Kommunikationsschnittstellen und -protokolle des BMS

In Batteriemanagementsystemen (BMS) spielen Kommunikationsschnittstellen und -protokolle eine entscheidende Rolle, da sie den Datenaustausch und den Informationsaustausch zwischen dem BMS und anderen Geräten gewährleisten.so dass eine wirksame Verwaltung und Überwachung des Batteriepakets möglich istIm Folgenden werden die gemeinsamen Kommunikationsschnittstellen und -protokolle von BMS ausführlich vorgestellt.

Drahtgebundene Kommunikationsschnittstelle und -protokoll

CAN-Bus

• Definition:CAN ist die Abkürzung für Controller Area Network, ein Feldbusprotokoll, das in der Automobil- und Industrieindustrie weit verbreitet ist.
• Eigenschaften:Es verfügt über Hochgeschwindigkeitskommunikationsfunktionen, die höchste Datenübertragungsgeschwindigkeit kann 1 Mbps erreichen; zur Gewährleistung der Datengenauigkeit werden eine geringe Fehlerrate, eine CRC-Prüfung und andere Fehlererkennungssysteme angewendet.Es unterstützt die Netzwerkstruktur des Bus-Types, starke Skalierbarkeit und ein einzelner Bus kann bis zu 110 Knoten verbinden.
• Anwendung:Häufig in Elektrofahrzeugen verwendet, um BMS und andere Bordsysteme wie Ladegeräte, Wechselrichter usw. zu verbinden, um das Batterie-Management von Fahrzeugen zu realisieren;Es wird auch weit verbreitet in der Steuerung und Überwachung von Industrieautomationsgeräten verwendet.

RS-485

• Definition:RS-485 ist ein häufig verwendeter serieller Kommunikations-Schnittstellenstandard, der eine Differentialsignalübertragung verwendet.
• Eigenschaften:In der Theorie kann es eine ultra-lange Übertragungsstrecke von 1.200 Metern erreichen; bis zu 32 Knoten können in einem Bus verbunden werden, mit Multi-Punkt-Verbindungsmöglichkeiten; starke Störungsbekämpfungsfähigkeit,mit einem Durchmesser von mehr als 20 mm,.
• Anwendung:Geeignet für die Überwachung und Verwaltung großer Batteriespeichersysteme sowie für die Steuerung und Überwachung von Industrieautomationsgeräten.

Einheitliche Datenbank (RS232)

• Definition:Es ist ein häufig verwendeter Serienkommunikationsstandard, der eine direkte Kommunikation zwischen einem einzelnen Gerät und einem anderen Gerät ermöglicht.
• Eigenschaften:Einfache Struktur und einfache Implementierung, unterstützt jedoch nur die Punkt-zu-Punkt-Kommunikation, und die Übertragungsgeschwindigkeit und die Entfernung sind begrenzt.
• Anwendung:Obwohl es nicht häufig als Hauptschnittstelle im BMS verwendet wird, kann es in bestimmten spezifischen Fällen zur Kommunikation zwischen einem einzelnen Gerät und einem anderen Gerät verwendet werden,wie Konfigurationstests und Fehlerbehebung für BMS, externe Kommunikation mit der oberen Computerkalibriersoftware usw.

LIN-Bus

• Definition:Der LIN-Bus (Local Interconnect Network) ist ein kostengünstiges Serienbusprotokoll, das häufig in der Automobilelektronik verwendet wird.
• Eigenschaften:Es hat eine Master-Slave-Struktur, der Master-Knoten sendet Befehle und der Slave-Knoten reagiert; die Kommunikationsrate ist niedrig, im Allgemeinen um 19,2 kbps.
• Anwendung:In einigen Batteriemanagementsystemen, die keine hohen Kommunikationsraten erfordern, kann es verwendet werden, um die Slave- und Master-Module des BMS zu verbinden.

