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Ixxat-CAN总线案例--汽车电池的第二次生命

发布时间:2023-03-29

汽车电池能做什么

近年来,电动汽车行业飞速发展,作为电车中最“重”要的部件--蓄电池您又了解多少呢?

汽车电池作为电动汽车(EV)的动力来源,消费者最关注的指标就是电池的续航,大部分的电车在使用一两年后,不少车主都会反馈电池容量小了,以前能大胆的开高速现在却需要经常注意续航问题,事实上这大都是我们主观上的焦虑。从设计的角度出发,电动汽车电池在其充电容量(电动汽车的续航里程)降低之前,可在车载车辆上使用约10年。10年后蓄电池对于电动汽车而言达到了它的寿命尽头--可能原本可以续航600公里的电池只能续航不到500公里了,已经不能满足部分车主的需求。

但是一个过寿的汽车电池除了容量减少,其他方面性能并没有显著下降,那么一个汽车电池的容量大概是多少呢?

上图是手工耿在1月新发布的视频中用汽车电池改装的一个“充电宝”,大约是2700万毫安时,相当于900个大容量的充电宝。不难算出,即使是续航大大降低的汽车电池也有着客观的容量,如果就这样直接废弃了将会是莫大的资源浪费。像手工耿这样为家庭做一个电力的储备何尝不是一种环保措施呢?当然耿哥做的产品被称为“无用良品”,不具备太大实用价值。那么,如果有一个成熟的方案可以将这些废弃电池利用起来,利用它们来进行能源储备,这不仅可以大大节约电车厂商的成本,也可以为其他行业提供价格低廉的蓄电池。

电力行业的福音

Connected Energy开发的E-STOR系统是一个高科技循环经济能源系统。它通过赋予电动汽车电池第二次生命,杜绝了报废浪费,可以最大限度地利用了它们的内在价值。

这些电池将首先用于欧洲国家的电力系统,因为欧洲国家大都没有核电站,也没有大型的水电站,他们往往通过不稳定的风电和太阳能来进行电力输送,这就需要大量的蓄电池来储存能源。而Connected Energy开发的E-STOR电池储能系统,使数千个电池能够聚集、控制和重复使用。

2030年,将有100万吨电动汽车电池实现可重复使用,到2035年,全球对固定能源存储的需求将完全由二次电池来满足。它的技术已经在英国、比利时、德国和荷兰得到验证,并得以商业化、规模化和安装。目前运行的最大系统为1.2兆瓦,但这一数字将在2022年被超过,届时将有几个兆瓦级的项目上线。

HMS Networks Ixxat品牌已被Connected Energy选定为通信解决方案合作伙伴,将在一些重大的、创新的绿色能源项目中发挥作用。HMS通过Ixxat系列产品CANbridgeNT420组建了二次生命电池的智能网络(Networking of Battery Management Systems),为E-STOR系统中电池数据的采集提供硬件基础。


二次生命电池的智能网络的组建

Connected EnergyJonny CogmanIxxat CANbridge NT 420的作用做了如下解读:在我们的E-STOR系统中的每一个电池,我们都保留了OEM电池管理系统(BMSs)。这意味着我们可以在需要的时候与每个电池进行通信,并且配合BMSs共同创建系统整体控制系统的底层。为此,对于我们来说,尽可能多的CAN通道用于通信是至关重要的,利用现有的BMSs,给它们第二次利用,最大化E-STOR品牌的‘绿色’概念。”

不同BMS单元的组网并与EMS对接


BMSs使用CAN(控制器区域网络)总线来发送和接收控制信号,可以看出其起源于汽车行业。CAN最初是为车辆应用而开发的,它允许许多微型程序传感器安装在现代汽车和其他车辆上,实现在没有主机的情况下相互通信。

当然,它也成为其他非汽车应用的热门选择,包括通用自动化、电动义肢、运动自行车上的电子齿轮更换,以及电动汽车充电站等新兴领域。

CAN总线是一个串行的、基于消息的协议。这意味着每个BMS的信号都是沿着相同的线路发送的,故称为“总线”。每个信号都有一个帧来辨识,用于区分该信号与其他信号的不同。

重要的是,在总线上具有优先级的仲裁。设置不同信号的优先级可以保证重要的信号不会被不那么重要的信号所影响,因此可以保证有一个即时响应的功能,如制动和转向信号就需要高优先级。

Cogman:“市场上有很多CAN解决方案,在选择HMS NetworksIxxat CANbridge解决方案进行标准化之前,我们评估了几种方案。”

“和其他方案对比来说,它是非常容易操作和开发的软件工具,但也有其他好处:包括易于安装、而其健壮的内部结构意味着它的长期可靠性得到了保证。”

E-STOR的使用寿命尤其重要,因为E-STOR的使用寿命是以年或几十年为单位计算的。”

E-STOR控制系统架构使用Ixxat CANbridge NT 420与电池接口相连,然后通过使用Modbus作为中间控制层将数据传输到中央(EMS)或整体控制器。这样做的目的是可以管理设备的功能操作,以便可以根据需求进行切换,在需要时向外提供电力,并在电网有剩余电力时进行充电。此外,温度、电压、电流等数据的传输也是通过这种方式完成的。

Cogman 总结道:“我们早期的装置非常适中,通常为 60 千瓦,但整个系统都经过精心设计,以便随着时间的推移我们能够扩大到兆瓦系统,现在正在开展用于更大规模的项目中。Ixxat CANbridge NT 420 的灵活性和适应性让我们能够设计出适合我们安装范围的控制系统架构。”

 

本文出自本公司合作伙伴瑞典HMS工业网络有限公司所提供的资料,版权归合作伙伴瑞典HMS工业网络有限公司所有。