در زمینه هایی مانند وسایل نقلیه الکتریکی، ذخیره سازی انرژی تجدید پذیر و شبکه های هوشمند، باتری های لیتیوم یون به دلیل تراکم انرژی بالا به عنوان راه حل ذخیره سازی انرژی غالب ظاهر شده اند.طول عمر طولانیبا این حال، برای اطمینان از عملکرد ایمن و کارآمد بسته های باتری،سیستم های پیشرفته مدیریت باتری (BMS) و فن آوری های ارتباطی قابل اعتماد از اهمیت ویژه ای برخوردارند.از اتوبوس سنتی CAN تا فناوری های اینترنت اشیا بی سیم در حال ظهور، ارتباطات بسته باتری به سمت هوش و کارایی بیشتر در حال تکامل است.​

CAN Bus: استاندارد صنعتی برای ارتباطات با باتری​

اتوبوس شبکه منطقه کنترل کننده (CAN) یک پروتکل ارتباطی صنعتی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد که به ویژه برای سیستم های کنترل توزیع شده مناسب است. در بسته های باتری لیتیوم یون،اتوبوس CAN عمدتا برای ارتباطات بین سیستم مدیریت باتری (BMS) و واحدهای کنترل خودرو (VCU) یا دستگاه های شارژ استفاده می شود..​

اتوبوس CAN در قابلیت اطمینان بالا، قابلیت های قوی ضد تداخل و عملکرد عالی در زمان واقعی برجسته است. از طریق اتوبوس CAN،BMS می تواند اطلاعات وضعیت باتری را ارسال کند (مانند حالت شارژ - SOC)برای مثال در وسایل نقلیه الکتریکی، دستگاه ها می توانند به سیستم های خارجی متصل شوند و دستورات کنترل را برای تنظیم فرآیند شارژ و تخلیه دریافت کنند.اتوبوس CAN امکان همکاری BMS با کنترل کننده های موتور را فراهم می کند، شارژرها و سایر قطعات، بهینه سازی توزیع انرژی و تضمین مدیریت ایمنی.​

با این حال، اتوبوس CAN محدودیت های خود را دارد. به عنوان یک روش ارتباطی سیم کشی، به اتصال فیزیکی نیاز دارد، که پیچیدگی کابل و هزینه را در برخی از برنامه ها افزایش می دهد،مانند سیستم های ذخیره سازی انرژی در مقیاس بزرگ یا بسته های باتری توزیع شدهعلاوه بر این، محدوده ارتباطی اتوبوس CAN محدود است، به طور معمول بیش از 1 کیلومتر نیست، استفاده از آن را در سیستم های مقیاس بزرگ محدود می کند.​

فناوری های ارتباطات بی سیم: استفاده انعطاف پذیر و نظارت از راه دور​

برای غلبه بر محدودیت های اتوبوس CAN، فن آوری های ارتباطی بی سیم به طور فزاینده ای در مدیریت باتری استفاده می شوند. فن آوری های ارتباطی بی سیم رایج شامل Wi-Fi،بلوتوث، ZigBee، LoRa و شبکه های سلولی (مانند 4G / 5G) ، هر کدام با سناریوهای کاربردی مختلف متناسب هستند.​

وای فای و بلوتوث: ارتباطات کوتاه مدت با سرعت بالا​

وای فای و بلوتوث فناوری های ارتباطی بی سیم کوتاه مدت هستند که برای سناریوهای نیاز به انتقال داده با سرعت بالا ایده آل هستند.کاربران می توانند وضعیت باتری را کنترل کنند.این فناوری ها در تولید و آزمایش باتری ها امکان جمع آوری و تجزیه و تحلیل سریع داده ها را فراهم می کنند.​

زیگ بی و لورا: شبکه های گسترده با قدرت کم​

ZigBee و LoRa متعلق به فناوری های Low-Power Wide-Area Network (LPWAN) هستند که برای نظارت بر بسته های باتری توزیع شده مناسب هستند.در صورتی که چندین بسته باتری ممکن است در مناطق جغرافیایی مختلف قرار داشته باشند، یک سیستم نظارت مرکزی می تواند از راه دور داده ها را از هر بسته باتری از طریق شبکه های ZigBee یا LoRa جمع آوری کند، که امکان مدیریت متمرکز و کنترل بهینه را فراهم می کند.مزایای آنها در مصرف انرژی پایین و پوشش گسترده است، پاسخگویی به نیازهای نظارت از راه دور طولانی مدت.​

شبکه های سلولی: اتصال جهانی و خدمات ابری​

شبکه های سلولی (4G / 5G) اتصال گسترده ای را ارائه می دهند و اجازه می دهند بسته های باتری در زمان واقعی با سرورهای ابری ارتباط برقرار کنند.تولید کنندگان باتری و کاربران می توانند تجزیه و تحلیل داده های از راه دور را انجام دهندبرای مثال تولید کنندگان می توانند مقدار زیادی از داده های استفاده از باتری را جمع آوری کنند، روند پیری باتری را با استفاده از الگوریتم های هوش مصنوعی تجزیه و تحلیل کنند،و از قبل توصیه های نگهداری پیشگیرانه را به کاربران ارائه دهد.علاوه بر این، تاخیر کم 5G امکان انتقال در زمان واقعی دستورات کنترل را فراهم می کند و سرعت پاسخ سیستم را افزایش می دهد.​

