バッテリー システムはもはや絶縁された電源ユニットではありません。多くのアプリケーションでは、BMS はセルを保護し、電圧を監視する以上のことを行うことが期待されています。また、インバーター、充電器、モーターコントローラー、ディスプレイ、監視コントローラー、およびリモート監視プラットフォームと通信する必要もあります。このため、通信プロトコルの選択がバッテリー システム設計の重要な部分になっています。
バッテリー パックには適切な電圧、電流能力、保護ロジックが備わっていても、通信方法がシステムの他の部分と互換性がない場合、統合が失敗する可能性があります。 CAN ベースの EV パック、RS485 ベースのエネルギー貯蔵システム、および単純な UART 接続のバッテリー モジュールはすべて正常に動作する可能性がありますが、これらは同じ通信環境向けに設計されていません。
このガイドでは、CAN、RS485、およびその他の頻繁に使用されるインターフェイスを含む、バッテリー システムで最も一般的な BMS 通信プロトコル、それらの違い、使用される場所、選択する前に何を確認する必要があるかについて説明します。
BMS 通信プロトコルにより、バッテリー システムはステータス、アラーム、制御信号を他のデバイスと交換できます。
CAN と RS485 は、最新のバッテリー システムで最も一般的な通信インターフェイスの 1 つです。
CAN は、堅牢な通信が必要とされる EV、ESS、および高度な産業システムで広く使用されています。
RS485 は、エネルギー貯蔵、産業用制御、および監視環境で一般的です。
UART は、組み込みシステム、開発作業、およびより単純なバッテリー アプリケーションでよく使用されます。
Bluetooth はローカル監視には役立ちますが、多くのシステムにおける産業用通信の代替にはなりません。
物理インターフェイスのタイプだけでは互換性が保証されません。プロトコル マッピング、メッセージ構造、システム要件も重要です。
BMS はバッテリーの状態を内部的に監視するだけではありません。多くのシステムでは、バッテリーがより大きな電気システムの一部として正しく動作できるように、外部デバイスと情報を共有する必要もあります。
バッテリーが次のことを行う必要がある場合、通信が重要になります。
充電状態をレポートする
電圧と電流のデータを送信する
温度情報を共有する
アラームまたは障害状態のトリガー
充電と放電を許可またはブロックする
インバータやモータコントローラと連携
リモート診断またはシステム監視をサポート
正しい通信方法がなければ、バッテリー パックは電気的には動作しますが、システムの他の部分と適切に統合できない可能性があります。
| システムの | ニーズ コミュニケーションが重要な理由 |
|---|---|
| インバータの統合 | インバーターにはバッテリーステータスと保護信号が必要な場合があります |
| 充電器制御 | 充電ロジックはバッテリーのフィードバックに依存する場合があります |
| 車両システム制御 | モーターコントローラーと車両システムはバッテリーデータに依存しています |
| 遠隔監視 | 監視システムにはライブバッテリー情報が必要です |
| 故障診断 | アラームおよび警告データにアクセスできる必要があります |
| システムの最適化 | リアルタイムのバッテリーデータにより制御上の意思決定が向上します |
通信可能な BMS は、システムの複雑さに応じて広範囲のデータを送信する場合があります。
充電状態
パック電圧
パック電流
セル電圧データ
温度データ
充放電状態
警報条件
故障コード
保護イベントのステータス
残容量
バランス調整ステータス
より単純なバッテリ パックでは、これらの値の限られたサブセットのみが必要になる場合があります。 EV、ESS、産業用制御プラットフォームなどのより高度なシステムでは、通信をより詳細に行うことができます。
| データ型 | 一般的な用途 |
|---|---|
| 充電状態 | エネルギー推定とシステム制御 |
| 電圧 | 保護とパフォーマンスの監視 |
| 現在 | 負荷と充電の管理 |
| 温度 | 熱保護と安全性 |
| アラームステータス | 障害の処理と診断 |
| セルデータ | 高度なパック監視 |
| 制御権限 | 充放電調整 |
CAN (コントローラー エリア ネットワーク) は、先進的なバッテリー システムで最も広く使用されている通信方式の 1 つです。
特に次の場合によく見られます。
電気自動車
低速EV
エネルギー貯蔵システム
産業機器
外部制御ロジックを備えたスマートバッテリーパック
CAN は、電気的にノイズの多い環境でも堅牢な通信を行えるように設計されています。そのため、信頼性が重要なバッテリー システムにおいて強力な選択肢となります。
電気ノイズに強い
マルチデバイス通信に最適
車両および産業システムで広く使用されています
リアルタイムデータ交換の優れたサポート
スマートバッテリー統合で一般的に使用されます
シンプルなインターフェースよりも統合が複雑になる
物理的な接続だけでなく、プロトコルレベルの互換性が必要
システム設計で追加の構成作業が必要になる場合があります
| アプリケーション | CAN が適合する理由 |
|---|---|
| EV用バッテリーパック | 強力な通信信頼性とシステム連携 |
| ESSバッテリーラック | インバータとコントローラの共通統合 |
| 産業用電池パック | 堅牢なマルチデバイス通信に役立ちます |
| 先進モビリティシステム | リアルタイムのバッテリーデータ交換をサポート |
