Διεπαφές επικοινωνίας και πρωτόκολλα BMS

Στα συστήματα διαχείρισης μπαταριών (BMS), οι διεπαφές και τα πρωτόκολλα επικοινωνίας διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο, εξασφαλίζοντας την ανταλλαγή δεδομένων και την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ του BMS και άλλων συσκευών,επιτρέποντας έτσι την αποτελεσματική διαχείριση και παρακολούθηση της μπαταρίαςΣτο εξής θα εισαχθούν λεπτομερώς οι κοινές διεπαφές επικοινωνίας και τα πρωτόκολλα του BMS.

Διεπαφή και πρωτόκολλο καλωδιακής επικοινωνίας

Διάδρομος CAN

• Ορισμός:Το CAN είναι η συντομογραφία του Controller Area Network, ένα πρωτόκολλο fieldbus που χρησιμοποιείται ευρέως στους τομείς της αυτοκινητοβιομηχανίας και της βιομηχανίας.
• Χαρακτηριστικά:Διαθέτει δυνατότητα επικοινωνίας υψηλής ταχύτητας, ο υψηλότερος ρυθμός μετάδοσης δεδομένων μπορεί να φθάσει τα 1Mbps· υιοθετείται χαμηλό ποσοστό σφάλματος bits, έλεγχος CRC και άλλοι μηχανισμοί ανίχνευσης σφαλμάτων για τη διασφάλιση της ακρίβειας των δεδομένων·υποστηρίζει τη δομή δικτύου τύπου λεωφορείου, ισχυρή επεκτασιμότητα, και ένα μόνο λεωφορείο μπορεί να συνδέσει έως και 110 κόμβους.
• Εφαρμογή:Συχνά χρησιμοποιείται σε ηλεκτρικά οχήματα για τη σύνδεση BMS και άλλων ενσωματωμένων συστημάτων, όπως φορτιστές, μετατροπείς κλπ., για την υλοποίηση της διαχείρισης της μπαταρίας ισχύος των οχημάτων.χρησιμοποιείται επίσης ευρέως στον έλεγχο και την παρακολούθηση εξοπλισμού βιομηχανικής αυτοματοποίησης.

RS-485

• Ορισμός:Το RS-485 είναι ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο πρότυπο διασύνδεσης σειριακής επικοινωνίας, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο μεταφοράς διαφορικού σήματος.
• Χαρακτηριστικά:Θεωρητικά, μπορεί να φθάσει σε υπερυψωμένη απόσταση μετάδοσης 1.200 μέτρων. Μέχρι 32 κόμβοι μπορούν να συνδεθούν σε ένα λεωφορείο, με δυνατότητες σύνδεσης πολλαπλών σημείων.που μπορεί να καταστείλει αποτελεσματικά τις παρεμβολές κοινής λειτουργίας.
• Εφαρμογή:Κατάλληλο για παρακολούθηση και διαχείριση μεγάλων συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας από μπαταρίες, καθώς και για έλεγχο και παρακολούθηση εξοπλισμού βιομηχανικής αυτοματοποίησης.

RS-232

• Ορισμός:Είναι ένα κοινά χρησιμοποιούμενο πρότυπο σειριακής επικοινωνίας, το οποίο συνειδητοποιεί την άμεση επικοινωνία μεταξύ μιας ενιαίας συσκευής και μιας άλλης συσκευής.
• Χαρακτηριστικά:Απλή δομή και εύκολη στην εφαρμογή, αλλά υποστηρίζει μόνο επικοινωνία σημείο προς σημείο και ο ρυθμός μετάδοσης και η απόσταση είναι περιορισμένοι.
• Εφαρμογή:Παρόλο που δεν χρησιμοποιείται συχνά ως κύρια διεπαφή στο BMS, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ορισμένες ειδικές περιπτώσεις για την επικοινωνία μεταξύ μιας ενιαίας συσκευής και μιας άλλης συσκευής,όπως δοκιμές διαμόρφωσης και αντιμετώπιση προβλημάτων για το BMS, εξωτερική επικοινωνία με το ανώτερο λογισμικό βαθμονόμησης υπολογιστή κλπ.

