El beneficio de un cargador con comunicación CAN
CAN es un protocolo de red abierto que permite la comunicación entre diferentes dispositivos en la misma red o en una red separada. Se utiliza para vehículos, equipos eléctricos y más.
Los cargadores de batería se pueden integrar con el bus CAN para comunicarse con el sistema de gestión de la batería, que supervisa el voltaje y la temperatura de la batería y controla el proceso de carga.
Carga de batería de litio
Las baterías de litio son cada vez más populares en una variedad de aplicaciones, incluidos los vehículos eléctricos y otra maquinaria industrial. Ofrecen una serie de beneficios, que incluyen tamaño pequeño, peso ligero, rendimiento a alta temperatura y alta tasa de recarga.
Los cargadores con comunicación CAN permiten el monitoreo y control en tiempo real del rendimiento de la batería, menor complejidad de cableado, uso eficiente de los recursos, mayor seguridad y escalabilidad. También reducen el riesgo de accidentes o incendios provocados por el mal funcionamiento de las baterías.
Un cargador con comunicación CAN puede ser controlado por el BMS, que es un sistema de administración de batería central (BMS) en el vehículo que administra todas las funciones eléctricas del automóvil. Luego, el BMS puede usar la comunicación CAN para enviar comandos al cargador para regular la carga, la descarga y la temperatura.
Luego, el BMS utilizará la comunicación CAN para actualizar el algoritmo de carga y el software del cargador, asegurando que la batería se cargue a su nivel más alto de eficiencia. También puede proporcionar a los operadores de flotas datos telemáticos, brindándoles información sobre el estado de la batería y permitiéndoles realizar reparaciones de campo de forma remota.
Dado que la celda de litio es más compleja que otros tipos de baterías, es importante utilizar un cargador especializado que pueda hacer frente a sus desafíos únicos. El uso de un cargador que no tenga las funciones necesarias puede provocar daños en la batería y pérdida de eficiencia.
Además, el voltaje y la corriente utilizados para cargar las celdas de litio pueden ser diferentes a los de una batería de plomo-ácido. El voltaje de la batería puede llegar a ser demasiado alto, provocando una combustión química y daños en la celda o incluso en todo el paquete de baterías. Por eso es esencial utilizar un cargador profesional aprobado con el voltaje y la corriente adecuados para su aplicación.
La protección contra sobretemperatura es otra característica importante para un cargador que puede manejar baterías de litio. Esto es especialmente importante para aplicaciones que requieren una gran cantidad de ciclos de recarga, como una bicicleta eléctrica o un portabicicletas automático, que pueden ser propensos a la fuga térmica.
Para evitar esto, el cargador debe poder cortar la carga tan pronto como alcance un estado de carga completa, lo que se puede hacer rápidamente apagando la fuente de alimentación y luego cortando la corriente. Esta es la clave para proteger la batería de litio de la sobrecarga y garantizar que no se convierta en un peligro de incendio.
Sistemas de gestión de baterías (BMS)
Un cargador con comunicación CAN es una gran adición a un BMS. Puede comunicarse con una estación de carga y ayudar a controlar el estado de la batería, incluida su corriente, voltaje y temperatura. Estos datos se pueden usar para ayudar a determinar si un paquete de baterías está en buen estado o si necesita reparación.
Una red de bus CAN también es útil para almacenar datos recopilados durante las pruebas. Esto le brinda la capacidad de revisar, almacenar y comparar los resultados de su equipo de prueba con los resultados de su sistema de administración de baterías. CAN también es compatible con una variedad de tipos de baterías, por lo que es una excelente opción para muchas aplicaciones diferentes.
Protección celular
La primera característica importante de un sistema de gestión de baterías es la protección de celdas, que evita que la batería funcione más allá de sus límites de diseño. Esto incluye proteger la batería contra sobrecargas, condiciones de temperatura excesiva y otros factores que pueden dañar la batería.
Otra característica importante de un BMS es el control de carga, que ayuda a proteger una batería para que no se sobrecargue o se descargue por debajo de los límites diseñados. El BMS puede reducir automáticamente la tasa de carga a medida que se acerca a estos límites y puede cancelar la carga si alcanza el límite.
Para vehículos eléctricos o HEV, el BMS también debe ser muy preciso al calcular la autonomía restante de una batería, que se basa en el estado de carga (SOC) de la batería, su consumo de energía y cuánto tiempo se ha utilizado la batería en el pasado. Usando esta información, el BMS puede determinar cuántas millas debería poder viajar antes de que se requiera una recarga.
Gestión térmica
Una batería de iones de litio es sensible a la temperatura, especialmente cuando se trata de una carga. La temperatura puede causar efectos en la memoria y una pérdida significativa de capacidad, por lo que un sistema de administración de la batería debe ser capaz de garantizar que la batería se cargue solo cuando se encuentra en el rango de temperatura Goldilocks para un rendimiento óptimo durante el uso operativo.