SPI-Bus

• Definition:Der SPI-Bus (Serial Peripheral Interface) ist eine hochgeschwindige synchrone serielle Schnittstelle, die üblicherweise für die Kommunikation zwischen Mikrocontrollern und Peripheriegeräten verwendet wird.
• Eigenschaften:Es hat eine Master-Slave-Struktur und der Master-Knoten steuert die Datenübertragung; die Kommunikationsgeschwindigkeit ist hoch, bis zu mehreren Mbps oder sogar höher;die synchrone Kommunikationsmethode wird angewendet, um eine hohe Zuverlässigkeit der Datenübertragung zu gewährleisten;.
• Anwendung:In der internen Kommunikation von BMS kann es verwendet werden, um das Hauptsteuerungsmodul mit einigen Hochgeschwindigkeits-Datenerfassungschips oder -sensoren usw. zu verbinden.

I2C-Bus

• Definition:Der I2C-Bus (Inter-Integrated Circuit) ist ein zweidrahler Serienbus, der zur Verbindung von Mikrocontrollern und Peripheriegeräten verwendet wird.
• Eigenschaften:Es hat die Eigenschaften von Einfachheit und geringen Kosten; es hat eine Mehrfach-Hauptstruktur, und mehrere Geräte können gleichzeitig als Hauptgeräte verwendet werden; die Kommunikationsrate ist relativ niedrig,in der Regel zwischen 100 kbps und 400 kbps.
• Anwendung:Häufig für einige einfache Kommunikation in BMS verwendet, wie z. B. das Verbinden des Master-Moduls mit dem Slave-Modul, Temperatursensor usw.

Drahtlose Kommunikationsschnittstelle und -protokoll

Bluetooth

• Definition:ist eine drahtlose Kommunikationstechnologie mit kurzer Reichweite, die im 2,4 GHz-Frequenzband arbeitet.
• Eigenschaften:Es weist die Eigenschaften eines geringen Stromverbrauchs, niedriger Kosten und einfacher Bedienung auf; es kann eine schnelle Verbindung und Datenübertragung zwischen Geräten realisieren;Es unterstützt die gleichzeitige Verbindung mehrerer Geräte.
• Anwendung:Es kann für die Kommunikation zwischen BMS und mobilen Geräten verwendet werden, sodass Benutzer den Zustand der Batterie in Echtzeit über Geräte wie Mobiltelefone oder Tablets überwachen und verwalten können.Es kann auch für die drahtlose Kommunikation zwischen dem Bord-BMS von Elektrofahrzeugen und der Überwachungsausrüstung außerhalb des Fahrzeugs verwendet werden, usw.

ZigBee

• Definition:Es handelt sich um eine leistungsarme drahtlose Kommunikationstechnologie mit kurzer Reichweite, die auf der IEEE 802 basiert.15.4 Standard.
• Eigenschaften:Es weist die Eigenschaften eines geringen Stromverbrauchs, niedriger Kosten, hoher Kapazität, hoher Zuverlässigkeit und mehreren Hopps auf; es kann ein großes drahtloses Sensornetz bilden.
• Anwendung:geeignet für Batteriemanagementsysteme mit niedrigem Stromverbrauch und kurzen Übertragungsstrecken, wie z. B. Batterietechnikmanagement in intelligenten Häusern,Überwachung kleiner Energiespeichersysteme für Batterien, usw.

Wi-Fi

• Definition:ist eine drahtlose Netzwerkkommunikationstechnologie auf Basis des IEEE 802.11-Standards.
• Eigenschaften:Es verfügt über Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungsfunktionen, die eine drahtlose Fernkommunikation ermöglichen; es ist einfach zu installieren und zu erweitern und kann leicht auf das Internet zugreifen.
• Anwendung:Es kann für die Datenübertragung zwischen dem BMS und dem Fernüberwachungszentrum verwendet werden, um die Fernüberwachung und Verwaltung des Batteriepacks zu realisieren.es kann auch für die Kommunikation zwischen der Ladestation für Elektrofahrzeuge und dem BMS verwendet werden, die das Gebührenmanagement und die Planung erleichtert.

