อินเตอร์เฟซการสื่อสารและโปรโตคอลของ BMS

ในระบบบริหารแบตเตอรี่ (BMS) อินเตอร์เฟซและโปรโตคอลการสื่อสารมีบทบาทสําคัญในการรับรองการแลกเปลี่ยนข้อมูลและการแบ่งปันข้อมูลระหว่าง BMS และอุปกรณ์อื่น ๆทําให้สามารถจัดการและติดตามแบตเตอรี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพต่อไปนี้จะแนะนําอินเตอร์เฟซการสื่อสารทั่วไปและโปรโตคอลของ BMS อย่างละเอียด

อินเตอร์เฟซและโปรโตคอลการสื่อสารด้วยสาย

CAN bus

• คํานิยาม:CAN เป็นตัวอักษรสั้นของ Controller Area Network ซึ่งเป็นโปรโตคอลbus สายสนามที่ใช้ในสาขารถยนต์และอุตสาหกรรมอย่างแพร่หลาย
• ลักษณะ:มีความสามารถในการสื่อสารความเร็วสูง อัตราการส่งข้อมูลสูงสุดสามารถถึง 1Mbps; อัตราความผิดพลาดบิตต่ํา, การตรวจสอบ CRC และกลไกการตรวจสอบความผิดพลาดอื่น ๆ ได้รับการรับรองความถูกต้องของข้อมูลมันรองรับโครงสร้างเครือข่ายแบบบัส, มีความสามารถในการปรับขนาดสูง และรถเมล์เดียวสามารถเชื่อมต่อได้ถึง 110 node
• การใช้งาน:มักใช้ในรถไฟฟ้าเพื่อเชื่อมต่อ BMS และระบบบนเครื่องอื่น ๆ เช่น ชาร์จ, อินเวอร์เตอร์ เป็นต้น เพื่อทําการบริหารแบตเตอรี่พลังงานของรถยนต์มันยังถูกใช้อย่างแพร่หลายในการควบคุมและติดตามอุปกรณ์อัตโนมัติอุตสาหกรรม.

RS-485

• คํานิยาม:RS-485 เป็นมาตรฐานอินเตอร์เฟซการสื่อสารแบบชุดที่ใช้กันทั่วไป โดยใช้วิธีการส่งสัญญาณความแตกต่าง
• ลักษณะ:ในทฤษฎีมันสามารถถึงระยะทางการส่ง ultra-long ของ 1,200 เมตร; สูงสุด 32 หน่วยสามารถเชื่อมต่อบนรถเมล์, ด้วยความสามารถในการเชื่อมต่อหลายจุด; ความสามารถต่อต้านการขัดขวางที่แข็งแรง,ซึ่งสามารถยับยั้งการรบกวนแบบทั่วไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ.
• การใช้งาน:เหมาะสําหรับการติดตามและบริหารระบบเก็บพลังงานแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ รวมถึงการควบคุมและติดตามอุปกรณ์อัตโนมัติอุตสาหกรรม

RS-232

• คํานิยาม:เป็นมาตรฐานการสื่อสารลําดับที่ใช้กันทั่วไป ซึ่งทําให้การสื่อสารตรงระหว่างอุปกรณ์เดียวกับอุปกรณ์อื่นได้
• ลักษณะ:โครงสร้างที่เรียบง่ายและใช้งานง่าย แต่รองรับการสื่อสารจุดต่อจุดเท่านั้น และอัตราการส่งและระยะทางจํากัด
• การใช้งาน:แม้ว่ามันจะไม่ค่อยถูกใช้เป็นอินเตอร์เฟซหลักใน BMS แต่มันสามารถใช้ได้ในกรณีเฉพาะบางอย่าง เพื่อสื่อสารระหว่างอุปกรณ์เดียวและอุปกรณ์อื่นเช่น การทดสอบการตั้งค่า และการแก้ปัญหาสําหรับ BMS, การสื่อสารภายนอกกับโปรแกรมคอมพิวเตอร์ระดับบน เป็นต้น

รถบัส LIN

• คํานิยาม:รถบัส LIN (Local Interconnect Network) เป็นโปรโตคอลรถบัสลําดับราคาถูกที่ใช้กันทั่วไปในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์รถยนต์
• ลักษณะ:มันมีโครงสร้าง master-slave, node master ส่งคําสั่ง และ node slave ตอบ; อัตราการสื่อสารต่ํา โดยทั่วไปอยู่ที่ 19.2kbps
• การใช้งาน:ในบางระบบจัดการแบตเตอรี่ที่ไม่ต้องการอัตราการสื่อสารที่สูง, มันสามารถใช้ในการเชื่อมต่อโมดูลลูกทาสและแม่ของ BMS.

