BMS CAN - introducción general y aplicación en vehículos eléctricos

Qué es un CAN

CAN, es decir, Controller Area Network, se refiere al bus de red de área de controlador. Basándose en la fiabilidad y el rendimiento en tiempo real del bus CAN/485 en la comunicación de datos, normalmente el BMS se comunica con otros módulos de control como el controlador del vehículo (VCU) a través del bus CAN.

Sin embargo, debido al gran número de nodos del BMS del pack de baterías, la topología de la red CAN del BMS es relativamente compleja, lo que puede provocar fácilmente fallos de comunicación en todo el sistema, viéndose afectados la monitorización en tiempo real de la batería, las estadísticas de estado, el diagnóstico en línea y la alerta temprana, la carga y descarga y el control de precarga por parte del BMS, etc.

La interconexión de los paquetes de baterías y la diafonía, como los inversores, provocarán grandes interferencias de señal en el bus CAN del BMS. Cuando hay demasiados nodos de carga en el pack de baterías, también se producirá una congestión de la comunicación. Para garantizar la calidad de la comunicación, suele ser necesario añadir un dispositivo de aislamiento entre el transceptor CAN del BMS y el microcontrolador.

BMS para vehículos eléctricos

Como componente electrónico para la supervisión en tiempo real, el equilibrado automático y la carga y descarga inteligentes, el BMS desempeña funciones importantes como controlar la carga y la descarga, garantizar la seguridad, prolongar la vida útil y calcular la energía restante. Es un componente indispensable e importante en las baterías de potencia y los paquetes de baterías de almacenamiento de energía.

A través de una serie de controles, el funcionamiento normal del soluciones de almacenamiento de energía está garantizada. El BMS supervisa y controla el proceso de carga y descarga de la batería mediante la recopilación y el cálculo de parámetros como la corriente, la tensión, la temperatura y el SOC, y analiza el estado de la batería, con el fin de proteger la seguridad de la batería y mejorar su rendimiento general.

Hoy en día, con el desarrollo de la tecnología de almacenamiento de energía, el desarrollo de BMS también ha entrado en nuevos campos. Normalmente, el sistema BMS se compone principalmente de tres partes: El controlador BMS, el pack de baterías y la unidad de gestión BDU.

La topología del hardware BMS se divide principalmente en centralizada y distribuida:

Topología centralizada: Conecte todos los componentes eléctricos de adquisición al controlador maestro y transmita la tensión, la corriente y la temperatura al controlador maestro. La interacción de la información entre el módulo de adquisición y el módulo de control maestro se realiza directamente en la placa de circuito. El diseño del circuito es relativamente sencillo, y la seguridad y estabilidad del BMS es baja, lo que lo hace susceptible a las interferencias.

Topología distribuida: Contiene un controlador maestro y un controlador esclavo. Un módulo de batería está equipado con un controlador esclavo. El controlador maestro sólo está conectado al mazo de cables de comunicación.

Los accesorios del módulo de baterías que recogen la temperatura y el voltaje están a cargo del controlador esclavo, y finalmente transmiten las señales recogidas al módulo de control principal a través del bus CAN BMS, con una alta utilización de canales y una configuración flexible.

Un extremo del BMS de la batería de alimentación del vehículo está conectado a la batería, y el otro extremo está conectado al controlador del vehículo y al sistema electrónico, y se comunica con el controlador principal del vehículo, el controlador del motor, el sistema de control de energía y el sistema de visualización del vehículo en tiempo real a través de la interfaz de bus CAN del BMS.

En comparación con las baterías de consumo y las baterías de almacenamiento de energía, las baterías de potencia necesitan trabajar en entornos de altas temperaturas y vibraciones, y suelen ser baterías modulares. Un conjunto tiene múltiples celdas, y necesita lidiar con celdas, colisiones, BMS CAN, bombas de agua, batería de alto voltajey el aislamiento, por lo que los requisitos de fiabilidad y estabilidad son mayores.

Ventajas de BMS CAN

BMS CAN es un bus de comunicación en serie. El bus BMS CAN permite una comunicación robusta y flexible en entornos de aplicación difíciles o con graves interferencias en las baterías.

