Aktuální vydání

celé číslo

07

2018

Hospodárné využívání energií a surovim

Monitorovací systémy životního prostředí

celé číslo

Rozhraní IXXAT CAN umožňují dosahovat větší účinnosti lithiových akumulátorů

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) Překlad a úprava: redakce

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.

(ed)

Akumulátory LiFePO4

Akumulátory s elektrodou z fosforečnanu lithno-železnatého LiFePO4 jsou variantou lithium-iontových akumulátorů (Li-ion). LiFePO4 objevil 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.

(Bk)

 

Obr. 1. Akumulátorová baterie LiFePO4 od firmy Super B

Obr. 2. Modul rozhraní IXXAT USB-to-CAN