รถบัส SPI

• คํานิยาม:รถบัส SPI (Serial Peripheral Interface) เป็นอินเตอร์เฟซซีเรียลแบบพร้อมกันความเร็วสูงที่ใช้กันทั่วไปในการสื่อสารระหว่างไมโครคอนโทรลเลอร์และอุปกรณ์ด้านนอก
• ลักษณะ:มันมีโครงสร้าง master-slave และ master node ควบคุมการส่งข้อมูล ความเร็วของการสื่อสารสูงมากถึงหลาย Mbps หรือสูงกว่าวิธีการสื่อสารแบบร่วมกันถูกนํามาใช้เพื่อให้มีความน่าเชื่อถือสูงในการส่งข้อมูล.
• การใช้งาน:ในการสื่อสารภายในของ BMS สามารถใช้ในการเชื่อมต่อโมดูลควบคุมหลักกับชิปหรือเซ็นเซอร์การสกัดข้อมูลความเร็วสูงบางชิปหรือเซ็นเซอร์ เป็นต้น

รถบัส I2C

• คํานิยาม:รถบัส I2C (Inter-Integrated Circuit) คือ รถบัสลําดับสองสายที่ใช้ในการเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอร์และอุปกรณ์ด้านนอก
• ลักษณะ:มันมีลักษณะที่ง่ายและราคาถูก มันใช้โครงสร้างหลากหลายหลัก และอุปกรณ์หลายอย่างสามารถใช้เป็นอุปกรณ์หลักในเวลาเดียวกัน อัตราการสื่อสารค่อนข้างต่ําโดยทั่วไประหว่าง 100kbps-400kbps.
• การใช้งาน:มักใช้สําหรับการสื่อสารง่าย ๆ ใน BMS เช่น การเชื่อมต่อโมดูล master กับโมดูล slave, เซ็นเซอร์อุณหภูมิ เป็นต้น

อินเตอร์เฟซและโปรโตคอลการสื่อสารไร้สาย

โบลูธูท

• คํานิยาม:เป็นเทคโนโลยีสื่อสารไร้สายระยะสั้นที่ทํางานในช่วงความถี่ 2.4GHz
• ลักษณะ:มันมีลักษณะการใช้พลังงานที่ต่ํา, ราคาถูก, และใช้งานง่าย; มันสามารถทําความเข้าใจการเชื่อมต่อที่รวดเร็วและการส่งข้อมูลระหว่างอุปกรณ์;มันรองรับการเชื่อมต่อพร้อมกันของอุปกรณ์หลาย.
• การใช้งาน:สามารถใช้ในการสื่อสารระหว่าง BMS และอุปกรณ์มือถือ ทําให้ผู้ใช้สามารถติดตามและบริหารสถานะของแบตเตอรี่ในเวลาจริง ผ่านอุปกรณ์ เช่น โทรศัพท์มือถือหรือแท็บเล็ตสามารถใช้ได้สําหรับการสื่อสารแบบไร้สายระหว่าง BMS ในรถไฟฟ้า และอุปกรณ์ติดตามนอกรถเป็นต้น

ซิกบี

• คํานิยาม:เป็นเทคโนโลยีสื่อสารไร้สายระยะสั้นที่ใช้พลังงานต่ํา โดยใช้มาตรฐาน IEEE 80215.4 มาตรฐาน
• ลักษณะ:มันมีลักษณะการใช้พลังงานที่ต่ํา, ค่าใช้จ่ายที่ต่ํา, ความจุสูง, ความน่าเชื่อถือสูงและการนําทางหลายฮอป; มันสามารถสร้างเครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สายขนาดใหญ่
• การใช้งาน:เหมาะสําหรับระบบจัดการแบตเตอรี่ที่มีความต้องการการใช้พลังงานที่ต่ําและระยะทางการส่งที่สั้น เช่น การจัดการอุปกรณ์แบตเตอรี่ในบ้านฉลาดการติดตามระบบเก็บพลังงานแบตเตอรี่ขนาดเล็กเป็นต้น

