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BMS通信インターフェースとプロトコル

May 28, 2025

BMSの通信インターフェースとプロトコル

バッテリー管理システム (BMS) では,通信インターフェースとプロトコルが重要な役割を果たし,BMSと他のデバイスの間のデータ交換と情報共有を保証します.これにより,バッテリーパックの効果的な管理とモニタリングが可能になります.以下では,BMSの共通通信インターフェースとプロトコルを詳細に紹介します.

有線通信インターフェースとプロトコル

CAN バス

  • 定義:CANは,制御エリアネットワークの略称で,自動車および産業分野で広く使用されているフィールドバスプロトコルです.
  • 特徴:高速通信能力があり,最大データ転送速度は1Mbpsに達する.低ビットエラーレート,CRCチェック,その他のエラー検出メカニズムがデータ正確性を確保するために採用されている.バス型のネットワーク構造をサポートします高いスケーラビリティがあり,1つのバスで最大110のノードが接続できます
  • 適用:電気自動車で,BMSと充電器,インバーターなど他の搭載システムをつなぎ,車両の電源バッテリー管理を実現するために一般的に使用される.産業自動化機器の制御と監視にも広く使用されています.

RS-485

  • 定義:RS-485は,差異信号伝達方法を用いた,一般的に使用されるシリアル通信インターフェース規格である.
  • 特徴:理論上では1200mの超長距離の送信距離に達します. バスで最大32のノードが接続できます.効果的に共通モードの干渉を抑制できる.
  • 適用:大型の電池エネルギー貯蔵システムの監視と管理,および産業自動化機器の制御と監視に適しています.

RS-232

  • 定義:Sohuは,単一のデバイスと別のデバイス間の直接通信を実現する,一般的に使用されるシリアル通信標準です.
  • 特徴:シンプルな構造で実行が簡単ですが,ポイント対ポイント通信のみをサポートし,送信速度と距離は制限されています.
  • 適用:BMS のメイン インターフェースとしてよく使われないが,特定の特殊なケースでは,単一のデバイスと別のデバイスの間の通信に使用できる.BMSの設定テストとトラブルシューティングなど上部コンピュータの校正ソフトウェアなどとの外部通信

LIN バス

  • 定義:LIN (Local Interconnect Network) バスは低コストのシリアルバスプロトコルで,一般的に自動車電子機器で使用されています.
  • 特徴:マスター・スレーブ構造で,マスターノードはコマンドを送信し,スレーブノードは応答します.通信速度は低で,一般的に19.2kbps程度です.
  • 適用:高通信速度を必要としない一部のバッテリー管理システムでは,BMSのスレーブとマスターモジュールを接続するために使用できます.

SPI バス

  • 定義:SPI (Serial Peripheral Interface) バスは,マイクロコントローラーと周辺機器間の通信に使用される高速の同期シリアルインターフェースである.
  • 特徴:マスター・スレーブ構造で,マスターノードがデータ送信を制御する.通信速度は高で,数Mbps以上.同期通信方法が採用され,データ送信の高い信頼性を確保する..
  • 適用:BMSの内部通信では,メイン制御モジュールを高速データ取得チップやセンサーなどに接続するために使用できます.

I2C バス

  • 定義:I2C (Inter-Integrated Circuit) バスは,マイクロコントローラと周辺機器を接続するために使用される2本のワイヤのシリアルバスです.
  • 特徴:シンプルで低コストの特徴があり,複数のメイン構造を採用し,複数のデバイスを同時にメインデバイスとして使用できます.通信速度は比較的低いです.一般に100kbpsから400kbpsの間.
  • 適用:一般的にBMSで簡単な通信に使用される,例えばマスターモジュールとスレーブモジュール,温度センサー,などをつなぐ.

ワイヤレス通信インターフェースとプロトコル

Bluetooth について

  • 定義:2.4GHz周波数帯で動作する短距離無線通信技術です
  • 特徴:低電力消費,低コスト,使いやすい特性があり,デバイス間の高速接続とデータ送信を実現できます.複数のデバイスの同時接続をサポートします.
  • 適用:BMSとモバイルデバイスの間の通信に使用でき,ユーザーは携帯電話やタブレットなどのデバイスを通じてバッテリー状態をリアルタイムで監視し管理できます.電気自動車の車載BMSと車外監視装置の間の無線通信にも使用できますなど

ジグビー

  • 定義:IEEE 802 をベースとした低電力短距離無線通信技術です.15.4 標準
  • 特徴:低電力消費,低コスト,高容量,高い信頼性,マルチホップルーティングの特徴があり,大規模な無線センサーネットワークを形成することができる.
  • 適用:スマートホームのバッテリー機器の管理など,低電力消費要求と短通信距離のバッテリー管理システムに適しています.小型の電池エネルギー貯蔵システムの監視など

Wi-Fi

  • 定義:IEEE 802.11 標準に基づく無線ネットワーク通信技術である.
  • 特徴:高速データ送信能力があり,長距離無線通信を実現できる. 展開や拡張が容易で,インターネットへのアクセスも容易である.
  • 適用:BMSとリモートモニタリングセンターの間のデータ送信に使用され,電池パックのリモートモニタリングと管理を実現できます.電気自動車の充電ステーションとBMSとの通信にも使用できます料金管理とスケジューリングを容易にする.

