Interfaces y protocolos de comunicación del BMS

En los sistemas de gestión de baterías (BMS), las interfaces y los protocolos de comunicación desempeñan un papel crucial, garantizando el intercambio de datos y el intercambio de información entre el BMS y otros dispositivos,permitiendo así una gestión y un seguimiento eficaces de la bateríaA continuación se presentarán en detalle las interfaces y protocolos comunes de comunicación del BMS.

Interfaz y protocolo de comunicación por cable

Autobús de la CAN

• Definición:CAN es la abreviatura de Controller Area Network, un protocolo de bus de campo ampliamente utilizado en los campos automotriz e industrial.
• Características:Tiene capacidad de comunicación de alta velocidad, la velocidad de transmisión de datos más alta puede alcanzar 1 Mbps; se adoptan una tasa de error de bits baja, un control CRC y otros mecanismos de detección de errores para garantizar la exactitud de los datos;admite una estructura de red de tipo bus, gran escalabilidad, y un solo bus puede conectar hasta 110 nodos.
• Aplicación:Utilizado comúnmente en vehículos eléctricos para conectar el BMS y otros sistemas a bordo, como cargadores, inversores, etc., para realizar la gestión de la batería de potencia de los vehículos;También se utiliza ampliamente en el control y monitoreo de equipos de automatización industrial.

Se trata de un sistema de seguridad.

• Definición:RS-485 es un estándar de interfaz de comunicación serial de uso común, que utiliza el método de transmisión de señal diferencial.
• Características:En teoría, puede alcanzar una distancia de transmisión ultra larga de 1.200 metros; hasta 32 nodos pueden conectarse en un bus, con capacidades de conexión multipunto; fuerte capacidad antiinterferencia,que puede suprimir eficazmente la interferencia de modo común.
• Aplicación:Apto para el seguimiento y gestión de grandes sistemas de almacenamiento de energía de baterías, así como para el control y seguimiento de equipos de automatización industrial.

Se trata de un sistema de seguridad.

• Definición:Es un estándar de comunicación en serie de uso común, que realiza la comunicación directa entre un solo dispositivo y otro dispositivo.
• Características:La estructura es simple y fácil de implementar, pero sólo admite la comunicación punto a punto, y la velocidad de transmisión y la distancia son limitadas.
• Aplicación:Aunque no se utiliza a menudo como interfaz principal en el BMS, puede utilizarse en ciertos casos específicos para comunicarse entre un solo dispositivo y otro dispositivo,como pruebas de configuración y solución de problemas para BMS, la comunicación externa con el software de calibración superior del ordenador, etc.

Autobús LIN

• Definición:El bus LIN (Local Interconnect Network) es un protocolo de bus serie de bajo costo que se usa comúnmente en la electrónica automotriz.
• Características:Tiene una estructura maestro-esclavo, el nodo maestro envía comandos y el nodo esclavo responde; la velocidad de comunicación es baja, generalmente alrededor de 19.2kbps.
• Aplicación:En algunos sistemas de gestión de baterías que no requieren altas tasas de comunicación, se puede utilizar para conectar los módulos esclavo y maestro del BMS.

Autobús del SPI

• Definición:El bus SPI (Serial Peripheral Interface) es una interfaz serial síncrona de alta velocidad, comúnmente utilizada para la comunicación entre microcontroladores y dispositivos periféricos.
• Características:Tiene una estructura maestro-esclavo, y el nodo maestro controla la transmisión de datos; la velocidad de comunicación es alta, hasta varios Mbps o incluso superior;el método de comunicación síncrona se adopta para proporcionar una alta fiabilidad de la transmisión de datos;.
• Aplicación:En la comunicación interna de BMS, se puede utilizar para conectar el módulo de control principal a algunos chips o sensores de adquisición de datos de alta velocidad, etc.

Autobús I2C

• Definición:El bus I2C (Inter-Integrated Circuit) es un bus serial de dos cables utilizado para conectar microcontroladores y dispositivos periféricos.
• Características:Tiene las características de ser sencillo y de bajo coste; adopta una estructura de múltiples dispositivos principales, y varios dispositivos pueden utilizarse como dispositivos principales al mismo tiempo; la velocidad de comunicación es relativamente baja,generalmente entre 100 y 400 kbps.
• Aplicación:Comúnmente utilizado para algunas comunicaciones simples en BMS, como conectar el módulo maestro al módulo esclavo, sensor de temperatura, etc.