● El bus CAN BMS utiliza señales diferenciales, por lo que tiene una gran capacidad antirruido. BMS CAN bus se utiliza principalmente en campos industriales y de automoción. También es ampliamente utilizado en electrónica de consumo y campos comerciales.

● El bus CAN BMS define la capa de enlace de datos y la capa física en el modelo OSI, proporcionando la solución de red subyacente para la comunicación de alta velocidad en el automóvil.

● Uno de los propósitos del desarrollo del bus CAN BMS es minimizar la cantidad de cableado. En la práctica, el bus CAN BMS puede utilizar par trenzado para transmitir datos en serie.

● El bus CAN BMS utiliza múltiples buses principales, en otras palabras, los nodos en el bus CAN BMS no se dividen en el host y el esclavo. Cualquier nodo BMS PUEDE enviar activamente mensajes a otros nodos en el bus CAN en cualquier momento.

● El bus CAN de BMS es un protocolo CSMA/CD. Por lo tanto, cada nodo en el bus puede detectar si se ha producido un conflicto. Si se produce un conflicto, esperará un tiempo determinado antes de intentar reenviar el mensaje. La detección de conflictos se consigue mediante un arbitraje de prioridades basado en los identificadores de los mensajes.

Basándose en la función de comunicación del bus CAN del BMS, el sistema de gestión de baterías puede gestionar y supervisar mejor la función de cada unidad de batería del pack de baterías. El BMS CAN emite datos en tiempo real a través del enlace de hardware del bus CAN para que otros dispositivos del coche o dispositivos externos los reciban y utilicen.

El papel del CAN en el BMS de los vehículos eléctricos

En un vehículo eléctrico, hay muchos módulos funcionales que trabajan juntos para que el vehículo funcione correctamente. Algunos de estos módulos funcionales trabajan de forma independiente y otros lo hacen conjuntamente con otros módulos funcionales del vehículo. Y todos los módulos funcionales tienen funciones de comunicación.

Es necesario garantizar la comunicación normal y la transmisión de datos entre cada módulo de función del vehículo eléctrico, porque de esta manera se puede lograr el mejor estado de funcionamiento de cada módulo de función, y la gestión y supervisión adecuadas de cada módulo de función del vehículo.

En los vehículos eléctricos, tanto el módulo OBD (Onboard Diagnostis) como la Unidad de Control Electroni (ECU) utilizan el bus CAN para transmitir datos. Como uno de los tres sistemas principales de los vehículos eléctricos, el BMS también utiliza el bus CAN para completar la transmisión de datos en tiempo real y comandos de control.

La red BMS CAN se aplica a la máquina de carga de vehículos eléctricos, principalmente de acuerdo con el principio de funcionamiento de la máquina de carga y combinado con las características de funcionamiento del bus BMS CAN, para desarrollar un diagrama de flujo de trabajo adecuado basado en la comunicación del bus BMS CAN.

1. En el cargador de batería, la red de comunicación (CAN1) entre el controlador principal y el sistema de gestión de la batería: se utiliza principalmente para realizar el intercambio de datos entre el cargador y el sistema de gestión de la batería del vehículo, y proporcionar información sobre los parámetros para la carga de la batería de potencia.

2. La red de comunicación entre el controlador principal del cargador y el sistema de monitorización de carga (CAN2) : para realizar las funciones de adquisición de datos en tiempo real, monitorización y control del centro de monitorización y el cargador, para captar el estado de funcionamiento del cargador a través del centro de monitorización en tiempo real, y para obtener indirectamente la información de la batería a través del cargador.

3. La red de comunicación entre el controlador principal del cargador y el módulo de potencia (CAN3) : logra el intercambio de datos entre el controlador principal del cargador y el módulo de potencia independiente, y realiza el esquema de reparto de corriente de software basado en el bus CAN BMS, en el que los módulos de potencia se utilizan como módulos de trabajo y varios módulos de potencia se utilizan como módulos de potencia de reserva.

En resumen, el bus CAN BMS es una parte importante de los vehículos modernos, especialmente los eléctricos. Debido a que hay más módulos electrónicos en los vehículos eléctricos, necesitan comunicarse constantemente entre sí para lograr un rendimiento óptimo. Es necesario utilizar el sistema BMS basado en bus CAN para monitorizar el estado de funcionamiento del pack de baterías de los vehículos eléctricos en tiempo real.