Andere neue Kommunikationsprotokolle

5G-Kommunikationstechnologie

• Definition:5G ist die fünfte Generation der mobilen Kommunikationstechnologie mit den Merkmalen hoher Geschwindigkeit, geringer Latenzzeit und großer Kapazität.
• Eigenschaften:Die Datenübertragungsgeschwindigkeit ist hoch (theoretisch bis zu 10 Gbps oder sogar höher) und die Latenzzeit ist sehr gering (bis zu 1 ms).die gleichzeitige Verbindung und Echtzeitdatenübertragung von Massengeräten ermöglicht.
• Anwendung:Er bietet eine leistungsfähigere Kommunikationsunterstützung für die Fernüberwachung, Datenanalyse und das intelligente Management von BMS.Es kann für die Clustersteuerung und Verwaltung von groß angelegten verteilten Energiespeichersystemen verwendet werden, um eine effiziente Zuweisung und Optimierung der Energieverwertung zu erreichenDies kann auch auf die V2G-Technologie (Vehicle-to-Grid) von Elektrofahrzeugen angewendet werden, die eine effiziente und Echtzeitkommunikation und Energieinteraktion zwischen dem Fahrzeug und dem Stromnetz ermöglicht.

Kommunikationsprotokoll für Edge Computing

• Definition:Edge Computing ist ein Computing-Modell, das Rechenleistung und Datenspeicherung an den Rand des Netzwerks schiebt.Die dazugehörigen Kommunikationsprotokolle sollen eine effiziente Kommunikation und Datenaustausch zwischen Edge-Geräten ermöglichen..
• Eigenschaften:Es kann die Datenübertragungsverzögerung verringern, die Echtzeit und Effizienz der Datenverarbeitung verbessern; es unterstützt die Konvergenz und Interoperabilität mehrerer heterogener Netze.
• Anwendung:In einem BMS kann eine Kommunikation mit geringer Latenzzeit und eine gemeinsame Steuerung zwischen Randgeräten wie Energiespeicher, Wechselrichter, BMS usw. realisiert werden.Verbesserung der Gesamtleistung und Zuverlässigkeit des Energiespeichersystems.

CAN FD

• Definition:CAN FD (Flexible Data-Rate) ist ein erweitertes Protokoll, das auf traditionellen CAN-Bussen basiert.Es kann höhere Datenübertragungsraten und größere Datenrahmenlängen unterstützen und gleichzeitig die Kompatibilität mit CAN-Bussen beibehalten.
• Eigenschaften:Auf der Datenschaltfläche wird eine elastische Datenübertragungsrate von bis zu 8 Mbps eingeführt; die Datenrahmenlänge ist variabel und kann eine maximale Nutzlast von 64 Bytes unterstützen.
• Anwendung:geeignet für BMS-Anwendungen in Elektrofahrzeugen, autonomen Fahrzeugen und anderen Bereichen mit höheren Datenübertragungsraten und Echtzeitanforderungen,es kann den Anforderungen an schnelle Datenerfassung und Steuerung von Batteriesystemen unter komplexen Betriebsbedingungen besser gerecht werden.

CCS (Kompakte Kommunikationsdienste)

• Definition:CCS ist ein effizientes Kommunikationsdienstprotokoll für eingebettete Systeme.
• Eigenschaften:Es weist die Eigenschaften von Einfachheit, Effizienz und Zuverlässigkeit auf; es nimmt objektorientiertes Konzept an, das leicht zu erweitern und zu warten ist.
• Anwendung:In einigen BMSs für hochwertige Elektrofahrzeuge wird CCS verwendet, um eine schnelle und zuverlässige Kommunikation zwischen dem BMS und der Steuerungseinheit des Fahrzeugs zu erreichen und so die Leistungsfähigkeit und Sicherheit des Fahrzeugs zu verbessern.

Anpassungsprotokoll

• Definition:Ein spezielles Kommunikationsprotokoll, das auf der Grundlage spezifischer Batteriesysteme und Anwendungsszenarien entwickelt wurde.
• Eigenschaften:Er kann spezifischen Bedürfnissen und Funktionen gerecht werden, eine hohe Flexibilität und Anpassungsfähigkeit aufweisen; er kann kontinuierlich entsprechend den tatsächlichen Anwendungen optimiert und verbessert werden.
• Anwendung:geeignet für einige Batterieanwendungen mit besonderen Anforderungen an Kommunikationsprotokolle, wie Luft- und Raumfahrt, Militär und andere Bereiche,sowie einige Batteriesysteme mit innovativen oder speziellen Funktionen.