メッセージプロトコルの互換性
ボーレート
ピン配列
マスタースレーブまたはネットワーク構造
必要なデータポイント
コマンドと応答の期待
「CAN」というラベルの付いたバッテリ パックは、同様に CAN を使用するすべてのインバータ、充電器、またはコントローラと自動的に互換性があるわけではありません。メッセージ構造は依然として一致する必要があります。
RS485 は、バッテリー システム、特に産業およびエネルギー貯蔵環境におけるもう 1 つの非常に一般的な通信インターフェイスです。
実用的で信頼性が高く、配線距離と安定性が重要な構造化システム通信に適しているため、広く使用されています。
エネルギー貯蔵システム
産業用制御システム
バッテリーラック
監視システム
遠隔監視プラットフォーム
安定していて産業システムで広く使用されています
通信距離が長い場合に適しています
構造化されたマルチデバイス通信に適しています
ESS および監視アプリケーションで一般的
プロトコル層は依然として重要
互換性はハードウェアだけでは保証されません
通常、CAN ほど車両システムとの関連性は低い
| アプリケーション | RS485 が適合する理由 |
|---|---|
| ESSバッテリーシステム | インバータと監視の統合に共通 |
| 産業用電池の設置 | 構造化されたコミュニケーションの信頼性 |
| 通信バックアップシステム | 遠隔監視に便利 |
| ラックベースのバッテリー システム | 組織化された制御ネットワークでうまく機能する |
RS485経由で使用される通信プロトコル
アドレス指定方法
ボーレートとパリティの設定
配線レイアウト
デバイス通信階層
必要なレジスタまたはデータマッピング
バッテリー システムは RS485 を物理的にサポートしている場合がありますが、データ構造がシステム内の他の機器と一致しない場合は通信に失敗します。
UART は、組み込み電子機器、開発作業、内部モジュール通信、またはより単純なバッテリー システムでよく使用されます。
通常、大規模な産業ネットワークや車両ネットワークでは最初の選択肢ではありませんが、それでも多くの場合に役立ちます。
実装が簡単
組み込み制御環境で役立ちます
開発、テスト、およびモジュールの直接通信で一般的
ローカルデバイスレベルの統合に適しています
大規模な通信ネットワークにはあまり適さない
通常は距離とシステム構造に制限があります
CAN や RS485 よりもアプリケーション固有のことが多い
| アプリケーション | UART が適合する理由 |
|---|---|
| 開発とテスト | 直接アクセスしやすい |
| 内蔵バッテリーモジュール | ローカル通信に最適 |
| 内蔵バッテリーサブシステム | 小型電子機器に役立ちます |
| 基本的なバッテリー監視 | シンプルな制御アーキテクチャをサポート可能 |
UART は便利ですが、バッテリー システムを大規模な産業用ネットワーク、EV、または ESS ネットワークと統合する必要がある場合には、一般に推奨されるインターフェイスではありません。
Bluetooth は、アプリベースの監視やローカル ユーザー アクセスを提供するバッテリー システムで一般的です。これは、バッテリーの状態の確認、基本的なトラブルシューティング、またはローカル セットアップに役立ちます。
簡単なローカルアクセス
モバイルアプリに便利
RV、船舶、民生用バッテリーシステムに有用
ユーザー向けの監視に適しています
産業用制御には理想的ではない
限られた範囲
ミッションクリティカルな通信には必ずしも適しているとは限らない
通常、大規模システムではハードワイヤード制御インターフェースに次いで二次的です
| アプリケーション | Bluetooth が適合する理由 |
|---|---|
| RV バッテリー システム | 簡単なローカル監視 |
| 船舶用バッテリーパック | サービスチェックに便利 |
| 民生用バッテリー製品 | 利便性の向上 |
| 小型エネルギーシステム | 局所的な診断に適しています |
Bluetooth はモニタリング層として役立ちますが、完全な産業統合ソリューションと混同しないでください。
すべてのバッテリー システムに CAN、RS485、または UART が必要なわけではありません。一部のバッテリー パックは、アプリケーションに応じて、より単純な信号方式を使用します。
ドライ接点出力
リレー出力
デジタルアラーム信号
独自の通信リンク
一部のシステムでサポートされている物理インターフェイス上の Modbus
これらの方法は、バッテリーが障害を通知したり、充電器を有効にしたり、外部機器との基本的な統合を提供したりするだけの場合には十分です。
| 方法 | 一般的な使用法 |
|---|---|
| ドライコンタクト | 故障警報または簡易ステータス出力 |
| 中継信号 | 充放電イネーブル制御 |
| 独自のリンク | 製品固有のコミュニケーション |
| 基本的なデジタル信号 | 制限された制御または警告表示 |
適切なプロトコルは、バッテリー システム、システム内の他の機器、および必要な制御または可視性のレベルによって異なります。
単純なバッテリー パックでは、ローカル監視のみが必要な場合があります。スマート ESS バッテリーは、インバーターと継続的にデータを交換する必要がある場合があります。車両のバッテリーには、複数のコントローラーとの高速かつ信頼性の高い通信が必要な場合があります。
バッテリーと通信する必要があるデバイスは何ですか?
