CAN, RS485, UART, Bluetooth: di quale interfaccia di comunicazione ha realmente bisogno il tuo pacco batterie?

Perché la domanda "Il tuo BMS supporta il CAN?" è la domanda sbagliata in fase di approvvigionamento.

La maggior parte delle schede tecniche degli Smart BMS elenca i protocolli di comunicazione come una lista di controllo delle funzionalità: CAN, RS485, UART, Bluetooth, a volte anche di più. L'implicazione è rassicurante: più protocolli sono elencati, meglio è. Ma l'elenco non risponde alla domanda di acquisto.

Due unità BMS possono entrambe dichiarare il supporto CAN pur rimanendo incompatibili con lo stesso inverter, a causa delle diverse strutture dei messaggi. Lo stesso vale per i display NMEA 2000, i cruscotti RV-C e le piattaforme EMS (Energy Management System). Il supporto a livello di protocollo è il punto di partenza, non il punto di arrivo.

Questo articolo illustra il framework: cosa fa ciascun protocollo, dove si inserisce e come specificare la comunicazione nella fase di richiesta di preventivo (RFQ) in modo che "supporta" diventi "compatibile" — la differenza tra un progetto che si integra perfettamente e uno che incontra un problema di messa in servizio.

Cosa fanno effettivamente questi quattro protocolli in un pacco batterie

Riducendo all'essenziale l'aspetto relativo all'approvvigionamento, ecco cosa fa effettivamente ciascun protocollo all'interno di un pacco batterie:

Protocollo	Livello di comunicazione	Ruolo tipico	Dove vive
POTERE	Bus di rete (multidispositivo)	Integrazione in tempo reale di veicoli e sistemi industriali	Centraline di controllo per veicoli, macchinari industriali, reti di sistema (RV-C, NMEA 2000 e J1939 basati su CAN)
RS485	Bus seriale (multidispositivo, lunga distanza)	Monitoraggio host, gestione della flotta, SCADA	Sistemi di gestione della flotta, stazioni di monitoraggio, livelli di monitoraggio industriale
UART	seriale punto-punto	Cablaggio hardware sottostante	Si trova al di sotto di alcuni collegamenti seriali (ad esempio ricetrasmettitori RS485, moduli wireless); si tratta di una funzionalità hardware piuttosto che di una scelta dell'utente.
Bluetooth	wireless a corto raggio	Diagnostica e configurazione tramite app	Applicazioni mobili per proprietari o installatori per il monitoraggio individuale delle confezioni.

I protocolli non sono intercambiabili. CAN gestisce l'integrazione in tempo reale, RS485 il monitoraggio, UART il livello di cablaggio hardware e Bluetooth l'interfaccia utente. Il protocollo corretto dipende da ciò che il dispositivo a valle (inverter, cruscotto, sistema di gestione della flotta, app mobile) deve leggere.

La questione non è se un BMS supporti il ​​protocollo CAN. La questione è se supporti il ​​linguaggio previsto dall'inverter, dal controller, dal display o dalla rete.

CAN: il cavallo di battaglia per l'integrazione tra veicoli e industria.

CAN è il livello di protocollo in cui avviene la maggior parte dell'integrazione dei sistemi veicolari e industriali. Quando il controller di un carrello elevatore legge lo stato di carica della batteria in tempo reale, quando la rete del telaio di un camper coordina batteria e caricabatterie, quando un display nautico visualizza lo stato del motore e della batteria, il protocollo sottostante è quasi sempre CAN.

La sola dicitura "supporto CAN" fornisce poche informazioni sull'integrazione di un determinato BMS con un dispositivo specifico. Diversi ambiti hanno sviluppato standard basati su CAN — RV-C, NMEA 2000 e J1939 — ognuno con la propria struttura di messaggistica. Due unità BMS che supportano CAN possono avere implementazioni di messaggistica completamente diverse e risultare comunque incompatibili con lo stesso dispositivo.

Per l'integrazione basata su CAN, la domanda corretta nella richiesta di offerta non è se il BMS supporta CAN, ma quale implementazione dei messaggi fornisce e quali adattamenti offre il fornitore per i dispositivi specifici.

RS485: Lo standard per il monitoraggio host e le comunicazioni a lunga distanza

RS485 occupa un livello diverso. Mentre CAN eccelle nel coordinamento in tempo reale, RS485 gestisce cavi di lunghezza maggiore e il livello di monitoraggio al di sopra del controllo operativo: gestione della flotta con tracciamento di più pacchi batteria, piattaforme SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) e stazioni di monitoraggio host.