فناوری های اینترنت اشیا بی سیم: آینده ارتباطات باتری​

با توسعه تکنولوژی اینترنت اشیا (IoT) ، بسته های باتری لیتیوم یون به تدریج در اکوسیستم های شبکه هوشمند ادغام می شوند.فناوری های اینترنت اشیا بی سیم بسته های باتری را با ابر متصل می کنند، دستگاه های دیگر و کاربران، که قابلیت های پیشرفته تری را فراهم می کنند:​

نظارت از راه دور و نگهداری پیش بینی​

از طریق پلتفرم های اینترنت اشیا، کاربران می توانند وضعیت باتری را در هر زمان و هر جایی کنترل کنند و هشدارهای غیرطبیعی دریافت کنند. در همین حال بر اساس تجزیه و تحلیل داده های بزرگ و الگوریتم های یادگیری ماشین،امکان پیش بینی طول عمر باتری وجود دارد.، مشکلات احتمالی را از قبل تشخیص داده و هزینه های نگهداری و خطرات وقفه را کاهش می دهد.​

مدیریت هوشمند انرژی​

فناوری های بی سیم اینترنت اشیا اجازه می دهد تا بسته های باتری به طور هوشمندانه با شبکه برق، دستگاه های تولید انرژی تجدید پذیر (مانند پنل های خورشیدی و توربین های بادی) تعامل داشته باشند. به عنوان مثال،در زمان بارگذاری بالای شبکه، بسته های باتری می توانند به شبکه تخلیه شوند؛ در زمان بار کم، می توانند از شبکه شارژ شوند یا انرژی تجدیدپذیر را ذخیره کنند.این مدیریت هوشمند انرژی به تعادل بار شبکه و بهبود بهره وری از انرژی کمک می کند.​

استفاده دوم و بازیافت باتری ها​

فناوری های اینترنت اشیا امکان ردیابی تاریخچه و وضعیت استفاده از باتری را فراهم می کند و پشتیبانی داده برای استفاده دوم از باتری ها را فراهم می کند.آنها می توانند برای کاربردهای دیگر مانند سیستم های ذخیره سازی انرژی بازیافت و استفاده مجدد شوند.، افزایش طول عمر باتری و کاهش هزینه های کلی.​

چالش ها و راه حل ها​

علیرغم مزایای بسیاری از فن آوری های ارتباطات بی سیم در مدیریت بسته باتری، چندین چالش باقی می ماند:​

اطمینان از ارتباطات​

سیگنال های بی سیم ممکن است تحت تداخل یا مانع قرار گیرند که بر کیفیت ارتباطات تأثیر می گذارد. راه حل ها شامل پیاده سازی مسیرهای ارتباطی اضافی، تکنیک های تقویت سیگنال،و پروتکل های ارتباطی سازگار برای اطمینان از انتقال قابل اعتماد داده ها.​

امنیت​

ارتباطات بسته باتری شامل داده های حساس (مانند وضعیت باتری و اطلاعات کاربر) و دستورات کنترل حیاتی است که امنیت را به اولویت اصلی تبدیل می کند.مکانیسم های احراز هویت، و کنترل دسترسی اقدامات کلیدی برای حفظ امنیت ارتباطات هستند.​

مدیریت انرژی​

برای بسته های باتری که از ارتباطات بی سیم استفاده می کنند، مصرف انرژی ماژول های ارتباطی ممکن است عمر باتری را تحت تاثیر قرار دهد.و فن آوری های جمع آوری انرژی می تواند به طور موثر مصرف انرژی ماژول های ارتباطی را کاهش دهد.​

نتیجه گیری​

تکامل از اتوبوس CAN به اینترنت اشیا بی سیم نشان دهنده یک تغییر انقلابی در فن آوری های ارتباطات باتری لیتیوم یون است.روش های ارتباطی سیم کشی مانند اتوبوس CAN ارتباطات قابل اعتماد در زمان واقعی را ارائه می دهند، در حالی که فن آوری های بی سیم انعطاف پذیری و مقیاس پذیری بیشتری را به ارمغان می آورند. در آینده با ادغام بیشتر فناوری های 5G، محاسبات لبه ای و هوش مصنوعی،ارتباطات با باتری ها هوشمندتر و کارآمدتر خواهد شد.، توسعه وسایل نقلیه الکتریکی، سیستم های ذخیره سازی انرژی و سایر زمینه ها را به بلندی های جدید می رساند.​

چه در کاربردهای صنعتی و چه در زندگی روزمره، پیشرفت در فناوری های ارتباطات باتری لیتیوم یون همچنان امنیت، قابلیت اطمینان،و راه حل های ذخیره سازی انرژی هوشمند.