خيارات بروتوكول اتصال البطارية

حزم البطاريات القائمة على الليثيوم تتطلب نظام إدارة البطارية (نظام إدارة المباني) لمراقبة المعلمات الهامة مثل درجة الحرارة والجهد والتيار ومعدلات الشحن/التفريغ والسعة والصحة العامة. إذا تم اكتشاف مشكلات مثل ارتفاع درجة الحرارة أو الشحن الزائد، يقوم نظام إدارة المباني بتنبيه نظام التحكم الرئيسي لبدء التبريد أو إيقاف الشحن. ولذلك، تعد بروتوكولات الاتصال الموثوقة بين نظام إدارة المباني والجهاز ونظام التحكم أمرًا أساسيًا للسلامة والكفاءة التشغيلية.

أنواع بروتوكولات اتصالات البطارية

يتم استخدام العديد من بروتوكولات الاتصال بشكل شائع اليوم، ولكل منها نقاط قوة محددة:

• RS232 مخصص للاتصالات قصيرة المسافة من نقطة إلى نقطة مثل التشخيص أو تحديثات البرامج الثابتة. إنه أمر بسيط ولكنه يدعم جهازًا واحدًا فقط ويعمل بشكل أفضل على مسافة تصل إلى 15-20 مترًا.
• يتعامل RS485 مع مسافات أطول (تصل إلى 1200 متر)، ويربط أجهزة متعددة على شبكة واحدة. يمكن الاعتماد عليها في البيئات الصاخبة – مثالي لأنظمة الطاقة المنزلية المزودة بعدة بطاريات.
• CAN (شبكة منطقة التحكم)، التي تم تطويرها في الأصل للسيارات وتستخدم الآن في أنظمة الطاقة المتقدمة، تدعم الاتصال عالي السرعة بين الأجهزة المتعددة مع اكتشاف الأخطاء. إنها قوية ولكن أكثر تعقيدًا في الإعداد، ومناسبة للتطبيقات واسعة النطاق أو التجارية التي تتطلب تبادل البيانات في الوقت الفعلي.
• تخدم البروتوكولات الأخرى مثل I2C وSMBus وUART أجهزة أصغر (مثل الطائرات الاستهلاكية بدون طيار) ذات احتياجات أبسط. تُستخدم البروتوكولات اللاسلكية مثل BLE للمراقبة قصيرة المدى.

اختيار بروتوكول الاتصال الصحيح

يعتمد اختيار البروتوكول الصحيح على احتياجاتك الخاصة. لا يوجد حل واحد يناسب الجميع. يجب أن يعتمد اختيارك على حجم نظامك وما تحتاج إلى القيام به.

فيما يلي مقارنة سريعة بين ثلاثة بروتوكولات شائعة لمساعدتك في اتخاذ القرار:

السرعة القصوى للبروتوكول هي الأفضل لـ

بالنسبة لمعظم الأنظمة المنزلية متعددة البطاريات، يعد RS485 خيارًا جيدًا. بالنسبة للإعدادات الأكبر حجمًا وعالية الأداء، غالبًا ما يكون CAN أفضل على الرغم من تعقيده. تأكد من أن نظام إدارة المباني (BMS) والعاكس في بطاريتك يستخدمان نفس البروتوكول لتجنب فشل الاتصال ومشكلات النظام.

الغرض من بروتوكول اتصالات البطارية

المهمة الرئيسية لبروتوكول الاتصال هي تمكين تبادل البيانات. فهو يسمح لنظام إدارة البطارية (BMS) بمشاركة المعلومات المهمة مع الأجهزة الأخرى، مثل العاكسات أو أنظمة المراقبة. عادةً ما تتضمن هذه البيانات ما يلي:

• الجهد والتيار
• درجة حرارة
• حالة الشحن (SoC) – مقدار الطاقة المتبقية
• الحالة الصحية (SoH) – الحالة العامة للبطارية
• رسائل إنذار أو خطأ

تخدم هذه البيانات المستمرة ثلاثة أغراض رئيسية:

1. يعزز السلامة: يمكن لنظام إدارة المباني إرسال إشارة إلى العاكس لإيقاف الشحن إذا كانت البطارية ممتلئة، مما يمنع المخاطر مثل الشحن الزائد أو ارتفاع درجة الحرارة.
2. تحسين الكفاءة: تساعد البيانات الدقيقة على تحسين دورات الشحن والتفريغ لاستخدام أفضل للبطارية.
3. Prolongs Battery Life:​ Balanced operation and precise monitoring reduce wear and tear, extending battery life.

Communication Format Guidelines

For smooth communication, everyone in the system must follow the same communication format.

Flow and Sequential Guidelines

Data is sent in organized packets with an address, message, and error-checking method. Protocols define the structure of these data frames.

For example, the CAN protocol uses a frame format with an identifier (priority code), data, and checksum for errors. Communication often follows a sequence; a master device like a computer may request information from slave devices such as batteries in a specific order.

Transmission Fault Detection Guidelines

قد يفشل نقل البيانات. تحتوي البروتوكولات على أساليب مضمنة للكشف عن هذه الأخطاء. الطريقة الشائعة هي فحص التكرار الدوري (CRC). هذا حساب رياضي يضاف إلى نهاية حزمة البيانات.

يقوم جهاز الاستقبال بنفس العملية الحسابية. إذا اختلفت النتائج، فإنه يعلم أن البيانات تالفة أثناء الإرسال. ثم يحدد البروتوكول ما يجب فعله بعد ذلك، مثل طلب إرسال البيانات مرة أخرى. وهذا يضمن أن المعلومات موثوقة.

إرشادات المخاطبة والإقرار

في الشبكة التي تحتوي على أجهزة متعددة، يحتاج كل جهاز إلى جهاز فريد “عنوان.” وهذا يضمن وصول الرسائل إلى المكان الصحيح. على سبيل المثال، في شبكة Modbus، قد يكون لكل بطارية عنوان فريد من 0x01 إلى 0x0A.

الإقرار هو وسيلة لتأكيد استلام الرسالة. تستخدم بعض البروتوكولات نظامًا يرسل فيه جهاز الاستقبال رسالة “اعتراف” رسالة. إذا لم يتلق المرسل إقرارًا، فسيعيد إرسال الرسالة للحصول على اتصال أكثر موثوقية.

خاتمة

تعد بروتوكولات الاتصال بالبطارية ضرورية لأنظمة الطاقة الآمنة والفعالة. إنها بمثابة حلقة الوصل الحيوية بين البطارية ونظام إدارتها والمكونات الأخرى.

يعتمد اختيار البروتوكول الصحيح على حجم نظامك واحتياجاته. غالبًا ما يكون RS485 مناسبًا للمنازل، في حين أن CAN أفضل للتطبيقات واسعة النطاق. المفتاح هو ضمان التوافق بين جميع أجزاء نظامك واتباع الإرشادات المعمول بها لتدفق البيانات والتحقق من الأخطاء والمعالجة.

من خلال تمكين تبادل البيانات الهامة، تساعد هذه البروتوكولات على منع الحوادث وزيادة الأداء وإطالة عمر استثمار البطارية.