他の新興通信プロトコル

5G通信技術

  • 定義:5Gは第5世代のモバイル通信技術で,高速,低遅延,容量が大きいという特徴があります.
  • 特徴:超高速なデータ転送速度 (理論的には10Gbps以上) と超低レイテンシー (1ms以下)大型機器の同時接続とリアルタイムデータ送信を可能にする.
  • 適用:遠隔監視,データ分析,BMSの知的な管理のためのより強力な通信サポートを提供します.効率的なアロケーションとエネルギーの最適化利用を達成するために,大規模な分散型エネルギー貯蔵システムのクラスター制御と管理に使用することができます電気自動車のV2G (Vehicle-to-Grid) テクノロジーにも適用できるので,車両と電力網の間の効率的なリアルタイム通信とエネルギー相互作用が可能になります.

エッジコンピューティング通信プロトコル

  • 定義:エッジコンピューティングは,コンピューティングパワーとデータストレージをネットワークのエッジに押し出すコンピューティングモデルです.関連通信プロトコルは,エッジデバイス間の効率的な通信とデータ相互作用を達成するために設計されています..
  • 特徴:データ送信遅延を削減し,リアルタイムとデータ処理の効率を向上させ,複数の異質なネットワークの収束と相互運用性をサポートします.
  • 適用:BMSでは,エネルギー貯蔵装置,インバーター,BMSなど,エッジデバイス間の低レイテンシー通信と協働制御が実現できます.エネルギー貯蔵システムの全体的な性能と信頼性を向上させる.

CAN FD

  • 定義:CAN FD (Flexible Data-rate) は,伝統的な CAN バスに基づく拡張プロトコルである.CANバスとの互換性を維持しながら,より高いデータ転送速度とより大きなデータフレーム長をサポートすることができます..
  • 特徴:データリンク層では,最大8Mbpsの弾性データ転送速度が導入され,データフレーム長さは変動し,最大64バイトのペイロードをサポートすることができる.
  • 適用:電気自動車,自動運転車,およびより高いデータ転送速度とリアルタイム要件を有する他の分野におけるBMSアプリケーションに適しています.複雑な運用条件下でバッテリーシステムの迅速なデータ収集と制御のニーズをより良く満たすことができる.

CCS (コンパクト通信サービス)

  • 定義:CCSは,組み込みシステムのために設計された効率的な通信サービスプロトコルです.
  • 特徴:シンプル,効率,信頼性の特徴があり,拡張・維持が容易なオブジェクト指向設計コンセプトを採用しています.
  • 適用:高級型電気自動車のBMSでは,BMSと車両制御ユニット間の高速かつ信頼性の高い通信を実現するために,CCSを使用し,車両の電力性能と安全性を向上させる.

パーソナライズされたプロトコル

  • 定義:特定のバッテリーシステムとアプリケーションシナリオに基づいて開発された専用通信プロトコル
  • 特徴:特定のニーズや機能を満たし,柔軟性や適応性が高く,実際のアプリケーションに応じて継続的に最適化およびアップグレードすることができます.
  • 適用:通信プロトコルに対する特殊要求がある電池アプリケーション,例えば航空宇宙,軍事およびその他の分野に適しています.革新的な機能や特殊機能を持つ電池システムも.

BMS通信インターフェースとプロトコルの開発傾向

  • 高いデータ転送速度と帯域幅:バッテリーシステムのスケールが 絶えず拡大し データ収集の精度も向上します通信インターフェースとプロトコルのデータ転送速度と帯域幅に対してより高い要求が提唱される将来のBMS通信技術は,バッテリーシステムのリアルタイムモニタリングと制御ニーズを満たすために,より高いデータレートとより大きな帯域幅をサポートする方向に発展します.
  • 干渉防止能力と信頼性が強化されるバッテリーシステムは通常複雑な電磁環境で動作し,通信インターフェースとプロトコルはより強力な反干渉能力と信頼性を持つ必要があります.先進的な信号調節技術を採用することで通信システムの反干渉性能と信頼性が向上します.厳しい環境でバッテリーシステムの安定した動作が保証されます.
  • 低電力消費とコスト:携帯電子機器や小型バッテリーエネルギー貯蔵システムでは,通信インターフェースとプロトコルの電力消費とコスト要求が高く,,低電力・低コストの通信技術と設計ソリューションを継続的に探求する.例えば,エネルギー収集技術の使用,通信プロトコルスタックの最適化など.BMSの通信電力消費とコストを削減する.
  • 互換性や相互運用性を向上させるバッテリーシステムの統合とネットワーク化により,異なるメーカーによるBMSデバイス間の通信互換性と相互運用性がますます重要になってきました. 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.
  • 新興技術との深い統合:BMS通信インターフェースとプロトコルは,人工知能,エッジコンピューティング,ビッグデータなどの他の新興技術と深く統合されます.よりスマートで効率的なバッテリー管理を実現するために例えば,通信プロトコルに人工知能アルゴリズムを導入することで,通信データの知的な分析と処理が実現できます.バッテリーシステムの故障診断と予測能力が向上できるエッジコンピューティング技術を使用して,一部のデータ処理と制御機能をネットワークのエッジに沈め,通信遅延を削減できます.リアルタイムと応答速度を向上させる.

概要

BMSの通信インターフェースとプロトコルは,バッテリー管理システムの不可欠な部分であり,バッテリーシステムの信頼性の高い動作を確保するために重要な役割を果たします.エネルギー利用効率の向上ケーブルから無線へ 伝統的なエネルギーから新興エネルギーへBMSにおける様々な通信インターフェースとプロトコルの適用は,さまざまなアプリケーションシナリオと技術開発ニーズに適応する多様性と柔軟性を示しています将来,技術の継続的な革新と進歩により,BMSの通信インターフェースとプロトコルは,より高い性能の方向に発展するでしょう.よりスマートで信頼性の高い方法新しいエネルギー産業の持続可能な発展を強く支援し,世界のエネルギー持続可能な発展を達成する手助けをします.