Λεωφορείο LIN

• Ορισμός:Το λεωφορείο LIN (Local Interconnect Network) είναι ένα χαμηλού κόστους πρωτόκολλο σειριακής λεωφορείας που χρησιμοποιείται συνήθως στα ηλεκτρονικά οχημάτων.
• Χαρακτηριστικά:Έχει δομή master-slave, ο κύριος κόμβος στέλνει εντολές και ο σκλάβος ανταποκρίνεται. Ο ρυθμός επικοινωνίας είναι χαμηλός, γενικά γύρω στα 19,2kbps.
• Εφαρμογή:Σε ορισμένα συστήματα διαχείρισης μπαταριών που δεν απαιτούν υψηλά ποσοστά επικοινωνίας, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη σύνδεση των μονάδων slave και master του BMS.

Λεωφορείο SPI

• Ορισμός:Η λεωφορεία SPI (Serial Peripheral Interface) είναι μια υψηλής ταχύτητας συγχρονισμένη σειριακή διεπαφή, που χρησιμοποιείται συνήθως για την επικοινωνία μεταξύ μικροελεγκτών και περιφερειακών συσκευών.
• Χαρακτηριστικά:Έχει δομή master-slave και ο master node ελέγχει τη μετάδοση δεδομένων. Ο ρυθμός επικοινωνίας είναι υψηλός, έως και αρκετά Mbps ή ακόμη υψηλότερος.η μέθοδος συγχρονικής επικοινωνίας υιοθετείται για να παρέχει υψηλή αξιοπιστία της μετάδοσης δεδομένων.
• Εφαρμογή:Στην εσωτερική επικοινωνία του BMS, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη σύνδεση της κύριας μονάδας ελέγχου σε κάποια τσιπ ή αισθητήρες λήψης δεδομένων υψηλής ταχύτητας κλπ.

Διάδρομος I2C

• Ορισμός:Το λεωφορείο I2C (Inter-Integrated Circuit) είναι ένα δισύρματο σειριακό λεωφορείο που χρησιμοποιείται για τη σύνδεση μικροελεγκτών και περιφερειακών συσκευών.
• Χαρακτηριστικά:Έχει τα χαρακτηριστικά της απλότητας και του χαμηλού κόστους. υιοθετεί μια δομή πολλαπλών κύριων συσκευών και πολλές συσκευές μπορούν να χρησιμοποιηθούν ταυτόχρονα ως κύριες συσκευές.γενικά μεταξύ 100kbps-400kbps.
• Εφαρμογή:Συχνά χρησιμοποιείται για κάποια απλή επικοινωνία στο BMS, όπως η σύνδεση της κύριας μονάδας με τη μονάδα σκλάβου, αισθητήρα θερμοκρασίας κλπ.

Διεπαφή και πρωτόκολλο ασύρματης επικοινωνίας

Bluetooth

• Ορισμός:είναι μια τεχνολογία ασύρματης επικοινωνίας μικρής εμβέλειας που λειτουργεί στη ζώνη συχνοτήτων 2,4 GHz.
• Χαρακτηριστικά:Έχει τα χαρακτηριστικά της χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας, χαμηλού κόστους και εύκολης χρήσης· μπορεί να συνειδητοποιήσει γρήγορη σύνδεση και μετάδοση δεδομένων μεταξύ συσκευών·υποστηρίζει ταυτόχρονη σύνδεση πολλαπλών συσκευών.
• Εφαρμογή:Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για επικοινωνία μεταξύ BMS και κινητών συσκευών, επιτρέποντας στους χρήστες να παρακολουθούν και να διαχειρίζονται την κατάσταση της μπαταρίας σε πραγματικό χρόνο μέσω συσκευών όπως κινητά τηλέφωνα ή tablet·μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για ασύρματη επικοινωνία μεταξύ του ενσωματωμένου BMS των ηλεκτρικών οχημάτων και του εξοπλισμού παρακολούθησης εκτός οχήματος, κλπ.

Ζιγκ Μπι

• Ορισμός:Πρόκειται για μια τεχνολογία ασύρματης επικοινωνίας μικρής εμβέλειας χαμηλής ισχύος βασισμένη στο IEEE 802.15.4 στάνταρ.
• Χαρακτηριστικά:Διαθέτει τα χαρακτηριστικά της χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας, χαμηλού κόστους, υψηλής χωρητικότητας, υψηλής αξιοπιστίας και πολλαπλής διαδρομής hop· μπορεί να σχηματίσει δίκτυο ασύρματων αισθητήρων μεγάλης κλίμακας.
• Εφαρμογή:Κατάλληλο για συστήματα διαχείρισης μπαταριών με χαμηλές απαιτήσεις κατανάλωσης ενέργειας και μικρές αποστάσεις μετάδοσης, όπως η διαχείριση εξοπλισμού μπαταριών σε έξυπνα σπίτια,παρακολούθηση συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας μικρών μπαταριών, κλπ.

