Antarmuka komunikasi dan protokol BMS

Dalam sistem manajemen baterai (BMS), antarmuka dan protokol komunikasi memainkan peran penting, memastikan pertukaran data dan berbagi informasi antara BMS dan perangkat lain,sehingga memungkinkan pengelolaan dan pemantauan baterai yang efektifBerikut ini akan memperkenalkan antarmuka komunikasi umum dan protokol BMS secara rinci.

Antarmuka dan protokol komunikasi kabel

Bus CAN

• Definisi:CAN adalah singkatan dari Controller Area Network, protokol bus lapangan yang banyak digunakan di bidang otomotif dan industri.
• Fitur:Ini memiliki kemampuan komunikasi kecepatan tinggi, kecepatan transmisi data tertinggi dapat mencapai 1Mbps; tingkat kesalahan bit rendah, pemeriksaan CRC dan mekanisme deteksi kesalahan lainnya diadopsi untuk memastikan akurasi data;mendukung struktur jaringan tipe bus, skalabilitas yang kuat, dan bus tunggal dapat menghubungkan hingga 110 node.
• Aplikasi:Umum digunakan di kendaraan listrik untuk menghubungkan BMS dan sistem on-board lainnya, seperti pengisi daya, inverter, dll., untuk mewujudkan manajemen baterai daya kendaraan;juga banyak digunakan dalam kontrol dan pemantauan peralatan otomatisasi industri.

RS-485

• Definisi:RS-485 adalah standar antarmuka komunikasi serial yang umum digunakan, menggunakan metode transmisi sinyal diferensial.
• Fitur:Secara teoritis dapat mencapai jarak transmisi ultra-panjang 1.200 meter; hingga 32 node dapat terhubung di bus, dengan kemampuan koneksi multi-titik; kemampuan anti-interferensi yang kuat,yang dapat secara efektif menekan gangguan mode umum.
• Aplikasi:Cocok untuk pemantauan dan manajemen sistem penyimpanan energi baterai besar, serta kontrol dan pemantauan peralatan otomatisasi industri.

RS-232

• Definisi:Ini adalah standar komunikasi serial yang umum digunakan, yang mewujudkan komunikasi langsung antara satu perangkat dan perangkat lain.
• Fitur:Struktur sederhana dan mudah diterapkan, tetapi hanya mendukung komunikasi titik-ke-titik, dan tingkat transmisi dan jarak terbatas.
• Aplikasi:Meskipun tidak sering digunakan sebagai antarmuka utama dalam BMS, dapat digunakan dalam kasus khusus tertentu untuk berkomunikasi antara satu perangkat dan perangkat lain,seperti pengujian konfigurasi dan pemecahan masalah untuk BMS, komunikasi eksternal dengan perangkat lunak kalibrasi komputer bagian atas, dll.

Bus LIN

• Definisi:Bus LIN (Local Interconnect Network) adalah protokol bus serial berbiaya rendah yang umumnya digunakan dalam elektronik otomotif.
• Fitur:Ini memiliki struktur master-slave, node master mengirim perintah dan node slave merespons; tingkat komunikasi rendah, umumnya sekitar 19,2kbps.
• Aplikasi:Dalam beberapa sistem manajemen baterai yang tidak memerlukan kecepatan komunikasi yang tinggi, dapat digunakan untuk menghubungkan modul budak dan master dari BMS.

Bus SPI

• Definisi:Bus SPI (Serial Peripheral Interface) adalah antarmuka serial sinkron berkecepatan tinggi, yang umumnya digunakan untuk komunikasi antara mikrokontroler dan perangkat perifer.
• Fitur:Ini memiliki struktur master-slave, dan node master mengontrol transmisi data; kecepatan komunikasi tinggi, hingga beberapa Mbps atau bahkan lebih tinggi;metode komunikasi sinkron diadopsi untuk memberikan keandalan tinggi transmisi data.
• Aplikasi:Dalam komunikasi internal BMS, dapat digunakan untuk menghubungkan modul kontrol utama ke beberapa chip atau sensor akuisisi data berkecepatan tinggi, dll.

Bus I2C

• Definisi:Bus I2C (Inter-Integrated Circuit) adalah bus serial dua kabel yang digunakan untuk menghubungkan mikrokontroler dan perangkat perifer.
• Fitur:Ini memiliki karakteristik sederhana dan biaya rendah; mengadopsi struktur multi-utama, dan beberapa perangkat dapat digunakan sebagai perangkat utama pada saat yang sama; tingkat komunikasi relatif rendah,umumnya antara 100kbps-400kbps.
• Aplikasi:Umum digunakan untuk beberapa komunikasi sederhana dalam BMS, seperti menghubungkan modul master ke modul budak, sensor suhu, dll.