Wi-Fi

• คํานิยาม:เป็นเทคโนโลยีการสื่อสารเครือข่ายไร้สายที่ใช้ตามมาตรฐาน IEEE 802.11
• ลักษณะ:มีความสามารถในการส่งข้อมูลความเร็วสูง สามารถทําการสื่อสารแบบไร้สายระยะไกลได้ ง่ายต่อการวางจําหน่ายและขยาย และสามารถเข้าถึงอินเตอร์เน็ตได้ง่าย
• การใช้งาน:สามารถใช้ในการส่งข้อมูลระหว่าง BMS และศูนย์ติดตามทางไกล เพื่อทําการติดตามทางไกลและบริหารแบตเตอรี่มันยังสามารถใช้ในการสื่อสารระหว่างสถานีชาร์จรถไฟฟ้าและ BMS, ซึ่งอํานวยความสะดวกในการจัดการค่าธรรมเนียมและการกําหนดเวลา

โปรโตคอลสื่อสารใหม่อื่นๆ

เทคโนโลยีสื่อสาร 5G

• คํานิยาม:5G คือยุคที่ห้าของเทคโนโลยีสื่อสารเคลื่อนที่ มีลักษณะความเร็วสูง ความช้าต่ํา และความจุขนาดใหญ่
• ลักษณะ:อัตราการส่งข้อมูลสูงสุด (ในทฤษฎีสูงถึง 10Gbps หรือสูงกว่า) และความช้าต่ําสุด (ต่ําถึง 1ms)สามารถเชื่อมต่อและส่งข้อมูลในเวลาจริงพร้อมกันของอุปกรณ์ขนาดใหญ่.
• การใช้งาน:ให้การสนับสนุนการสื่อสารที่แข็งแกร่งกว่า สําหรับการติดตามทางไกล การวิเคราะห์ข้อมูล และการจัดการที่ฉลาดของ BMSมันสามารถใช้สําหรับการควบคุมคลาสเตอร์และการจัดการของระบบเก็บพลังงานกระจายขนาดใหญ่เพื่อบรรลุการจัดสรรที่ประสิทธิภาพและการนําไปใช้ประโยชน์ของพลังงาน; มันสามารถนําไปใช้กับเทคโนโลยี V2G (Vehicle-to-Grid) ของรถไฟฟ้า, ทําให้การสื่อสารและการปฏิสัมพันธ์พลังงานที่มีประสิทธิภาพและในเวลาจริงระหว่างรถยนต์และเครือไฟฟ้า

ระเบียบสื่อสารคอมพิวเตอร์ขอบ

• คํานิยาม:การคํานวณขอบ คือ รูปแบบการคํานวณที่ผลักดันพลังงานการคํานวณและการเก็บข้อมูลไปยังขอบของเครือข่ายโปรต็อกอลการสื่อสารที่เกี่ยวข้องถูกออกแบบมาเพื่อบรรลุการสื่อสารและการปฏิสัมพันธ์ข้อมูลที่มีประสิทธิภาพระหว่างอุปกรณ์ขอบ.
• ลักษณะ:มันสามารถลดความช้าในการส่งข้อมูล ปรับปรุงความรวดเร็วและประสิทธิภาพของการประมวลผลข้อมูลในเวลาจริง; สนับสนุนการเข้าใกล้และความสามารถในการทํางานร่วมกันของเครือข่ายที่แตกต่างกันหลายแห่ง
• การใช้งาน:ใน BMS การสื่อสารความช้าต่ําและการควบคุมร่วมกันระหว่างอุปกรณ์ขอบ เช่น อุปกรณ์เก็บพลังงาน อินเวอร์เตอร์ BMS เป็นต้น สามารถทําได้การปรับปรุงการทํางานและความน่าเชื่อถือของระบบเก็บพลังงาน.