Wi-Fi

• Ορισμός:είναι μια τεχνολογία ασύρματης επικοινωνίας δικτύου βασισμένη στο πρότυπο IEEE 802.11.
• Χαρακτηριστικά:Διαθέτει δυνατότητες μεταφοράς δεδομένων υψηλής ταχύτητας, οι οποίες μπορούν να επιτύχουν ασύρματη επικοινωνία μεγάλων αποστάσεων· είναι εύκολο να αναπτυχθεί και να επεκταθεί και μπορεί εύκολα να έχει πρόσβαση στο Διαδίκτυο.
• Εφαρμογή:Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μετάδοση δεδομένων μεταξύ του BMS και του κέντρου απομακρυσμένης παρακολούθησης για την επίτευξη απομακρυσμένης παρακολούθησης και διαχείρισης της μπαταρίας.μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για επικοινωνία μεταξύ του σταθμού φόρτισης ηλεκτρικού οχήματος και του BMS, η οποία διευκολύνει τη διαχείριση και τον προγραμματισμό των τελών.

Άλλα νέα πρωτόκολλα επικοινωνίας

Τεχνολογία επικοινωνιών 5G

• Ορισμός:Το 5G είναι η πέμπτη γενιά της τεχνολογίας κινητής επικοινωνίας, με τα χαρακτηριστικά της υψηλής ταχύτητας, της χαμηλής καθυστέρησης και της μεγάλης χωρητικότητας.
• Χαρακτηριστικά:Το εξαιρετικά υψηλό ρυθμό μετάδοσης δεδομένων (θεωρητικά έως 10Gbps ή ακόμη υψηλότερο) και η εξαιρετικά χαμηλή καθυστέρηση (από 1ms),που επιτρέπει την ταυτόχρονη σύνδεση και τη μετάδοση δεδομένων σε πραγματικό χρόνο από μεγάλες συσκευές.
• Εφαρμογή:Παρέχει ισχυρότερη υποστήριξη επικοινωνίας για απομακρυσμένη παρακολούθηση, ανάλυση δεδομένων και ευφυή διαχείριση του BMS.Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο συστάσεων και τη διαχείριση των συστημάτων αποθήκευσης κατανεμημένης ενέργειας μεγάλης κλίμακας για την επίτευξη αποτελεσματικής κατανομής και βελτιστοποίησης της χρήσης της ενέργειας· μπορεί επίσης να εφαρμοστεί στην τεχνολογία V2G (Vehicle-to-Grid) των ηλεκτρικών οχημάτων, επιτρέποντας αποτελεσματική και σε πραγματικό χρόνο επικοινωνία και ενεργειακή αλληλεπίδραση μεταξύ του οχήματος και του ηλεκτρικού δικτύου.

Πρωτόκολλο επικοινωνίας εξόρυξης υπολογιστών

• Ορισμός:Η υπολογιστική άκρη είναι ένα μοντέλο υπολογιστών που ωθεί την υπολογιστική ισχύ και την αποθήκευση δεδομένων στην άκρη του δικτύου.Τα σχετικά πρωτόκολλα επικοινωνίας έχουν σχεδιαστεί για την επίτευξη αποτελεσματικής επικοινωνίας και αλληλεπίδρασης δεδομένων μεταξύ των εξοπλισμών άκρης.
• Χαρακτηριστικά:Μπορεί να μειώσει την καθυστέρηση μετάδοσης δεδομένων, να βελτιώσει την πραγματική ταχύτητα και την αποτελεσματικότητα της επεξεργασίας δεδομένων, να υποστηρίξει τη σύγκλιση και τη διαλειτουργικότητα πολλαπλών ετερογενών δικτύων.
• Εφαρμογή:Στο BMS, μπορεί να πραγματοποιηθεί επικοινωνία χαμηλής καθυστέρησης και συνεργατικός έλεγχος μεταξύ των εξοπλισμών άκρης, όπως εξοπλισμός αποθήκευσης ενέργειας, μετατροπείς, BMS κλπ.βελτίωση της συνολικής απόδοσης και της αξιοπιστίας του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας.