En algunos casos, un BMS también puede activar calentadores en línea externos y encender placas de calentador residentes para elevar la temperatura de una batería antes de que comience la carga. Estas funciones son especialmente útiles en los casos en que los paquetes de baterías se incorporan a un vehículo, como un vehículo eléctrico o un helicóptero.
Carga de batería inteligente
Cuando un vehículo eléctrico (EV) se conecta a un punto de carga inteligente, el cargador envía información automáticamente a una plataforma basada en la nube. Estos datos se utilizan para optimizar cómo se carga un EV y para monitorear el uso de energía en el sitio de carga.
La comunicación entre la batería y el cargador se realiza mediante un protocolo de comunicación estándar conocido como System Management Bus (SMBus). El SMBus es un esfuerzo concertado de muchos fabricantes para acordar un protocolo de comunicaciones y un conjunto de datos que se pueden usar en cualquier cargador EV.
Estos protocolos de comunicación permiten que el cargador adapte su perfil de carga a varios tipos de baterías en función de su química, voltaje y capacidad específicos. Algunos perfiles de carga están diseñados para optimizar el rendimiento de la batería, mientras que otros se crean para garantizar que la batería permanezca en el estado de carga más seguro y confiable posible.
La mayoría de los cargadores inteligentes también utilizan una combinación de sistemas de corte para evitar la sobrecarga. Por lo general, un cargador de batería inteligente carga rápidamente una batería hasta el 85 por ciento de su capacidad máxima en menos de una hora. Luego, cambia a carga lenta para mantener el estado de carga de la batería.
Esto puede ayudar a prolongar la vida útil de la batería al garantizar que nunca se sobrecargue. También puede ayudarlo a evitar sobrepasar su límite de energía, lo que puede resultar en una factura adicional de su proveedor de electricidad.
Otra característica importante de un cargador de batería inteligente es Power Boost, que evita que exceda la capacidad máxima de energía de su hogar. Al equilibrar dinámicamente la carga entre el cargador y otros dispositivos en su hogar, Power Boost lo ayuda a evitar estos costos adicionales.
A medida que las propias baterías se vuelven más inteligentes, pueden comenzar a comunicarse con los cargadores a través de sus BMS (Sistemas de gestión de baterías). Estos BMS pueden proporcionar a la batería parámetros de carga específicos comunicándose a través del control remoto CAN.
Estos mensajes se pueden enviar al cargador para cambiar los parámetros de carga si la temperatura de la batería sube demasiado o si está llegando a una etapa crítica del proceso de carga. Estos mensajes de control remoto CAN también se pueden usar para notificar al cargador sobre otros atributos importantes de la batería, como las fluctuaciones de voltaje de celda a celda.
Integración
CAN es un protocolo de comunicación abierto que permite que una variedad de dispositivos electrónicos se comuniquen entre sí. CAN se utiliza en muchas industrias, incluidas la automotriz, la fabricación y la automatización de edificios. Tiene múltiples beneficios sobre las señales analógicas tradicionales, como velocidad, facilidad de integración y bajo costo.
A diferencia de los estándares de cableado más antiguos, CAN utiliza un sistema de comunicación de dos cables, lo que reduce en gran medida la cantidad de cable necesaria para la comunicación. Esto también ayuda a garantizar la integridad del proceso de transmisión de datos y reduce el riesgo de interferencia de fuentes externas.
El estándar CAN tiene varias características que lo hacen ideal para aplicaciones de seguridad como vehículos. Éstas incluyen:
Tolerancia a fallas: todos los nodos CAN tienen sus propios contadores de errores, que detectan errores en la transmisión de datos y apagan automáticamente el dispositivo cuando se detecta uno. Esto evita que un solo mal funcionamiento se propague por todo el sistema y provoque que deje de funcionar por completo.
Esto se hace mediante el envío de un mensaje de indicador de error especial. Una vez que se ha detectado el error, los nodos CAN destruirán los datos ofensivos para evitar una mayor transmisión.
Detección de errores: CAN dispone de 5 mecanismos para detectar errores en el proceso de transmisión de datos. Estos incluyen relleno de bits, monitoreo de bits, verificación de tramas, verificación de reconocimiento y verificación de redundancia cíclica.
Otra característica importante de CAN es su capacidad para eliminar el ruido de alta frecuencia no deseado de las líneas de bus mediante una técnica de terminación que lo filtra con un capacitor entre dos resistencias de terminación. Esta técnica se usa típicamente en aplicaciones con cables largos y mejora la compatibilidad electromagnética de la red.
CAN es escalable y tiene el potencial de convertirse en una amplia gama de aplicaciones. Su velocidad, facilidad de integración y bajo costo lo han convertido en una opción popular para entornos de fabricación y automatización de edificios.
Sin embargo, CAN no está exento de inconvenientes. Su ancho de banda y rango limitados, integración compleja, vulnerabilidades de seguridad y problemas de compatibilidad pueden plantear desafíos en algunas situaciones. Estos problemas se pueden abordar con versiones más recientes del protocolo CAN y un diseño de red y medidas de seguridad adecuados.