Un tipico schema industriale prevede l'utilizzo del protocollo CAN per l'integrazione in tempo reale e dell'RS485 per il livello di monitoraggio. Il controller del carrello elevatore comunica con il BMS tramite CAN; la gestione della flotta legge lo stato di salute dei pacchi tramite RS485. I due protocolli non sono in competizione, ma servono a livelli architetturali diversi.

Per quanto riguarda RS485, verificate che l'implementazione del BMS corrisponda alla vostra specifica piattaforma di monitoraggio, anziché considerare la dicitura "supporta RS485" come garanzia di compatibilità.

UART: Il livello hardware (meno scelta, più fondamento)

UART è un collegamento seriale punto-punto che si trova al di sotto di alcune connessioni di livello superiore: ad esempio, l'UART di un microcontrollore spesso gestisce un transceiver RS485 e i moduli wireless si connettono comunemente all'host tramite UART. Non è però il protocollo su cui si basa CAN: CAN utilizza un proprio controller e transceiver. Alcuni sensori e moduli si connettono direttamente tramite UART senza un ulteriore livello di protocollo. Nelle schede tecniche degli Smart BMS, UART appare in genere come una funzionalità hardware piuttosto che come un protocollo rivolto all'utente come CAN o RS485.

Alcune piattaforme BMS industriali offrono più canali UART per la diagnostica, la configurazione o l'integrazione delle periferiche, influenzando la pianificazione hardware più della scelta del protocollo.

Per quanto riguarda l'approvvigionamento: un BMS che elenca solo UART (senza protocolli di livello superiore) è progettato per il cablaggio diretto dei dispositivi, non per l'integrazione di rete. La sola UART potrebbe non essere sufficiente quando le apparecchiature a valle (inverter, controller, display, gestione della flotta) richiedono la comunicazione CAN o RS485. Verificare i requisiti del proprio piano di integrazione.

Bluetooth: quando il monitoraggio tramite app è davvero importante

Il Bluetooth opera a un livello diverso. Mentre CAN e RS485 collegano il BMS ad altri dispositivi di sistema, il Bluetooth in genere collega il BMS a un'app mobile per l'utente finale o l'installatore, consentendo il monitoraggio dello stato di carica, la configurazione e la diagnostica dei guasti sui singoli pacchi batteria.

Il Bluetooth è più utile laddove l'interazione diretta dell'utente o dell'installatore con il pacco batterie è parte integrante del caso d'uso: aggiornamenti al litio aftermarket, messa in servizio da parte dell'installatore, prodotti per la vendita al dettaglio. Per la produzione di pacchi batterie chiusi OEM, dove il monitoraggio avviene tramite la rete di sistema, il Bluetooth spesso aggiunge costi senza apportare alcun valore aggiunto.

La questione relativa all'approvvigionamento è se il modello di distribuzione e assistenza preveda l'interazione diretta del pacco tramite app. In caso contrario, il Bluetooth è una delle funzionalità più facili da escludere.

Quadro decisionale inter-scenario: quale protocollo per quale applicazione

Diversi scenari applicativi comportano diversi requisiti di protocollo. Analizziamo i principali scenari DALY, dal più complesso al meno complesso in termini di integrazione:

Carrelli elevatori e veicoli industriali

Il protocollo CAN è in genere essenziale per l'integrazione tra veicolo e controller; il protocollo RS485 è standard laddove il sistema host di gestione della flotta monitora lo stato di salute dei pacchi batteria; il Bluetooth viene generalmente utilizzato per la diagnostica individuale. Per ulteriori informazioni, consultare il nostro articolo sulla selezione dei sistemi BMS per carrelli elevatori.

Veicoli ricreazionali (RV-C)

RV-C è lo standard basato su CAN per le reti dei camper. Il BMS comunica con il cruscotto, il caricabatterie, l'inverter e i controller del telaio tramite questo bus condiviso. L'adattamento del PGN (Parameter Group Number) specifico del progetto è importante quanto il supporto RV-C stesso. Per ulteriori informazioni, consultare il nostro articolo sulla selezione del BMS per camper.

Settore marittimo (NMEA 2000)

NMEA 2000 è il bus marino basato su CAN che collega batterie, caricabatterie, display e reti del motore. Sia l'avviamento del motore che la gestione dei sistemi di bordo si integrano sulla stessa rete, con adattamenti a livello di progetto per i display marini specifici. Per maggiori informazioni, consultare il nostro articolo sulla selezione dei BMS marini.