Πιστοποιητικό καταχώρισης

• Ορισμός:Το CAN FD (Flexible Data-rate) είναι ένα εκτεταμένο πρωτόκολλο βασισμένο σε παραδοσιακά λεωφορεία CAN.Μπορεί να υποστηρίξει υψηλότερες ταχύτητες μετάδοσης δεδομένων και μεγαλύτερα μήκη πλαισίων δεδομένων, διατηρώντας παράλληλα συμβατότητα με λεωφορεία CAN.
• Χαρακτηριστικά:Στο επίπεδο σύνδεσης δεδομένων εισάγεται ελαστικός ρυθμός μετάδοσης δεδομένων, έως 8Mbps· το μήκος της γραμμής δεδομένων είναι μεταβλητό και μπορεί να υποστηρίξει μέγιστο ωφέλιμο φορτίο 64 bytes.
• Εφαρμογή:Κατάλληλο για εφαρμογές BMS σε ηλεκτρικά οχήματα, αυτόνομα οχήματα και άλλους τομείς με υψηλότερες ταχύτητες μετάδοσης δεδομένων και απαιτήσεις σε πραγματικό χρόνο,μπορεί να ανταποκρίνεται καλύτερα στις ανάγκες ταχείας συλλογής δεδομένων και ελέγχου συστημάτων μπαταριών υπό πολύπλοκες συνθήκες λειτουργίας.

CCS (συνδυασμένη υπηρεσία επικοινωνίας)

• Ορισμός:Το CCS είναι ένα αποτελεσματικό πρωτόκολλο υπηρεσιών επικοινωνίας σχεδιασμένο για ενσωματωμένα συστήματα.
• Χαρακτηριστικά:Έχει τα χαρακτηριστικά της απλότητας, της αποτελεσματικότητας και της αξιοπιστίας· υιοθετεί αντικειμενικά προσανατολισμένη ιδέα σχεδιασμού, η οποία είναι εύκολη στην επέκταση και τη συντήρηση.
• Εφαρμογή:Σε ορισμένα BMS ηλεκτρικών οχημάτων υψηλού επιπέδου, το CCS χρησιμοποιείται για την επίτευξη γρήγορης και αξιόπιστης επικοινωνίας μεταξύ του BMS και της μονάδας ελέγχου του οχήματος, βελτιώνοντας την απόδοση ισχύος και την ασφάλεια του οχήματος.

Προσαρμοσμένο πρωτόκολλο

• Ορισμός:Ένα ειδικό πρωτόκολλο επικοινωνίας που αναπτύχθηκε με βάση συγκεκριμένα συστήματα μπαταριών και σενάρια εφαρμογής.
• Χαρακτηριστικά:Μπορεί να ανταποκρίνεται σε συγκεκριμένες ανάγκες και λειτουργίες, να έχει υψηλή ευελιξία και προσαρμοστικότητα· μπορεί να βελτιστοποιείται και να αναβαθμίζεται συνεχώς σύμφωνα με τις πραγματικές εφαρμογές.
• Εφαρμογή:κατάλληλο για ορισμένες εφαρμογές μπαταριών που έχουν ειδικές απαιτήσεις για πρωτόκολλα επικοινωνίας, όπως αεροδιαστημικά, στρατιωτικά και άλλα πεδία,καθώς και ορισμένα συστήματα μπαταριών με καινοτόμες ή ειδικές λειτουργίες.