Antarmuka dan protokol komunikasi nirkabel

Bluetooth

• Definisi:adalah teknologi komunikasi nirkabel jarak pendek yang beroperasi di pita frekuensi 2,4 GHz.
• Fitur:Ini memiliki karakteristik konsumsi daya rendah, biaya rendah, dan mudah digunakan; dapat mewujudkan koneksi cepat dan transmisi data antara perangkat;mendukung koneksi bersamaan dari beberapa perangkat.
• Aplikasi:Hal ini dapat digunakan untuk komunikasi antara BMS dan perangkat seluler, memungkinkan pengguna untuk memantau dan mengelola status baterai secara real time melalui perangkat seperti ponsel atau tablet;juga dapat digunakan untuk komunikasi nirkabel antara BMS on-board kendaraan listrik dan peralatan pemantauan di luar kendaraan, dll.

ZigBee

• Definisi:Ini adalah teknologi komunikasi nirkabel jarak pendek bertenaga rendah berdasarkan IEEE 802.15.4 standar.
• Fitur:Ini memiliki karakteristik konsumsi daya rendah, biaya rendah, kapasitas tinggi, keandalan tinggi dan routing multi-hop; dapat membentuk jaringan sensor nirkabel skala besar.
• Aplikasi:Cocok untuk sistem manajemen baterai dengan kebutuhan konsumsi daya rendah dan jarak transmisi pendek, seperti manajemen peralatan baterai di rumah pintar,pemantauan sistem penyimpanan energi baterai kecil, dll.

Wi-Fi

• Definisi:adalah teknologi komunikasi jaringan nirkabel berdasarkan standar IEEE 802.11.
• Fitur:Ini memiliki kemampuan transmisi data berkecepatan tinggi, yang dapat mencapai komunikasi nirkabel jarak jauh; mudah dikerahkan dan diperluas, dan dapat dengan mudah mengakses Internet.
• Aplikasi:Hal ini dapat digunakan untuk transmisi data antara BMS dan pusat pemantauan jarak jauh untuk mewujudkan pemantauan jarak jauh dan manajemen paket baterai;juga dapat digunakan untuk komunikasi antara stasiun pengisian kendaraan listrik dan BMS, yang memfasilitasi pengelolaan dan penjadwalan tarif.

Protokol komunikasi baru lainnya

Teknologi Komunikasi 5G

• Definisi:5G adalah teknologi komunikasi seluler generasi kelima, dengan karakteristik kecepatan tinggi, latensi rendah dan kapasitas besar.
• Fitur:Kecepatan transmisi data yang sangat tinggi (secara teoritis hingga 10Gbps atau bahkan lebih tinggi) dan latensi yang sangat rendah (sedikitnya 1ms),memungkinkan koneksi simultan dan transmisi data real-time dari perangkat besar.
• Aplikasi:Memberikan dukungan komunikasi yang lebih kuat untuk pemantauan jarak jauh, analisis data dan manajemen cerdas BMS.Hal ini dapat digunakan untuk kontrol cluster dan manajemen skala besar sistem penyimpanan energi terdistribusi untuk mencapai alokasi yang efisien dan optimalisasi pemanfaatan energi; juga dapat diterapkan pada teknologi V2G (Vehicle-to-Grid) kendaraan listrik, yang memungkinkan komunikasi dan interaksi energi yang efisien dan real-time antara kendaraan dan jaringan listrik.

Protokol komunikasi edge computing

• Definisi:Edge computing adalah model komputasi yang mendorong daya komputasi dan penyimpanan data ke tepi jaringan.Protokol komunikasi terkait dirancang untuk mencapai komunikasi yang efisien dan interaksi data antara perangkat tepi.
• Fitur:Hal ini dapat mengurangi keterlambatan transmisi data, meningkatkan waktu nyata dan efisiensi pemrosesan data; mendukung konvergensi dan interoperabilitas dari beberapa jaringan heterogen.
• Aplikasi:Dalam BMS, komunikasi latensi rendah dan kontrol kolaboratif antara perangkat tepi seperti peralatan penyimpanan energi, inverter, BMS, dll dapat direalisasikan,meningkatkan kinerja dan keandalan sistem penyimpanan energi secara keseluruhan.

CAN FD

• Definisi:CAN FD (Flexible Data-rate) adalah protokol diperluas berdasarkan bus CAN tradisional.Ini dapat mendukung kecepatan transmisi data yang lebih tinggi dan panjang frame data yang lebih besar sambil mempertahankan kompatibilitas dengan bus CAN.
• Fitur:Kecepatan transmisi data elastis diperkenalkan pada lapisan tautan data, hingga 8Mbps; panjang bingkai data bervariasi, dan dapat mendukung muatan maksimal 64 byte.
• Aplikasi:Cocok untuk aplikasi BMS di kendaraan listrik, kendaraan otonom dan bidang lain dengan kecepatan transmisi data yang lebih tinggi dan persyaratan waktu nyata,dapat memenuhi kebutuhan untuk pengambilan data yang cepat dan kontrol sistem baterai dalam kondisi operasi yang kompleks.

