Bahas Tuntas Protokol Komunikasi di Kendaraan Listrik: Dari CAN Bus yang "Canggih" atau sebenarnya Ribet sih!
Pernah bertanya-tanya gimana motor listrik kita bisa
tahu kalau kita belum bayar cicilan bulanan atau bayar sewa baterai?. Atau
kenapa dashboard bisa menampilkan kecepatan, sisa baterai, padahal cuma ada 1
kabel data nyambung?. Jawabannya ada di protokol komunikasi!. Ibarat bahasa, protokol ini membuat antar
komponen-komponen di kendaraan listrik bisa "ngobrol" satu sama lain.
Yuk, kita kenalan lebih dekat dengan aneka protokol ini, biar nggak penasaran
lagi!.
 |
| CAN bus ? UART ? |
1. CAN Bus: di Netijen Modern seolah "Wow" (Padahal Sudah Lama!)
Kita sengaja tempatkan CAN Bus di posisi pertama. Karena
belakangan ini, teknologi ini seolah jadi perbincangan di komunitas-komunitas
dunia kendaraan listrik. Terlihat canggih dan bikin takjub. Padahal, sebenarnya
CAN Bus ini bukan barang baru, lho! Admin sendiri sudah familiar dengan
kontroler yang mendukung CAN Bus sejak tahun 2012 dari brand seperti
Kellycontroller, meski dulu ngak ngerti cara gunainnya gimana.
 |
| CAN Bus pada mobil listrik |
Namun, memang baru sekitar tahun 2022 ke sini, CAN Bus
mulai booming, apalagi dipadukan dengan fitur IoT (Internet of Things). Contoh
nyatanya bisa kita lihat pada motor listrik populer seperti Polytron Fox R.
pasti kita pernah dengar kalau motornya bisa dibatasi kecepatannya kalau belum
bayar sewa bulanan?. Atau dealer pusat
bisa mengaktifkan/menonaktifkan motor dari jarak jauh?. Nah, itu semua berkat CAN Bus yang berkomunikasi dari VCU ke kontroller! Dealer bahkan
bisa tahu kalau kita mengganti beberapa sparepart dengan merek lain (aftermarket).
Karena semua modul terintegrasi dan saling "mengawasi" melalui
protokol komunikasi CAN Bus ini.
 |
| skema CAN Bus pada sepeda motor listrik, antar komponen bisa saling melakukan perintah. seperti perintah mematikan sistem karena belum bayar. |
Cara Kerja CAN Bus di Kendaraan Listrik: Secara sederhana, CAN Bus menghubungkan berbagai modul vital di kendaraan listrik, seperti:
- Kontroler:
Selain menjadi pengerak motor BLDC controller juga
mengumpulkan data seperti speed sensor, voltase, Amper, speed mode, on-off kunci
contact, throttle handle gas, sensor suhu, dan aneka input sensor data. Dengan adanya
CAN Bus controller bisa melakukan perintah ke VCU, BMS dan display panel.
- VCU (Vehicle
Control Unit)
ini adalah kendali utama unit kendaraan, dan dengan
CAN Bus VCU jadi bisa melakukan perintah ke controller, BMS dan juga panel
display, atau ke perangkat apapun yang terkoneksi CAN bus dengannya. VCU biasa
menerima input data seperti ioT, GPS, Bluetooth koneksi dengan HP, wifi,
internet. Jadi terjawab sudah kenapa Server Sebuah dealer motor Listrik bisa
melakukan kendali jarak jauh, yaitu karena alat VCU ini bisa terhubung dengan
internet.
- BMS (Battery
Management System)
Kalau BMS secara umum tentu temen-temen sudah tau lah
ya. Tapi kalau BMS dengan system CAN Bus nah itu adalah BMS yang bisa menerima
perintah dan juga mengeluarkan perintah kepada alat lain yang terkoneksi CAN
bus dengannya. Misal dengan Charger, saat BMS mendeteksi isi data CAN Bus
charger tidak terdeteksi se-Merk maka BMS akan menutup jalur charging. Atau contoh
misal menerima perintah dari controller, jadi saat controller diganti controller
lain yang isi data CAN bus beda maka BMS akan mematikan diri.
- LCD Dashboard (panel informasi)
Sama seperti penjelasan ketiga komponen diatas. Saat terkoneksi
dengan aneka alat dengan CAN BUS maka LCD dashboard ini bisa berkomunikasi,
menerima perintah dan menampilkan data hasil perintah ke tampilan layar. Misal angka
kecepatan, Odometer, sisa kapasitas baterai, Peta GPS, Status sudah bayar atau
belom, dan lain-lain.
Mereka semua terhubung dalam satu jaringan dan bisa
saling mengirim serta menerima data secara dua arah. Jadi, BMS bisa memberitahu
kontroler tentang kondisi baterai, kontroler bisa mengirim data kecepatan ke
dashboard, dan VCU bisa mengirim perintah ke semua komponen. Kelihatan Pintar
banget, kan? Tapi kelemahannya kita tidak bisa mengganti salah satu bagian
sparepart itu dengan merk lain, Sparepart Universal pun tidak bisa compatible karena
isi program CAN bus nya sudah disetting oleh pabrik. Ngeselin juga sih ?.
