da BCU e BAU de nível superior.

• O balanceamento entre células individuais garante consistência em todo o pack de baterias.
• Utiliza técnicas de balanceamento ativo (como balanceamento por transferência de energia) para equalizar diferenças de SOC entre células, melhorando desempenho e vida útil do pack.

• Monitora e controla a temperatura das baterias para mantê-las dentro de uma faixa segura de operação.
• Manter a temperatura ideal através de sistemas de aquecimento ou resfriamento prolonga a vida útil da bateria e aumenta a eficiência.

• Detecta condições anormais nas células individuais, como sobretensão, subtensão e superaquecimento.
• Ao detectar uma anomalia, envia imediatamente um alarme para a BCU para que medidas de proteção sejam tomadas.

• Troca dados com a BCU de nível superior via CAN bus ou outros protocolos.
• Envia dados coletados para a BCU e recebe comandos desta.

• Calcula o estado de carga (SOC) e o estado de saúde (SOH) das células individuais.
• Esses indicadores ajudam a avaliar a condição atual e a vida útil restante da bateria.

• Realiza diagnóstico preliminar de falhas nas baterias individuais, identificando problemas potenciais.
• Fornece informações detalhadas de falhas para apoiar estratégias de resolução em níveis superiores.

• Monitora a resistência de isolamento das baterias e suas conexões para garantir segurança elétrica.
• Relata prontamente qualquer defeito de isolamento para evitar situações perigosas, como curtos-circuitos.

• Controla contactores e outros componentes de hardware dentro do módulo de bateria para garantir operação segura.
• Desconecta a bateria de circuitos externos quando necessário para evitar danos adicionais.