CCS (Layanan Komunikasi Kompak)

• Definisi:CCS adalah protokol layanan komunikasi yang efisien yang dirancang untuk sistem tertanam.
• Fitur:Ini memiliki karakteristik kesederhanaan, efisiensi dan keandalan; ia mengadopsi konsep desain berorientasi objek, yang mudah diperluas dan dipelihara.
• Aplikasi:Dalam beberapa BMS kendaraan listrik kelas atas, CCS digunakan untuk mencapai komunikasi yang cepat dan dapat diandalkan antara BMS dan unit kontrol kendaraan, meningkatkan kinerja daya dan keselamatan kendaraan.

Protokol yang disesuaikan

• Definisi:Sebuah protokol komunikasi khusus yang dikembangkan berdasarkan sistem baterai tertentu dan skenario aplikasi.
• Fitur:Dapat memenuhi kebutuhan dan fungsi tertentu, memiliki fleksibilitas dan kemampuan beradaptasi yang tinggi; dapat terus dioptimalkan dan ditingkatkan sesuai dengan aplikasi aktual.
• Aplikasi:Cocok untuk beberapa aplikasi baterai yang memiliki persyaratan khusus untuk protokol komunikasi, seperti kedirgantaraan, militer dan bidang lainnya,serta beberapa sistem baterai dengan fungsi inovatif atau khusus.

Tren pengembangan antarmuka dan protokol komunikasi BMS

• Tingkat transmisi data dan bandwidth yang lebih tinggi:Dengan terus-menerus memperluas skala sistem baterai dan peningkatan akurasi akuisisi data,persyaratan yang lebih tinggi dikemukakan untuk kecepatan transmisi data dan bandwidth antarmuka dan protokol komunikasiTeknologi komunikasi BMS di masa depan akan berkembang ke arah mendukung tingkat data yang lebih tinggi dan bandwidth yang lebih besar untuk memenuhi kebutuhan pemantauan dan kontrol real-time dari sistem baterai.
• Kemampuan anti-interferensi yang lebih kuat dan keandalan:Sistem baterai biasanya bekerja dalam lingkungan elektromagnetik yang kompleks, dan antarmuka dan protokol komunikasi perlu memiliki kemampuan anti-interferensi dan keandalan yang lebih kuat.Dengan mengadopsi teknologi modulasi sinyal canggih, algoritma pengkodean koreksi kesalahan, dan desain redundan, kinerja anti gangguan dan keandalan sistem komunikasi ditingkatkan,dan operasi stabil sistem baterai di lingkungan yang keras dijamin.
• Konsumsi daya dan biaya yang lebih rendah:Dalam beberapa perangkat elektronik portabel dan sistem penyimpanan energi baterai kecil, kebutuhan konsumsi daya dan biaya untuk antarmuka dan protokol komunikasi tinggi.,teknologi komunikasi daya rendah dan biaya rendah dan solusi desain akan terus dieksplorasi, seperti menggunakan teknologi panen energi, mengoptimalkan tumpukan protokol komunikasi, dll.,untuk mengurangi konsumsi daya komunikasi dan biaya BMS.
• Kompatibilitas dan interoperabilitas yang lebih baik:Dengan meningkatnya integrasi dan jaringan sistem baterai, kompatibilitas komunikasi dan interoperabilitas antara perangkat BMS dari produsen yang berbeda menjadi semakin penting. 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.
• Integrasi yang mendalam dengan teknologi baru:Antarmuka dan protokol komunikasi BMS akan terintegrasi secara mendalam dengan teknologi baru lainnya seperti kecerdasan buatan, edge computing, big data, dll.untuk mencapai manajemen baterai yang lebih cerdas dan efisienMisalnya, dengan memperkenalkan algoritma kecerdasan buatan ke dalam protokol komunikasi, analisis cerdas dan pemrosesan data komunikasi dapat direalisasikan,dan kemampuan diagnostik dan prediksi kesalahan sistem baterai dapat ditingkatkan; teknologi edge computing dapat digunakan untuk menenggelamkan beberapa fungsi pengolahan data dan kontrol ke tepi jaringan, mengurangi keterlambatan komunikasi,dan meningkatkan waktu nyata dan kecepatan respons sistem.

Ringkasan

Antarmuka komunikasi dan protokol BMS adalah bagian yang sangat penting dari sistem manajemen baterai.meningkatkan efisiensi penggunaan energiDari kabel ke nirkabel, dari tradisional ke yang baru muncul,penerapan berbagai antarmuka komunikasi dan protokol dalam BMS menunjukkan keragaman dan fleksibilitas dalam beradaptasi dengan skenario aplikasi yang berbeda dan kebutuhan pengembangan teknologiDi masa depan, dengan inovasi dan kemajuan teknologi yang terus menerus, antarmuka dan protokol komunikasi BMS akan berkembang ke arah kinerja yang lebih tinggi,cara yang lebih cerdas dan lebih dapat diandalkan, memberikan dukungan kuat untuk pembangunan berkelanjutan industri energi baru dan membantu mencapai pembangunan berkelanjutan energi global.