Τάσεις ανάπτυξης των διεπαφών και πρωτοκόλλων επικοινωνίας BMS

• Μεγαλύτερη ταχύτητα μετάδοσης δεδομένων και εύρος ζώνης:Με τη συνεχή επέκταση της κλίμακας του συστήματος μπαταρίας και τη βελτίωση της ακρίβειας της συλλογής δεδομένων,προτείνονται υψηλότερες απαιτήσεις για το ρυθμό μετάδοσης δεδομένων και το εύρος ζώνης των διεπαφών και πρωτοκόλλων επικοινωνίαςΗ μελλοντική τεχνολογία επικοινωνίας BMS θα αναπτυχθεί προς την κατεύθυνση της υποστήριξης υψηλότερων ρυθμών δεδομένων και μεγαλύτερου εύρους ζώνης για την κάλυψη των αναγκών παρακολούθησης και ελέγχου σε πραγματικό χρόνο των συστημάτων μπαταριών.
• Μεγαλύτερη ικανότητα και αξιοπιστία κατά των παρεμβολών:Τα συστήματα μπαταριών λειτουργούν συνήθως σε περίπλοκα ηλεκτρομαγνητικά περιβάλλοντα και οι διεπαφές και τα πρωτόκολλα επικοινωνίας πρέπει να έχουν ισχυρότερη ικανότητα και αξιοπιστία κατά των παρεμβολών.Με την υιοθέτηση προηγμένης τεχνολογίας διαμόρφωσης σήματος, αλγόριθμοι κωδικοποίησης διόρθωσης σφαλμάτων και περιττή σχεδίαση, βελτιώνονται οι επιδόσεις κατά των παρεμβολών και η αξιοπιστία του συστήματος επικοινωνίας,και εξασφαλίζεται η σταθερή λειτουργία του συστήματος μπαταρίας σε σκληρά περιβάλλοντα.
• Λιγότερη κατανάλωση ενέργειας και κόστος:Σε ορισμένες φορητές ηλεκτρονικές συσκευές και μικρά συστήματα αποθήκευσης ενέργειας με μπαταρία, οι απαιτήσεις κατανάλωσης ενέργειας και κόστους για τις διεπαφές και τα πρωτόκολλα επικοινωνίας είναι υψηλές.,θα διερευνηθούν συνεχώς τεχνολογίες επικοινωνίας χαμηλής κατανάλωσης και χαμηλού κόστους και λύσεις σχεδιασμού, όπως η χρήση τεχνολογίας συλλογής ενέργειας, η βελτιστοποίηση της συστοιχίας πρωτοκόλλων επικοινωνίας κ.λπ.,για τη μείωση της κατανάλωσης ισχύος επικοινωνίας και του κόστους του BMS.
• Καλύτερη συμβατότητα και διαλειτουργικότητα:Με την αυξανόμενη ολοκλήρωση και δικτύωση των συστημάτων μπαταριών, η συμβατότητα επικοινωνίας και η διαλειτουργικότητα μεταξύ συσκευών BMS από διαφορετικούς κατασκευαστές έχει καταστεί όλο και πιο σημαντική. Formulating unified communication standards and protocol specifications to promote the interconnection between equipment of different manufacturers will help promote the development and application of battery technology.
• Βαθιά ολοκλήρωση με τις αναδυόμενες τεχνολογίες:Οι επικοινωνιακές διεπαφές και πρωτόκολλα BMS θα ενσωματωθούν βαθιά με άλλες αναδυόμενες τεχνολογίες, όπως η τεχνητή νοημοσύνη, η πληροφορική, τα μεγάλα δεδομένα κλπ.για την επίτευξη πιο έξυπνης και αποτελεσματικής διαχείρισης της μπαταρίαςΓια παράδειγμα, με την εισαγωγή αλγορίθμων τεχνητής νοημοσύνης σε πρωτόκολλα επικοινωνίας, μπορεί να πραγματοποιηθεί ευφυής ανάλυση και επεξεργασία δεδομένων επικοινωνίας,και οι δυνατότητες διάγνωσης και πρόβλεψης σφαλμάτων των συστημάτων μπαταριών μπορούν να βελτιωθούνΗ τεχνολογία edge computing μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μεταφέρει ορισμένες λειτουργίες επεξεργασίας δεδομένων και ελέγχου στο άκρο του δικτύου, μειώνοντας τις καθυστερήσεις επικοινωνίας.και βελτίωση της ταχύτητας ανταπόκρισης του συστήματος σε πραγματικό χρόνο.

Σύνοψη

Οι διεπαφές και τα πρωτόκολλα επικοινωνίας του BMS αποτελούν αναπόσπαστο μέρος του συστήματος διαχείρισης μπαταριών.βελτίωση της αποδοτικότητας της χρήσης ενέργειαςΑπό την καλωδιακή στην ασύρματη, από την παραδοσιακή στην αναδυόμενη,η εφαρμογή διαφόρων διεπαφών και πρωτοκόλλων επικοινωνίας στο BMS αποδεικνύει την ποικιλομορφία και την ευελιξία του στην προσαρμογή σε διαφορετικά σενάρια εφαρμογής και στις ανάγκες τεχνολογικής ανάπτυξηςΣτο μέλλον, με τη συνεχή καινοτομία και την πρόοδο της τεχνολογίας, οι επικοινωνιακές διεπαφές και πρωτόκολλα του BMS θα αναπτυχθούν προς μια κατεύθυνση υψηλότερης απόδοσης.πιο έξυπνος και πιο αξιόπιστος τρόπος, παρέχοντας ισχυρή στήριξη για τη βιώσιμη ανάπτυξη της νέας ενεργειακής βιομηχανίας και συμβάλλοντας στην επίτευξη της βιώσιμης ανάπτυξης της παγκόσμιας ενέργειας.