DEVELOPMENT OF BATTERY MANAGEMENT SYSTEM AND REVIEW OF CANBUS DATA TRAFFIC

Abstract

Son zamanlarda elektrikli araçların kullanımı ve üretimi artmaktadır. Bu artışla paralel olarak elektrikli araç teknolojileri sürekli olarak gelişmektedir. Elektrikli araçların kullanımlarının artmasıyla bataryaların şarj ve deşarj döngülerini kontrol eden BYS(Batarya Yönetim Sistemin)’nin de önemi artmakta ve verimlerinin arttırılması için araştırmalar yapılmaktadır. Elektrikli araçlarda kullanılan enerji yoğunluğu yüksek bataryaların, sürekli olarak kontrol altında tutulmaları gerekmektedir. Elektrikli araçların ihtiyaç duyduğu yüksek gerilim ve kapasitenin elde edilmesi için çok fazla sayıda hücre kullanılmaktadır. Her bir hücrenin kontrol altında tutulması için batarya yönetim sistemine ihtiyacı vardır. BYS, araç ile haberleşmesinde CAN (Controller Area Network- Denetleyici Alan Ağı) kullanılır. Bu çalışmada, günümüz elektrikli araçlarında kullanılan BYS’nin CAN hattındaki veri trafiğinin analizi yapılmıştır. Yapılan bu analizde batarya paketinin anlık verileri CAN hattı üzerinden gönderilmektedir. Sistem içerisinde BYS, şarj cihazı ve VCU (Vehicle Control Unit- Araç Kontrol Ünitesi) bulunmaktadır. BYS, VCU ve şarj cihazı düğümlerinin bulunduğu bir deney düzeneği hazırlanmıştır ve bu deney düzeneği üzerinde hat yükü hesaplaması yapılmıştır. Hat yükü hesaplama işleminde üç farklı yöntem kullanılmıştır ve bu yöntemlerin birbiri ile ilişkisi karşılaştırılmıştır. Test aşamalarında farklı CAN hızları kullanılmıştır ve mesaj gönderme sıklıkları değiştirilerek hat yükü analizi yapılmıştır. Hazırlanan deney düzeneğinden elde edilen verilere göre CAN hattındaki mesajların yükü %1.97 ile %19.58 arasında olduğu görülmüştür.

Keywords

• Batarya Yönetim Sistemi
• Denetleyici Alan Ağı
• Hat yükü analizi

AKÜ YÖNETİM SİSTEMİNİN GELİŞTİRİLMESİ VE CANBUS VERİ TRAFİĞİNİN İNCELENMESİ

Öz

Recently, the use and production of electric vehicles has been increasing. In parallel with this increase, electric vehicle technologies are constantly developing. With the increase in the use of electric vehicles, the importance of BYS (Battery Management System), which controls the charge and discharge cycles of batteries, is increasing and researches are being carried out to increase their efficiency. Batteries with high energy density used in electric vehicles need to be kept under constant control. A large number of cells are used to obtain the high voltage and capacity required by electric vehicles. Each cell needs a battery management system to keep it under control. CAN (Controller Area Network) is used in BYS communication with the vehicle. In this study, the data traffic on the CAN line of the BYS used in today's electric vehicles has been analyzed. In this analysis, instant data of the battery pack is sent over the CAN line. The system includes BYS, charger and VCU (Vehicle Control Unit). An experimental setup with BYS, VCU and charger nodes was prepared and line load calculation was made on this experimental setup. Three different methods were used in the line load calculation process and the relationship of these methods with each other was compared. Different CAN speeds were used in the test stages and line load analysis was performed by changing the message sending frequencies. According to the data obtained from the prepared experimental setup, it was seen that the load of the messages on the CAN line was between 1.97% and 19.58%.

Anahtar Kelimeler

• batarya yönetim sistemi

References

1. Lawrenz, W. (1997). CAN System Engineering: From Theory to Practical Applications. Springer, New York.
2. Bosch, (1991). CAN Specification, Version 2.0, Robert Bosch GmbH, Stuttgart.
3. Farsi, M., Ratcliff, K., Babosa M., “An overview of Controller Area Network”, Computing & Control Engineering Journal June, 113-120, 1999.
4. Marino, P., Dominguez, M., A., Poza, F., Machoda, F., “Fieldbuses Education Using Training System Designed With State-Of-The- Art Technologies”, 18th International Conference on Systems Engineering, 2005
5. Kiencke, U. (1994). Controller Area Network - From Concept to Reality. In Proceedings of 1st International CAN Conference, Can in Automation (CIA). 04-07 October, Erlangen, 11-20.
6. Özçelik, İ., Ertürk, İ. & Ekiz, H. (2001). CAN – Eternet Uyumlu Köprü Tasarımı ve Uygulaması. EEBM 9. Ulusal Kongresi. 17-22 Eylül, İzmit, 264-268.
7. Tindell, K., Hanssmon, H. & Wellings, A.J. (1994). Analysing Real-Time Communications: Controller Area Network (CAN). 1994 Proceedings Real-Time Systems Symposium. 07-09 December, San Juan, PR, USA, 259-263.
8. Natale M.D., Scheduling the CAN BUS with Earliest DeadlineTechniques, 21st IEEE Real-Time Systems Symposium, 2000, Proceedings., 259-268.

9. Rohrer, R.A., Pitla, S.K. & Luck, J.D. (2019). Tractor CAN bus interface tools and application development for real-time data analysis. Computers and Electronics in Agriculture, 163, 104847.
10. Kelkar, S. & Kamal, R. (2014). Adaptive fault diagnosis algorithm for controller area network. IEEE transactions on Industrial Electronics, 61(10), 5527-5537.
11. Tindell, K., Burns, A. & Wellings, A.J. (1995). Calculating controller area network (CAN) message response times. Control Engineering Practice, 3(8), 1163-1169.
12. Zuberi, K.M. & Shin, K.G. (1995). Non – Preemptive Scheduling of Messages on Control Area Network for Real – Time Applications, In Proc. Of the IEEE Real Time Applications Symposium. 15-17 May, Chicago, IL, USA, 240–249.
13. Renjun Li, Chu Liu and Feng Luo, "A design for automotive CAN bus monitoring system," 2008 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, 2008, pp. 1-5, DOI: 10.1109/VPPC.2008.4677544.
14. F. Li, L. Wang and C. Liao, "CAN (Controller Area Network) Bus Communication System Based on Matlab/Simulink," 2008 4th International Conference on Wireless Communications, Networking and Mobile Computing, 2008, pp. 1-4, doi: 10.1109/WiCom.2008.1004
15. Lawrenz, W. (1995). Worldwide Status of CAN–Present and Future. In Proceedings of 2nd International CAN Conference, CAN in Automation (CIA), Erlangen. 13-14 October, London. 2-16.