电化学储能干货 | 基于ARM核心板实现的BMS方案
今年一月，国家发展改革委、国家能源局印发了《“十四五”新型储能发展实施方案》（以下简称《方案》）。《方案》提出，到2025年，新型储能由商业化初期步入规模化发展阶段，具备大规模商业化应用条件。
其中，电化学储能技术性能进一步提升，系统成本降低30%以上。到2030年，新型储能全面市场化发展。
《方案》的印发无疑为新型储能行业的快速发展注入了更多动力。而特别提到的电化学储能发展目标，也释放出了电化学储能系统市场体量将进一步扩大的积极信号。
电化学储能是一种通过液流电池、锂离子电池以及钠硫电池等方式将电能储存起来的新型储能方式，主要应用于分钟至小时级的作业场景。
近年来，我国电化学储能系统一直保持着较为迅速的发展趋势，据中关村储能产业技术联盟（cnesa）统计，2021年国内电化学储能新增装机高达1.9gw，同比增长58.3%。而电化学储能在全部储能市场的占比也在不断提高，且在发电侧、电网侧和用电侧均有应用。
电化学储能产业链
电化学储能系统，主要由电池模组、储能变流器（pcs）、电池管理系统（bms）和能量管理系统（ems）组成。其中，电池模组负责储电；pcs是连接于电池系统与电网（或负荷）之间的实现电能双向转换的变流器；而bms和ems是储能系统的管理和控制中枢。
bms主要负责监测电池数据，保护电池安全；ems主要通过数据采集、网络监控和能量调度来实现储能系统内部微电网的能量控制，保证微电网和整套系统正常运行。
电化学储能系统构成示意图
在整套系统中，电池模组和pcs成本占比较高，bms和ems虽然硬件成本比重不高，可作为整套系统的管理和控制中枢，其性能和功能会直接影响整套系统的运行效率和稳定性，且具有一定的开发难度，因此仍旧是业内关注的重点 。
随着电化学储能系统装机量的不断提升，因项目不同、电池容量不同、冷却方式不同等差异导致bms和ems的需求变化将会越来越多，为此降低其开发难度变得非常关键。
目前，市面上的ems多采用pc机+服务器的形式，而bms硬件多采用x86工控机或嵌入式arm主板的形式。从经济性来说，嵌入式arm主板更具优势；从bms的产品开发角度来看，选用一款成熟稳定的嵌入式arm核心板作为主控将会使整个产品开发过程变得简单高效，还能减少因项目变动带来的部分重复性硬件设计工作。
因此，本篇文章将介绍一种基于嵌入式arm核心板实现的bms可行性方案，可供相关企业作为选型参考。
1、电池管理系统（bms）bms主要由电池阵列管理单元（bams）、电池蔟管理单元(bcms)以及电池管理单元（bmu）组成。
（1）电池阵列管理单元
bms中的“上位机”，负责对整个bms系统的数据进行收集和分析判断、控制，具备完善的事件记录及历史数据存储，包括电池系统充放电、运行参数设定等。
（2）电池簇管理单元
负责对电池管理单元进行监测、控制，包括电池故障诊断，均衡控制策略、剩余电量预估等。
（3）电池管理单元
负责对电池模组的电压、温度进行采集和上传，并实现电池单体间电量双向高效主动平衡。
电化学储能系统拓扑简图
以一兆瓦的储能电站为例，bms需要1个电池阵列管理单元，通过can挂载1~4个电池簇管理单元，而每个电池簇管理单元可通过can挂载1~14个电池管理单元，再由电池管理单元对电池模组进行数据采集。通常情况下，每个电池模组由4并16串电池组成。
对于bms的不同单元模块，飞凌嵌入式均有适配度很高的嵌入式arm核心板可作为选型参考，能够帮助用户根据项目需求灵活、快速地搭建出一套稳定的bms。
2、方案实现（1）电池阵列管理单元推荐板卡：fet3568-c核心板
fet3568-c核心板采用rockchip rk3568处理器设计开发，四核64位cortex-a55架构，主频高达2.0ghz。核心板功能接口丰富，支持多路can和uart（与电池簇管理单元和其他配套辅助设备通讯），2路千兆以太网（便于组网），rgb、lvds、hdmi等多种显示接口（实现优秀的人机交互界面），支持pcie3.0和stat3.0等高速接口（连接硬盘拓展本地存储）。
（2）电池簇管理单元
推荐板卡：fetmx6ull-c核心板