Sistemi di accumulo idrico

Il protocollo CAN gestisce la comunicazione in tempo reale tra BMS e inverter; il protocollo RS485 gestisce l'integrazione con sistemi di gestione energetica (EMS) o SCADA. La compatibilità del protocollo dell'inverter è solitamente il fattore determinante. Per una guida più approfondita sui sistemi di accumulo di energia (ESS), consultare il nostro articolo sulla comunicazione BMS per l'accumulo di energia solare.

Motocicletta elettrica e veicolo leggero

La sola tecnologia Bluetooth è comune per i pacchi batteria al litio destinati al mercato al dettaglio e aftermarket, dove il monitoraggio diretto tramite app è la modalità d'uso principale. La produzione di pacchi batteria chiusi per OEM, destinati alle flotte di veicoli a due ruote, può prevedere l'aggiunta del protocollo CAN per l'integrazione con il veicolo. I requisiti del protocollo aumentano con la profondità dell'integrazione del sistema.

Economia delle specifiche: dove investire e dove non esagerare con le specifiche

La scelta del protocollo ha una sua economia. Se i protocolli sono troppo pochi, il BMS non si integrerà; se sono troppi, il sovrapprezzo compenserà le funzionalità non utilizzate.

Dove investire:

• Adattamento a livello di protocollo per i dispositivi downstream specifici del tuo progetto— non supporta protocolli generici.
• Un'implementazione CAN compatibile con il controller, l'inverter o la rete di sistema.il tuo progetto lo utilizza effettivamente.
• Verifica in fase di progetto che il BMS utilizzi il dialetto di messaggistica previsto dai dispositivi, prima della messa in servizio.

Dove è meglio non esagerare con le specifiche:

• Protocolli a cui i dispositivi a valle non si connettono— pagare per CAN, RS485 e Bluetooth quando se ne utilizza solo uno significa pagare un costo senza ottenere alcun beneficio.
• Bluetooth nella produzione OEM a pacchetto chiusodove il pacchetto non è esposto alle app mobili degli utenti finali o degli installatori.
• Profondità del protocollo superiore a quanto richiesto dall'attuale architettura di sistema— Le affermazioni generiche del tipo "tutti i protocolli supportati" spesso indicano una strategia di marketing piuttosto che una reale integrazione.

La risposta corretta è far corrispondere le specifiche del protocollo al piano di integrazione effettivo. Il fornitore ideale è quello che collabora con voi per l'adattamento a livello di dispositivo.

Approccio di adattamento del protocollo e della portata del sistema BMS intelligente DALY

Le linee DALY Smart BMS coprono le combinazioni di protocolli richieste dai principali scenari applicativi:

Linea di prodotti	Protocolli disponibili	Approccio di adattamento
Sistema di gestione degli edifici intelligente (Smart BMS)	CAN, RS485, UART, Bluetooth	Pacchetto standard del protocollo Smart BMS; personalizzazione a livello di progetto per dispositivi downstream specifici
Bilanciamento attivo del BMS	CAN, RS485, UART, Bluetooth	Stesso pacchetto di protocolli standard; personalizzazione a livello di progetto per dispositivi downstream specifici
Sistema di gestione dell'archiviazione domestica	CAN, RS485, UART, Bluetooth	Adattamento dei protocolli per inverter e sistemi di gestione energetica (EMS) disponibile su base progettuale.
BMS ad alta corrente	CAN, RS485, UART ×3	Tre canali UART per diagnostica, configurazione e integrazione delle periferiche; adattamento CAN per progetto
RV BMS	CAN, RS485, UART, Bluetooth	Supporta RV-C, con possibilità di personalizzazione PGN specifica per il progetto.

Settore marittimo (NMEA 2000):Le linee Smart BMS e Active Balancing BMS svolgono entrambe le funzioni di avviamento del motore e di gestione del banco di servizio, con supporto NMEA 2000 fornito tramite personalizzazione del protocollo a livello di progetto.

DALY tratta il supporto del protocollo e l'adattamento del protocollo come due aspetti distinti: la scheda tecnica elenca i protocolli supportati da ciascun BMS; il livello di ingegneria del progetto si occupa dell'adattamento della struttura dei messaggi per i dispositivi specifici a cui si connette la build.

Per i progetti OEM e di integrazione, è opportuno specificare i dispositivi a valle che necessitano di leggere la batteria durante la discussione tecnica preliminare alla richiesta di offerta, anziché basarsi su affermazioni generiche presenti nelle schede tecniche.