どのようなデータを交換する必要がありますか?
通信の信頼性はどの程度重要ですか?
システムはシンプルですか、ネットワーク化されていますか、それともマルチデバイスですか?
外部デバイスがすでに必要としているプロトコルは何ですか?
遠隔監視は必要ですか?
産業用または車両グレードの堅牢性が必要ですか?
| システムのタイプ | 最適と思われる |
|---|---|
| シンプルなバッテリーとアプリ監視 | Bluetooth またはシンプルなローカル インターフェイス |
| 内蔵バッテリーモジュール | UART または製品固有のリンク |
| ESSバッテリーパック | 統合に応じて RS485 または CAN |
| EV用バッテリーシステム | 多くの場合CAN |
| 産業用電池の設置 | 制御構造に応じて RS485 または CAN |
バッテリーがサポートできる内容だけでなく、システム全体の互換性に基づいて通信方法を選択してください。
バッテリー システムの通信の問題は、多くの場合、ハードウェアの障害ではなく、統合の前提条件に起因します。
バッテリーとインバーター間のプロトコルの不一致
ボーレートまたはパリティ設定が間違っています
配線またはピン割り当てが間違っている
互換性のないメッセージ構造
必須データフィールドが欠落しています
マルチデバイス ネットワークにおけるマスターとスレーブの混乱
異なるレジスタマッピングを想定しているソフトウェア
同じインターフェースが同じ通信動作を意味すると仮定する
| 問題 | 考えられる結果 |
|---|---|
| 間違ったボーレート | 通信なし |
| 間違ったピン配置 | 通信障害 |
| プロトコルの不一致 | 部分的または完全な非互換性 |
| データマッピングが欠落している | 不正なシステム動作 |
| 制御ロジックの不一致 | 充電または放電エラー |
特にESS、EV、産業用システムでは、バッテリーの選択を最終決定する前に統合の詳細を検討する必要があります。
通信は、マイナーなアドオン機能としてではなく、BMS 選択の一部として扱う必要があります。
BMS は次の点についてレビューする必要があります。
サポートされる通信インターフェース
サポートされているプロトコルの動作
データの可用性
アラームと障害のレポート
充電器、インバーター、コントローラー、またはディスプレイとの統合
関連する場合、ファームウェアの柔軟性
BMS の選択がまだ検討中の場合は、以下を読むことも役立ちます。 LiFePO4 バッテリー パックに適切な BMS を選択する方法.
バッテリー システムの通信方法を確認する前に、このチェックリストを使用してください。
バッテリーと通信する必要があるすべてのデバイスを特定する
必要な物理インターフェイスを確認する
必要なプロトコルの動作を確認する
ボーレートと通信設定を見直す
配線とコネクタの詳細を確認してください
どのバッテリー データを利用可能にする必要があるかを確認する
警報信号と制御信号が必要かどうかを確認する
統合がローカル、ネットワーク、またはリモートのいずれであるかを確認する
大規模な導入前に互換性を確認する
BMS 通信プロトコルは、最新のバッテリー システム統合の中核部分です。 CAN、RS485、UART、Bluetooth、およびより単純な信号方式はそれぞれ異なる目的を果たし、最適な選択はバッテリーがシステムの他の部分とどのように相互作用するかによって異なります。通信が良好なバッテリー パックは、より優れた監視、より信頼性の高い統合、より明確な障害処理、およびより強力な全体的なシステム制御をサポートできます。
最も重要な点は、インターフェイスの種類だけでは十分ではないということです。物理接続、プロトコル マッピング、メッセージ構造、データ要件、システム アーキテクチャはすべて調整する必要があります。 CAN または RS485 のラベルが付いたバッテリは、インバータ、充電器、モータ コントローラ、または監視プラットフォームの実際の通信の期待と一致する必要があります。
バッテリー通信要件を EV、ESS、または産業プロジェクトに適合させるためのサポートが必要な場合は、 当社のチームにお問い合わせください。 適切なバッテリー ソリューションの選択をお手伝いできるよう、お客様のシステム アーキテクチャ、インターフェイスのニーズ、アプリケーションの詳細について
CAN と RS485 はバッテリー システムで最も一般的な通信方法の 1 つですが、適切な選択はアプリケーションによって異なります。
いつもではありません。 CAN は EV および高度な制御システムで好まれることが多く、RS485 は ESS および産業環境で広く使用されています。
いいえ。デバイスは同じ物理インターフェイスを共有していても、異なるメッセージ形式やプロトコル構造を使用している場合があります。
RS485 は多くの場合、構造化された通信が必要なエネルギー貯蔵システム、産業用制御システム、およびリモート監視システムに適しています。
Bluetooth はローカル監視には便利ですが、通常、大規模システムにおける産業用または車両用の通信を完全に置き換えることはできません。
考えられる原因としては、プロトコルの不一致、不正なボー レート、互換性のないデータ マッピング、間違ったピンの割り当て、または制御ロジックの違いなどが挙げられます。