CAN FD

• คํานิยาม:CAN FD (Flexible Data-rate) เป็นโปรโตคอลที่ขยายขึ้นบนพื้นฐานของบัส CAN แบบดั้งเดิมมันสามารถรองรับอัตราการส่งข้อมูลที่สูงขึ้นและความยาวของกรอบข้อมูลที่ใหญ่ขึ้นในขณะที่รักษาความสอดคล้องกับบัส CAN.
• ลักษณะ:อัตราการส่งข้อมูลยืดหยุ่นถูกนํามาใช้ในชั้นเชื่อมข้อมูลสูงถึง 8Mbps; ความยาวของกรอบข้อมูลสามารถเปลี่ยนแปลงได้ และสามารถรองรับน้ําหนักสูงสุด 64 ไบท์
• การใช้งาน:เหมาะสําหรับการใช้งาน BMS ในรถไฟฟ้า, รถยนต์อิสระและสาขาอื่น ๆ ที่มีความเร็วในการส่งข้อมูลที่สูงขึ้นและความต้องการในเวลาจริงมันสามารถตอบสนองความต้องการในการเก็บข้อมูลอย่างรวดเร็วและควบคุมระบบแบตเตอรี่ได้ดีขึ้นภายใต้สภาพการทํางานที่ซับซ้อน.

CCS (บริการสื่อสารแบบคอมแพคต์)

• คํานิยาม:CCS เป็นโปรโตคอลบริการสื่อสารที่มีประสิทธิภาพ ที่ถูกออกแบบให้กับระบบที่ฝังไว้
• ลักษณะ:มันมีลักษณะของความเรียบง่าย, ประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือ; มันใช้แนวคิดการออกแบบoriented-object, ซึ่งง่ายที่จะขยายและรักษา.
• การใช้งาน:ใน BMS ของรถยนต์ไฟฟ้าระดับสูงบางเครื่อง CCS ใช้เพื่อบรรลุการสื่อสารที่รวดเร็วและน่าเชื่อถือได้ระหว่าง BMS และหน่วยควบคุมรถยนต์ เพื่อปรับปรุงผลประกอบการพลังงานและความปลอดภัยของรถยนต์

ระเบียบที่กําหนดเอง

• คํานิยาม:โปรต็อกอลสื่อสารพิเศษที่พัฒนาขึ้นจากระบบแบตเตอรี่และกรณีการใช้งานเฉพาะเจาะจง
• ลักษณะ:สามารถตอบสนองความต้องการและฟังก์ชันเฉพาะเจาะจง มีความยืดหยุ่นและความสามารถปรับปรุงได้สูง สามารถปรับปรุงและปรับปรุงต่อเนื่องตามการใช้งานจริง
• การใช้งาน:เหมาะสําหรับบางแอพพลิเคชั่นแบตเตอรี่ที่มีความต้องการพิเศษสําหรับโปรโตคอลการสื่อสาร เช่น ท้องอากาศ ทหารและสาขาอื่น ๆรวมถึงระบบแบตเตอรี่บางระบบที่มีฟังก์ชันใหม่หรือพิเศษ.