fetmx6ull-c核心板基于nxp mcimx6y2处理器设计开发，cortex-a7架构，主频800mhz，性价比出众，运行稳定。支持3路can（原生2路，spi转1路）、2路千兆以太网以及8路uart，可满足电池簇管理单元的性能和成本要求。且核心板资料丰富易开发，能够快速开发出一系列同类产品。
（3）电池管理单元
推荐板卡：fet1061-s核心板
电池管理单元与电池阵列管理单元和电池簇管理单元不同，采用mcu即可实现，因此推荐fet1061-s核心板。fet1061-s核心板搭载arm cortex-m7内核，集微控制器的低功耗、易用性与应用处理器的高性能、高扩展性于一体。支持多路can、2路百兆以太网，以及高达32路高速gpio，可轻松采集多路电池数据。
以上就是基于嵌入式arm核心板的bms可行性方案推荐。飞凌嵌入式在电力行业深耕多年，积累了丰富且成熟的产品实施经验，可为储能行业提供优质的技术服务。
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其中，电化学储能技术性能进一步提升，系统成本降低30%以上。到2030年，新型储能全面市场化发展。
《方案》的印发无疑为新型储能行业的快速发展注入了更多动力。而特别提到的电化学储能发展目标，也释放出了电化学储能系统市场体量将进一步扩大的积极信号。
电化学储能是一种通过液流电池、锂离子电池以及钠硫电池等方式将电能储存起来的新型储能方式，主要应用于分钟至小时级的作业场景。
近年来，我国电化学储能系统一直保持着较为迅速的发展趋势，据中关村储能产业技术联盟（cnesa）统计，2021年国内电化学储能新增装机高达1.9gw，同比增长58.3%。而电化学储能在全部储能市场的占比也在不断提高，且在发电侧、电网侧和用电侧均有应用。
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电化学储能系统，主要由电池模组、储能变流器（pcs）、电池管理系统（bms）和能量管理系统（ems）组成。其中，电池模组负责储电；pcs是连接于电池系统与电网（或负荷）之间的实现电能双向转换的变流器；而bms和ems是储能系统的管理和控制中枢。
bms主要负责监测电池数据，保护电池安全；ems主要通过数据采集、网络监控和能量调度来实现储能系统内部微电网的能量控制，保证微电网和整套系统正常运行。
电化学储能系统构成示意图
在整套系统中，电池模组和pcs成本占比较高，bms和ems虽然硬件成本比重不高，可作为整套系统的管理和控制中枢，其性能和功能会直接影响整套系统的运行效率和稳定性，且具有一定的开发难度，因此仍旧是业内关注的重点 。
随着电化学储能系统装机量的不断提升，因项目不同、电池容量不同、冷却方式不同等差异导致bms和ems的需求变化将会越来越多，为此降低其开发难度变得非常关键。
目前，市面上的ems多采用pc机+服务器的形式，而bms硬件多采用x86工控机或嵌入式arm主板的形式。从经济性来说，嵌入式arm主板更具优势；从bms的产品开发角度来看，选用一款成熟稳定的嵌入式arm核心板作为主控将会使整个产品开发过程变得简单高效，还能减少因项目变动带来的部分重复性硬件设计工作。
因此，本篇文章将介绍一种基于嵌入式arm核心板实现的bms可行性方案，可供相关企业作为选型参考。
1、电池管理系统（bms）bms主要由电池阵列管理单元（bams）、电池蔟管理单元(bcms)以及电池管理单元（bmu）组成。
（1）电池阵列管理单元
bms中的“上位机”，负责对整个bms系统的数据进行收集和分析判断、控制，具备完善的事件记录及历史数据存储，包括电池系统充放电、运行参数设定等。
（2）电池簇管理单元
负责对电池管理单元进行监测、控制，包括电池故障诊断，均衡控制策略、剩余电量预估等。
（3）电池管理单元
负责对电池模组的电压、温度进行采集和上传，并实现电池单体间电量双向高效主动平衡。
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对于bms的不同单元模块，飞凌嵌入式均有适配度很高的嵌入式arm核心板可作为选型参考，能够帮助用户根据项目需求灵活、快速地搭建出一套稳定的bms。
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