→ La gamma DALY Smart BMS copre il pacchetto di protocolli standard:https://www.dalybms.com/smart-bms/

→ Gamma di BMS DALY ad alta corrente per applicazioni su veicoli industriali:https://www.dalybms.com/high-current-bms-products/

Domande frequenti

Q1Se la scheda tecnica di un BMS elenca CAN, RS485, UART e Bluetooth, il mio progetto necessita di tutti e quattro?

No. La scheda tecnica elenca i protocolli supportati dal BMS; sono i requisiti di progetto a determinare quali protocolli vengono effettivamente utilizzati. Acquistare protocolli che non vengono utilizzati comporta costi aggiuntivi. Il contrario è ancora più rischioso: la mancanza dei protocolli previsti dai dispositivi a valle crea problemi di integrazione in fase di messa in servizio. Specificare i protocolli in base ai dispositivi con cui il BMS deve comunicare.

Q2Qual è la differenza tra "supporta CAN" e "compatibile con il mio inverter"?

Il supporto CAN indica che il BMS utilizza il protocollo CAN. La compatibilità con il vostro specifico inverter richiede la presenza della struttura del messaggio (PGN, ID messaggio, layout dati) prevista dall'inverter stesso. Due unità BMS che supportano CAN possono risultare incompatibili con lo stesso inverter se le implementazioni dei messaggi differiscono. Verificate la compatibilità a livello di messaggio già in fase di progetto, non solo il supporto del protocollo.

Q3Ho bisogno del Bluetooth su un pacco batterie commerciale OEM?

Dipende dal fatto che l'utente finale o l'installatore debbano interagire direttamente con il pacco batterie. Per la produzione OEM di pacchi batterie chiusi, dove il monitoraggio avviene tramite la rete di sistema, il Bluetooth spesso non aggiunge valore. Per i pacchi batterie destinati al mercato aftermarket, alla vendita al dettaglio o che possono essere riparati dall'installatore, il Bluetooth è più spesso giustificato.

Q4Perché UART viene elencato insieme a CAN e RS485 se si tratta più che altro di un'infrastruttura hardware?

UART è il livello di cablaggio seriale sottostante utilizzato da alcuni sensori e moduli per trasmettere dati. Nella scelta, la differenza rispetto a CAN o RS485 è minore, ma il numero di canali è importante per la pianificazione hardware. Un BMS basato esclusivamente su UART potrebbe non essere sufficiente se le apparecchiature a valle richiedono CAN o RS485; verificare i requisiti del proprio piano di integrazione.

Q5Come posso specificare i requisiti di comunicazione nella fase di richiesta di offerta (RFQ)?

Elenca i dispositivi a valle che devono leggere la batteria (inverter, controller, display, gestione della flotta, EMS, app mobile) e il protocollo richiesto da ciascuno. Chiedi al fornitore di confermare l'adattamento a livello di messaggio per ogni dispositivo, non solo il supporto generico del protocollo. In questo modo la conversazione si sposta da "supportate il CAN?" a "potete adattare la vostra implementazione CAN al mio specifico inverter e controller?".

Informazioni su DALY

DALY progetta e produce sistemi di gestione delle batterie al litio per OEM, produttori di pacchi batteria e integratori in oltre 130 paesi, con varianti Smart BMS che supportano CAN, RS485, UART e Bluetooth per applicazioni mobili, industriali e di accumulo di energia. Fondata nel 2015, DALY opera secondo i sistemi ISO 9001 / ISO 14001 con conformità CE e RoHS; la linea di prodotti per l'accumulo di energia è certificata UL Recognized Component (non ha ottenuto la certificazione completa del sistema UL). Rapporti di prova e documentazione tecnica sono disponibili su richiesta, in modo che i clienti che desiderano ottenere la certificazione del proprio prodotto abbiano a disposizione il materiale di supporto necessario.

Specificare la comunicazione BMS per il tuo progetto?

Se ti trovi nella fase di configurazione di un progetto relativo alle batterie, il team di ingegneri DALY lavora sulla base del tuo elenco di dispositivi, dei requisiti di protocollo e dell'adattamento a livello di messaggio, anziché su una lista di controllo generica dei protocolli.

• Condividi la tipologia del tuo progetto, i dispositivi a valle che devono leggere la batteria, i modelli specifici di inverter/controller/display e i requisiti della piattaforma di monitoraggio.
• Comunicaci l'elenco dei tuoi dispositivi e ti consiglieremo la configurazione Smart BMS e l'approccio di adattamento del protocollo più adatti.
• E-mail: dalybms@dalyelec.com

Pagina del prodotto Smart BMS:https://www.dalybms.com/smart-bms/