Interfaz y protocolo de comunicación inalámbrica

El Bluetooth

• Definición:es una tecnología de comunicación inalámbrica de corto alcance que opera en la banda de frecuencia de 2,4 GHz.
• Características:Tiene las características de bajo consumo de energía, bajo costo y fácil de usar; puede realizar una conexión rápida y la transmisión de datos entre dispositivos;admite la conexión simultánea de varios dispositivos.
• Aplicación:Puede utilizarse para la comunicación entre el BMS y los dispositivos móviles, permitiendo a los usuarios controlar y gestionar el estado de la batería en tiempo real a través de dispositivos como teléfonos móviles o tabletas;También puede utilizarse para la comunicación inalámbrica entre el BMS a bordo de los vehículos eléctricos y el equipo de monitoreo fuera del vehículo., etc.

¿ Qué pasa?

• Definición:Es una tecnología de comunicación inalámbrica de bajo consumo y corto alcance basada en el IEEE 802.15.4 estándar.
• Características:Tiene las características de bajo consumo de energía, bajo costo, alta capacidad, alta fiabilidad y enrutamiento multi-hop; puede formar una red de sensores inalámbricos a gran escala.
• Aplicación:Apto para sistemas de gestión de baterías con requisitos de bajo consumo de energía y distancias de transmisión cortas, como la gestión de equipos de baterías en hogares inteligentes,vigilancia de los sistemas de almacenamiento de energía de pequeñas baterías, etc.

Wi-Fi

• Definición:es una tecnología de comunicación de red inalámbrica basada en el estándar IEEE 802.11.
• Características:Tiene capacidades de transmisión de datos de alta velocidad, que pueden lograr comunicación inalámbrica de larga distancia; es fácil de implementar y expandir, y puede acceder fácilmente a Internet.
• Aplicación:Puede utilizarse para la transmisión de datos entre el BMS y el centro de monitoreo remoto para realizar el monitoreo y la gestión remotos del paquete de baterías;También se puede utilizar para la comunicación entre la estación de carga de vehículos eléctricos y el BMS., que facilita la gestión y la programación de las tarifas.

Otros protocolos de comunicación emergentes

Tecnología de comunicación 5G

• Definición:El 5G es la quinta generación de tecnología de comunicación móvil, con las características de alta velocidad, baja latencia y gran capacidad.
• Características:Su velocidad de transmisión de datos ultra alta (teóricamente hasta 10Gbps o incluso superior) y latencia ultra baja (tan baja como 1ms),permitir la conexión simultánea y la transmisión de datos en tiempo real de dispositivos masivos.
• Aplicación:Proporciona un soporte de comunicación más potente para la monitorización remota, el análisis de datos y la gestión inteligente del BMS.Se puede utilizar para el control y la gestión de grupos de sistemas de almacenamiento de energía distribuidos a gran escala para lograr una asignación eficiente y la optimización de la utilización de la energía; también puede aplicarse a la tecnología V2G (Vehicle-to-Grid) de los vehículos eléctricos, lo que permite una comunicación eficiente y en tiempo real y la interacción energética entre el vehículo y la red eléctrica.

Protocolo de comunicación de cómputo de borde

• Definición:La computación de borde es un modelo de computación que empuja la potencia de computación y el almacenamiento de datos al borde de la red.Los protocolos de comunicación relacionados están diseñados para lograr una comunicación eficiente e interacción de datos entre dispositivos de borde.
• Características:Puede reducir el retraso en la transmisión de datos, mejorar la eficiencia y el tiempo real del procesamiento de datos; apoya la convergencia y la interoperabilidad de múltiples redes heterogéneas.
• Aplicación:En el BMS, se puede realizar una comunicación de baja latencia y un control colaborativo entre dispositivos periféricos como equipos de almacenamiento de energía, inversores, BMS, etc.mejorar el rendimiento general y la fiabilidad del sistema de almacenamiento de energía.

DEFINICIÓN de la capacidad

• Definición:CAN FD (Flexible Data-rate) es un protocolo extendido basado en los buses CAN tradicionales.Puede admitir tasas de transmisión de datos más altas y longitudes de fotogramas de datos más grandes, manteniendo la compatibilidad con los buses CAN.
• Características:Se introduce una velocidad de transmisión de datos elástica en la capa de enlace de datos, de hasta 8 Mbps; la longitud del marco de datos es variable y puede soportar una carga útil máxima de 64 bytes.
• Aplicación:Adecuado para aplicaciones de BMS en vehículos eléctricos, vehículos autónomos y otros campos con mayores tasas de transmisión de datos y requisitos en tiempo real,puede satisfacer mejor las necesidades de adquisición rápida de datos y control de sistemas de baterías en condiciones operativas complejas.