Entwicklungstendenzen von BMS-Kommunikationsschnittstellen und -protokollen

• Höhere Datenübertragungsrate und Bandbreite:Mit der kontinuierlichen Erweiterung des Batteriesystems und der Verbesserung der Datenerfassungsgenauigkeithöhere Anforderungen an die Datenübertragungsgeschwindigkeit und Bandbreite von Kommunikationsschnittstellen und -protokollenDie zukünftige BMS-Kommunikationstechnologie wird sich in die Richtung entwickeln, höhere Datenraten und größere Bandbreite zu unterstützen, um den Echtzeitüberwachungs- und Steuerungsbedarf von Batteriesystemen zu erfüllen.
• Stärkere Störungssicherheit und Zuverlässigkeit:Batteriesysteme arbeiten in der Regel in komplexen elektromagnetischen Umgebungen, und Kommunikationsschnittstellen und -protokolle müssen eine stärkere Störungssicherheit und Zuverlässigkeit aufweisen.Durch die Einführung fortschrittlicher Signalmodulationstechnologie, Fehlerkorrektur-Codierungsalgorithmen und redundante Konstruktion, die Störungssicherheit und Zuverlässigkeit des Kommunikationssystems werden verbessert,und der stabile Betrieb des Batteriesystems in rauen Umgebungen gewährleistet ist.
• geringerer Stromverbrauch und geringere Kosten:Bei einigen tragbaren elektronischen Geräten und kleinen Batteriespeichern sind der Stromverbrauch und die Kostenanforderungen an Kommunikationsschnittstellen und -protokolle hoch.,Die Kommission wird sich weiterhin mit der Entwicklung von Technologien und Designlösungen für leistungsfähige und kostengünstige Kommunikationstechnologien befassen, beispielsweise mit der Nutzung von Energierückgewinnungstechnologien, der Optimierung des Kommunikationsprotokollstapels usw.Verringerung des Stromverbrauchs und der Kosten von BMS.
• Verbesserte Kompatibilität und Interoperabilität:Mit der zunehmenden Integration und Vernetzung von Batteriesystemen wird die Kommunikationskompatibilität und Interoperabilität zwischen BMS-Geräten verschiedener Hersteller immer wichtiger. 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.
• Tiefe Integration mit neuen Technologien:BMS-Kommunikationsschnittstellen und -protokolle werden tief in andere aufstrebende Technologien wie künstliche Intelligenz, Edge Computing, Big Data usw. integriert.um ein intelligenteres und effizienteres Batterie-Management zu erreichenDurch die Einführung von Algorithmen künstlicher Intelligenz in Kommunikationsprotokolle kann beispielsweise eine intelligente Analyse und Verarbeitung von Kommunikationsdaten realisiert werden.und Fehlerdiagnose und Vorhersage von Batteriesystemen verbessert werden können.• Die Edge-Computing-Technologie kann verwendet werden, um einige Datenverarbeitungs- und Steuerungsfunktionen an den Rand des Netzwerks zu verlagern, wodurch die Kommunikationsverzögerungen verringert werden.und Verbesserung der Echtzeit- und Reaktionsgeschwindigkeit des Systems.

Zusammenfassung

Die Kommunikationsschnittstellen und -protokolle des BMS sind ein unverzichtbarer Bestandteil des Batteriemanagementsystems und spielen eine wichtige Rolle bei der Gewährleistung des zuverlässigen Betriebs des Batteriesystems.Verbesserung der Energieeffizienz, und Förderung der Entwicklung der neuen Energiewirtschaft.Die Anwendung verschiedener Kommunikationsschnittstellen und -protokolle in BMS zeigt ihre Vielfalt und Flexibilität bei der Anpassung an verschiedene Anwendungsszenarien und technologische Entwicklungsbedürfnisse.In Zukunft werden sich die Kommunikationsschnittstellen und -protokolle von BMS mit der kontinuierlichen Innovation und dem technologischen Fortschritt in Richtung einer höheren Leistung entwickeln.Ein intelligenter und zuverlässigerer Weg, die eine starke Unterstützung für die nachhaltige Entwicklung der neuen Energiewirtschaft bietet und zur nachhaltigen Entwicklung der globalen Energiewirtschaft beiträgt.