แนวโน้มการพัฒนาของ BMS อินเตอร์เฟซการสื่อสารและโปรโตคอล

• อัตราการส่งข้อมูลสูงขึ้นและความกว้างของแบนด์บิด:ด้วยการขยายขนาดของระบบแบตเตอรี่อย่างต่อเนื่อง และการปรับปรุงความแม่นยําในการเก็บข้อมูลการนําเสนอความต้องการที่สูงขึ้นสําหรับอัตราการส่งข้อมูลและความกว้างของแบนด์บิดของอินเตอร์เฟสและโปรโตคอลการสื่อสารเทคโนโลยีการสื่อสาร BMS ในอนาคตจะพัฒนาไปในทิศทางของการสนับสนุนอัตราการส่งข้อมูลที่สูงขึ้นและความกว้างของแบนด์วิธที่ใหญ่กว่าเพื่อตอบสนองความต้องการการติดตามและควบคุมในเวลาจริงของระบบแบตเตอรี่
• ความสามารถต่อต้านการขัดขวางที่แข็งแกร่งและความน่าเชื่อถือระบบแบตเตอรี่มักทํางานในสภาพแวดล้อมไฟฟ้าแม่เหล็กที่ซับซ้อน และอินเตอร์เฟซและโปรโตคอลการสื่อสารต้องมีความสามารถและความน่าเชื่อถือในการป้องกันการแทรกแซงที่แข็งแกร่งขึ้นโดยการนําเทคโนโลยีการปรับเปลี่ยนสัญญาณที่ทันสมัย, อัลการิทึมการโค้ดแก้ไขความผิดพลาด และการออกแบบที่เหลือใช้, ผลงานป้องกันการขัดขวางและความน่าเชื่อถือของระบบสื่อสารถูกปรับปรุงและการทํางานที่มั่นคงของระบบแบตเตอรี่ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง.
• การบริโภคพลังงานและค่าใช้จ่ายที่ต่ํากว่าในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่พกพาบางส่วนและระบบเก็บพลังงานแบตเตอรี่ขนาดเล็ก ความต้องการการบริโภคพลังงานและค่าใช้จ่ายสําหรับ,เทคโนโลยีการสื่อสารพลังงานต่ําและราคาถูก และการออกแบบทางออกแบบ จะถูกสํารวจอย่างต่อเนื่อง เช่น การใช้เทคโนโลยีการเก็บพลังงาน การปรับปรุงโปรโตคอลสื่อสาร เป็นต้นเพื่อลดการบริโภคพลังงานการสื่อสารและค่าใช้จ่ายของ BMS.
• ความเข้ากันและการใช้งานร่วมกันที่ดีกว่าด้วยการบูรณาการและเครือข่ายระบบแบตเตอรี่ที่เพิ่มมากขึ้น ความเข้ากันและการทํางานร่วมกันระหว่างอุปกรณ์ BMS จากผู้ผลิตที่แตกต่างกันได้กลายเป็นสิ่งสําคัญมากขึ้น 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.
• การบูรณาการอย่างลึกซึ้งกับเทคโนโลยีใหม่ๆอินเตอร์เฟซและโปรโตคอลการสื่อสาร BMS จะถูกบูรณาการอย่างลึกซึ้งกับเทคโนโลยีใหม่ๆ เช่น อุปัญญาประดิษฐ์, การคํานวณขอบ, ข้อมูลขนาดใหญ่ เป็นต้นเพื่อบรรลุการจัดการแบตเตอรี่ที่ฉลาดและมีประสิทธิภาพมากขึ้นตัวอย่างเช่น โดยการนําอัลกอริทึมสติปัญญาประดิษฐ์เข้าสู่โปรโตคอลการสื่อสาร การวิเคราะห์และการประมวลผลข้อมูลการสื่อสารที่ฉลาดสามารถถูกทําและความสามารถในการวินิจฉัยความผิดพลาดและการคาดการณ์ของระบบแบตเตอรี่สามารถปรับปรุง; เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ขอบสามารถใช้ในการซึมการประมวลผลข้อมูลและการควบคุมบางฟังก์ชันไปยังขอบของเครือข่าย, ลดความช้าในการสื่อสารและการปรับปรุงความเร็วในการตอบสนองของระบบในเวลาจริง.

สรุป

อินเตอร์เฟซการสื่อสารและโปรโตคอลของ BMS เป็นส่วนหนึ่งที่จําเป็นของระบบจัดการแบตเตอรี่ พวกเขามีบทบาทสําคัญในการรับรองการทํางานที่น่าเชื่อถือของระบบแบตเตอรี่การปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานและส่งเสริมการพัฒนาอุตสาหกรรมพลังงานใหม่การใช้งานอินเตอร์เฟซและโปรโตคอลการสื่อสารต่าง ๆ ใน BMS แสดงถึงความหลากหลายและความยืดหยุ่นในการปรับตัวให้กับฉากการใช้งานที่แตกต่างกันและความต้องการการพัฒนาเทคโนโลยีในอนาคต ด้วยนวัตกรรมและความก้าวหน้าของเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง อินเตอร์เฟซและโปรโตคอลการสื่อสารของ BMS จะพัฒนาไปในทิศทางของผลงานที่สูงขึ้นวิธีที่ฉลาดและน่าเชื่อถือมากขึ้นการสนับสนุนอย่างแข็งแกร่งต่อการพัฒนาที่ยั่งยืนของอุตสาหกรรมพลังงานใหม่ และช่วยให้เกิดการพัฒนาที่ยั่งยืนของพลังงานโลก