CCS (Servicio de comunicación compacto)

• Definición:CCS es un protocolo de servicio de comunicación eficiente diseñado para sistemas integrados.
• Características:Tiene las características de simplicidad, eficiencia y fiabilidad; adopta un concepto de diseño orientado a objetos, que es fácil de ampliar y mantener.
• Aplicación:En algunos BMS de vehículos eléctricos de gama alta, el CCS se utiliza para lograr una comunicación rápida y confiable entre el BMS y la unidad de control del vehículo, mejorando el rendimiento energético y la seguridad del vehículo.

Protocolo personalizado

• Definición:Un protocolo de comunicación dedicado desarrollado basado en sistemas de baterías específicos y escenarios de aplicación.
• Características:Puede satisfacer necesidades y funciones específicas, tener una gran flexibilidad y adaptabilidad; puede optimizarse y actualizarse continuamente de acuerdo con las aplicaciones reales.
• Aplicación:Apto para algunas aplicaciones de baterías que tienen requisitos especiales para los protocolos de comunicación, como el aeroespacial, militar y otros campos,así como algunos sistemas de baterías con funciones innovadoras o especiales.

Tendencias de desarrollo de las interfaces y protocolos de comunicación BMS

• Mayor velocidad de transmisión de datos y ancho de banda:Con la continua expansión de la escala del sistema de baterías y la mejora de la precisión de la adquisición de datos,se plantean requisitos más elevados para la velocidad de transmisión de datos y el ancho de banda de las interfaces y protocolos de comunicaciónLa futura tecnología de comunicación BMS se desarrollará en la dirección de soportar tasas de datos más altas y un mayor ancho de banda para satisfacer las necesidades de monitorización y control en tiempo real de los sistemas de baterías.
• Capacidad y fiabilidad antiinterferencia más sólidas:Los sistemas de baterías suelen funcionar en entornos electromagnéticos complejos, y las interfaces y protocolos de comunicación deben tener una mayor capacidad y fiabilidad antiinterferencia.Mediante la adopción de tecnología avanzada de modulación de señal, los algoritmos de codificación de corrección de errores y el diseño redundante, mejoran el rendimiento y la fiabilidad del sistema de comunicación contra interferencias,y se garantiza el funcionamiento estable del sistema de baterías en ambientes adversos.
• Menor consumo de energía y coste:En algunos dispositivos electrónicos portátiles y sistemas de almacenamiento de energía de pequeñas baterías, el consumo de energía y los requisitos de costes para las interfaces y protocolos de comunicación son elevados.,se explorarán continuamente tecnologías y soluciones de diseño de comunicaciones de bajo consumo y bajo coste, como el uso de tecnología de captación de energía, la optimización de la pila de protocolos de comunicación, etc.,para reducir el consumo de energía de comunicación y el coste del BMS.
• Mejor compatibilidad e interoperabilidad:Con la creciente integración y conexión en red de los sistemas de baterías, la compatibilidad e interoperabilidad de las comunicaciones entre dispositivos BMS de diferentes fabricantes se ha vuelto cada vez más importante. 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.
• Integración profunda con las tecnologías emergentes:Las interfaces y protocolos de comunicación BMS se integrarán profundamente con otras tecnologías emergentes como la inteligencia artificial, la computación de vanguardia, el big data, etc.para lograr una gestión de la batería más inteligente y eficientePor ejemplo, mediante la introducción de algoritmos de inteligencia artificial en los protocolos de comunicación, se puede realizar un análisis y procesamiento inteligentes de los datos de comunicación.y las capacidades de diagnóstico y predicción de fallos de los sistemas de baterías pueden mejorarseLa tecnología de computación de borde puede utilizarse para hundir algunas funciones de procesamiento y control de datos al borde de la red, reduciendo los retrasos de comunicación.y mejorar la velocidad de respuesta y el tiempo real del sistema.

Resumen

Las interfaces de comunicación y los protocolos de BMS son una parte indispensable del sistema de gestión de la batería y desempeñan un papel importante para garantizar el funcionamiento fiable del sistema de batería.mejorar la eficiencia de la utilización de la energía, y promover el desarrollo de la nueva industria energética.La aplicación de diversas interfaces y protocolos de comunicación en el BMS demuestra su diversidad y flexibilidad para adaptarse a diferentes escenarios de aplicación y necesidades de desarrollo tecnológico.En el futuro, con la innovación continua y el progreso de la tecnología, las interfaces y protocolos de comunicación de BMS se desarrollarán en una dirección de mayor rendimiento.de una manera más inteligente y confiable, proporcionando un fuerte apoyo al desarrollo sostenible de la nueva industria energética y contribuyendo a lograr el desarrollo sostenible de la energía mundial.