Rozhraní IXXAT CAN

Jak se svět snaží přecházet od získávání energie z fosilních paliv ke zdrojům ohleduplnějším k životnímu prostředí, jako jsou slunce nebo vítr, je stále důležitější, kde a jak vyrobenou elektrickou energii skladovat. Slabým článkem řetězu jsou už dlouhou dobu akumulátorové baterie, avšak jak roste poptávka po stále účinnějších způsobech ukládání elektřiny, postupuje i technický vývoj v této oblasti. Jednou z firem, které jsou v tomto oboru aktivní, je i nizozemská Super B.

Společnost Super B pracuje na inovacích nového druhu lithium-iontových akumulátorů využívajících fosorečnan lithno-železnatý (LiFePO₄). Tyto akumulátory mají ve srovnání s jinými druhy lithiových akumulátorů dvě základní výhody: LiFePO₄ je tepelně i chemicky stabilní sloučenina, což zvyšuje bezpečnost celé baterie. Ač má LiFePO₄ menší energetickou hustotu, mají baterie od firmy Super B vynikající účinnost. Je to dáno především na míru vyvinutou elektronikou, která je součástí akumulátorové baterie. Systém správy baterie (BMS – Battery Management System), využívající rozhraní CAN a protokol CANopen, je dílem vývojového oddělení společnosti Super B. Umožňuje zvýšit výkon baterie s akumulátorovými články spojenými do série a další důležitou funkcí je možnost připojit baterie k externím systémům.

Pro vytvoření modulu rozhraní použila společnost Super B komunikační bránu IXXAT USB-to-CAN od firmy HMS Industrial Networks. Tato komunikační brána umožňuje baterie připojit k počítačovým systémům. Společnost Super B se spolehla na hardware od nizozemské firmy Twin­comm, která pro ni vyvinula dohledový systém, jenž jako součást BMS monitoruje distribuci elektřiny uvnitř akumulátorové baterie a varuje před podpětím nebo přepětím na jednotlivých akumulátorových článcích, stejně jako před překročením limitních hodnot proudu nebo teploty. Kromě rozhraní IXXAT USB-to-CAN používá Twincomm také softwarový protokol IXXAT jako základ operačního systému svého dohledového elektronického modulu.

Systém správy baterie BMS od firmy Super B má převratnou funkci dovolující přizpůsobit vyrovnání napětí mezi články baterie podle nabíjecího a vybíjecího proudu a vyrovnat napětí mezi celými bateriemi zapojenými do série, jestliže spolu komunikují prostřednictvím CAN. Systém je používán také k dohledu nad stavem baterie, výpočtu sekundárních dat, ochraně baterie a monitorování okolních podmínek. Informace a alarmy jsou přenášeny rozhraním CAN a mohou být zobrazovány na PC. Systém umožňuje zamezit přepětí, podpětí, hlubokému vybití, přebití a přehřátí článků a zaznamenává kompletní historii provozu baterie.

K dispozici je navíc softwarový nástroj bootloader, poskytující možnost aktualizovat firmware multiprocesorového systému instalovaného v baterii na dálku. S výhodou se používají softwarové stacky protokolu IXXAT, protože umožňují velmi rychlé obnovení spojení. Baterie jsou totiž v provozu neustále, zatímco sběrnice CAN jen podle potřeby. Proto je důležité, aby doba obnovení spojení byla co nejkratší.

Technici společnosti Super B jako specia­listé na pokročilou elektroniku měli vysoké požadavky. Byli velmi spokojeni s tím, jak jim je odborníci z firem Twincomm a HMS pomohli uspokojit. „Máme velmi zkušené programátory našich elektronických systémů, ale potřebovali jsme pomoci s implementací protokolu CANopen,“ řekl M. H. Doornekamp, ředitel firmy Super-B. „Společnost Twincomm odvedla při implementaci systému opravdu velmi dobrou práci a komunikační brána IXXAT USB-to-CAN pracuje opravdu skvěle. Podpora ze strany firem Twin­comm a HMS byla rychlá a účinná, což pro nás bylo velmi důležité.“ 

Yvan Rudzinski, HMS (yvru@hms.se) 

Počítačová rozhraní IXXAT nyní podporují CAN FD

Moduly počítačových rozhraní IXXAT pro CAN a CAN FD jsou typicky používána pro řízení, dohled, analýzu nebo konfiguraci komunikační sítě. Firma HMS nyní představuje IXAAT USB-to-CAN FD – novou verzi modulu počítačového rozhraní se vstupem USB, ideální pro analýzu komunikace a konfiguraci na mobilních zařízeních. Brzy se podpora rozšíří o další rozhraní, např. o verzi IXXAT CAN FD pro Mini PCIe, PCIe 104, XMC a PMC, která se právě vyvíjejí (CAN FD na PCIe je už podporováno současnými moduly IXXAT CAN-IB 500/PCIe a CAN-IB 600/PCIe).

Díky široké škále formátů lze rozhraní IXXAT CAN FD snadno přizpůsobit různým úlohám. Podle verze mají rozhraní CAN FD až dva kanály CAN FD a až čtyři kanály CAN. Zákazníci si mohou zvolit galvanické oddělení nebo přidat další dostupná rozhraní, např. pro síť LIN. Všechna rozhraní CAN FD jsou dodávána se sadou ovladačů zdarma – VCI pro Windows i ECI pro Linux a operační systémy reálného času (VxWorks a RTX pro CAN FD a CAN, INtime a QNX pro CAN). Sady ovladačů podporují všechna počítačová rozhraní IXAAT jednotným programovacím prostředím. Díky tomu mohou uživatelé sběrnice CAN snadno změnit typ karty beze změny uživatelské aplikace.

Akumulátory LiFePO₄

Akumulátory s elektrodou z fosforečnanu lithno-železnatého LiFePO₄ jsou variantou lithium-iontových akumulátorů (Li-ion). LiFePO₄objevil a pro katodu lithiových akumulátorů poprvé použil John Goodenough z výzkumné skupiny na Texaské univerzitě v USA v roce 1996. Ačkoliv konstrukce byla spojena s mnoha problémy, materiál vzbudil pozornost zejména nízkou výrobní cenou. Později se objevily další přednosti, především velká tepelná a chemická odolnost materiálu. Hustota energie je sice nižší než u běžných akumulátorů s katodou z LiCoO₂, ale v průběhu životnosti klesá pomaleji, takže se kapacity postupně vyrovnají.

Akumulátory LiFePO₄ se používají obzvláště v průmyslu, jako trakční baterie nebo k ukládání elektřiny v ostrovních fotovoltaických nebo větrných napájecích soustavách.