2. One Line: Praktis dan Irit Kabel!
Mungkin kita sering mendengar istilah "One
Line" ini di dashboard speedometer kendaraan listrik. Sesuai namanya,
keunggulan utama dari komunikasi ini adalah hanya menggunakan satu kabel
(one wire) untuk memuat berbagai informasi. Bayangkan, dulu speedometer
butuh kabel terpisah untuk tegangan baterai, sensor kecepatan, mode berkendara,
lampu display, dan lain-lain. Ribet banget, kan? Nah, dengan One Line, cukup
satu kabel saja dan informasi seabrek bisa lewat!
 |
| speedometer dengan One Line 1 kabel mengirimkan 32 data |
Cara Kerja One Line:
Sistem One Line bekerja dengan mengirimkan data melalui satu kabel menggunakan
frekuensi baud rate tertentu. Hasil cek menggunakan osiloskop
menunjukkan rata-rata kendaraan listrik yang memakai One Line ini menggunakan
frekuensi baud rate rendah, sekitar 2000 bps.
Pada sistem One Line, biasanya ada satu modul yang
bertindak sebagai master (pemancar TX), yang umumnya adalah Kontroler.
Sementara itu, modul-modul lain seperti speedometer, modul aktuator/relay,
pengontrol lampu, atau modul output lainnya hanya berfungsi sebagai slave
(penerima RX). Ini penting: modul RX pada One Line biasanya tidak bisa
memberikan umpan balik (feedback) masukan ke master. Artinya, komunikasi
lebih bersifat satu arah dari master ke slave.
3. UART: Komunikasi Dua Arah yang Akrab dengan "RX-TX"
UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter)
adalah salah satu protokol komunikasi yang paling umum kita dengar dengan
sebutan RX-TX. Ini memungkinkan minimal dua modul untuk berkomunikasi
secara dua arah. Lebih dari dua modul pun bisa, bahkan sering diterapkan
dalam skema seperti daisy chain.
 |
| RX-TX contoh komunikasi antara kontroller dan LCD |
Pada kendaraan listrik, UART sering kita temui pada
e-bike jenis profesional yang menggunakan LCD canggih, atau pada skuter listrik
pintar seperti seri Ninebot ES. Di layar dashboard mereka, kita bisa melakukan
berbagai pengaturan kontroler, memasukkan banyak data, dan lain-lain. Ini
berarti panel dashboard di sini tidak hanya berfungsi sebagai tampilan output,
tetapi juga sebagai media input data. Kita bisa mengubah setting,
memantau data secara real-time, dan bahkan melakukan diagnosis sederhana
langsung dari layar.
.jpg) |
| LCD ebike yang bisa melakukan setting program |
.jpg) |
| artinya bisa sebagai menerima perintah, dan juga memberikan perintah |
Jika controller lain seperti Votol, Nanjing, Kellycontroller itu melakukan setting program harus liwat PC, laptop atau Bluetooth HP, maka pada contoh produk ini bisa langsung dari LCD display dashboarnya. Kelemahan UART ya masih sama juga sih, yaitu selalu terikat dengan sparepart yang sudah "Pasangannya" jadi ya kalau salah satu rusak tidak bisa diganti dengan universal Sparepart.
4. Bonus Tambahan: I2C dan SPI
Selain tiga protokol di atas, ada juga dua protokol
komunikasi lain yang mungkin kita temui, terutama di kalangan hobiies atau di
dalam sistem internal kendaraan listrik:
- I2C (Inter-Integrated Circuit): Protokol ini cukup praktis karena memungkinkan satu modul master terhubung ke beberapa sensor sekaligus hanya dengan dua kabel: SDA (data) dan SCL (clock). Terlihat sangat efisien, kan? Namun, di kendaraan listrik, I2C tidak terlalu banyak digunakan untuk komunikasi antar modul besar seperti kontroler ke BMS atau dashboard. Kenapa? Karena I2C rentan terhadap noise (gangguan sinyal) dan kurang ideal untuk kinerja yang membutuhkan presisi dan akurasi tinggi, apalagi saat menggunakan banyak perangkat dalam satu jalur. Ini membuatnya kurang cocok untuk lingkungan yang penuh interferensi listrik seperti di kendaraan. Jadi i2C biasa cocok di lingkungan proyek Arduino ataupun ESP dengan penerapan system minim noise.
 |
| i2C, SPI, UART |
- SPI (Serial
Peripheral Interface): SPI sering
digunakan di kendaraan listrik untuk komunikasi antara sensor-sensor ke
kontroler utama. Contohnya, sensor Hall pada motor BLDC, resolver,
encoder, atau sensor magnetik yang mengirimkan data sinyal ke kontroler.
SPI dikenal karena kecepatannya. Namun, saat ini, kita belum banyak
melihat kendaraan listrik yang menggunakan SPI secara multi-modul untuk
komunikasi antar komponen utama seperti kontroler ke BMS, kontroler ke LCD
Dashboard, atau kontroler ke VCU. SPI lebih sering digunakan untuk
komunikasi internal yang cepat dalam satu modul atau antara modul utama
dengan sensor-sensor kritis.
 |
| Encoder motor midrive dari QS motor menggunakan opsional SPI |
Nah, sekarang kita sudah punya gambaran lebih jelas
tentang "Protokol" yang digunakan kendaraan listrik untuk
"ngobrol" antar komponennya. Dari CAN Bus yang canggih ditambah dengan
fitur IoT-nya, One Line yang irit kabel, UART yang interaktif, hingga I2C dan
SPI yang punya kelebihan masing-masing. Memahami ini bisa bikin kita makin
appreciate teknologi di balik kendaraan listrik, Kita memang tidak boleh
skeptis atau anti dengan perkembangan teknologi.
Memang benar perkembangan teknologi itu juga
menghadirkan hal-hal ngeselin seperti tidak bisa leluasa melakukan modifikasi,
tidak bisa tukar silang antar komponen lintas merk, Sparepart tertentu yang
sudah terkunci sofwarenya jadi harganya mahal (karena monopoli produsen), dan
sebagainya hal ngeselin lain. Namun dibalik itu sebenarnya ada ilmu pengetahuan
sekaligus bikin kita jadi pengguna yang lebih berwawasan!.