07 9月 2022 在 18:00 GMT+2
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解决大规模储能中的CAN通信问题

电池存储是从化石燃料过渡到更可持续的可再生能源能源系统的关键,在许多方面通信网络是更好的电池存储的关键。HMS Networks的团队讨论了它如何为储能领域的客户解决与控制器局域网(CAN)通信相关的问题。

Resolving CAN communications problems in large-scale energy storage

电池储能系统(BESS)通常基于电化学,旨在通过使用专门开发的电池来存储电荷,以便存储的能量可以在以后使用。电池的进步现在已经将BESS塑造成商业现实。

虽然与电网电力相比,成本仍然很高,但储能的成本一直在下降。在过去两年中,储能成本下降了50%。许多政府和公用事业监管机构正在积极鼓励开发具有财政激励措施的电池储能系统,这可能会导致进一步的增长。

BESS 将各种不同的设备或子系统集成到单个应用中——从汽车行业使用的电池到建筑行业的空调、通风和火灾报警系统,以及工业环境的控制。这些子系统使用多种不同的协议联网在一起。

虽然这些组件和子系统通常非常适合预期应用,但当接口选项有限或不存在时,与它们进行通信可能具有挑战性。但是,大多数系统将至少提供串行或基于 CAN 的 RS232/485 接口。

由于它们起源于汽车领域,BESS中使用的电池组通常会提供CAN通信接口。CAN(控制器局域网)是一种基于总线的系统,其中所有节点都并联连接到由两根导线组成的总线,两端端接电阻器。


基于CAN的通信问题

在这样一个多兆瓦 BESS 项目的早期调试期间,现场技术人员在电池架级别发现了基于 CAN 的通信问题。这个特殊的系统将多个机架级BMU与一个集中的“主站”联网 BMU利用CAN以促进具有成本效益的大规模部署。

在CAN网络中,必须满足特定的设计和安装要求,以保持可靠性和整体通信稳定性。这些因素包括网络长度和拓扑结构,以及布线本身和终端。由于在定义的位时间内,所有节点上必须存在相等的信号电平,因此总网络长度是有限的。

该公司联系了HMS Industrial Networks,请求协助排除故障和解决问题,并实现通信稳定。在其Ixxat品牌下,HMS为包括能源和汽车行业在内的广大用户提供通信专业知识。HMS能够有效地远程分析和排除现有系统故障,并推荐多种解决方案。

HMS在这些情况下的经验与广泛的诊断工具和拓扑组件工具箱相结合,为客户成功解决了问题,并成功部署了另一台大规模的BESS。

Ixxat提供一系列标准化和定制的软件和硬件,在工业自动化设备(包括电池存储系统、汽车和医疗设备)中实现基于CAN、CAN FD和工业以太网的安全可靠的通信。该系列包括用于智能电网能源系统的网关。

 

Ixxat CAN@net NT 200 from HMS

HMS的Ixxat产品用于基于CAN的网络和设备保护。

 

利用数字工具进行远程诊断

在这个应用中,HMS使用数字工具为地球另一端的站点提供远程故障排除支持。特定的CAN总线分析工具包括CANcheck和USB-to-CAN V2,以及CanAnalyzer软件界面。

为了进行误差分析,远处的客户在总线上进行了信号测量并检查了接线。通过共同努力,及早发现了系统性的物理层问题。通过分析CAN波形,发现网络不稳定是由于电容负载过大和信号反射造成的。

导致此类症状的常见因素是

  • 使用不合格的布线
  • 超出布线长度
  • 缺乏足够的屏蔽/接地。

该系统的总物理布线长度约为 115 米。虽然500 kbit CAN网络通常可以达到100-110m的长度,但在活动错误帧出现之前,该系统的潜在问题进一步限制了长度。

此外,由于项目要求和物理限制,无法进行系统重新布线和电缆更换。直观的选择——实施CAN中继器来“扩展”网络——也不适用于该系统:尽管CAN中继器确实提供了信号电平的逐位刷新,但它们的信号传播延迟时间实际上只会增加线路拓扑网络的长度。

因此,需要一种不同的方法!



Intelligent CAN bus segmentation using repeaters and bridges

智能CAN总线分段

HMS团队建议对整个网络进行分段(细分),使用CAN拓扑组件来提高信号质量。

较大的CAN网络被智能地划分为多个较短的网段,利用双通道CAN网桥,提供更精确的网络分段,并带有两个中继器进行信号刷新。这使得每个子网段能够保持预期的波特率以及整个较大网络的其余部分。此外,电气干扰也不会通过CAN桥传输,从而进一步提高了所有网段的整体信号质量。

“从头到尾只花了几周时间就完成了这项工作,”总部位于德国拉芬斯堡的HMS Networks产品线总监Thomas Conz说。

“我们运用了解决问题的能力,与客户一起一步一步地远程解决问题。因此,我们花了大约两周的时间与客户一起进行调查阶段,一周将设备送过来,再花一周时间检查解决方案是否正常工作。此后,该解决方案可以大规模部署,我们的客户能够对系统进行最终购买。

Thomas Conz 认为 BESS 客户在提高现场开发、调试和部署 BESS 系统的效率方面有很大的潜力。电池和云之间的安全连接有助于为 BESS 开发新的收入来源,包括与风力涡轮机等可再生能源的快速响应通信。



Thomas Conz, General Manager Business Unit Ixxat
HMS的托马斯·康兹(Thomas Conz)表示,该团队能够
快速解决客户的问题。


为什么您应该选择HMS Networks作为BESS可靠的工业连接解决方案提供商:

  • 识别物理层上的系统弱点,并提出提高通信可靠性的直接建议
  • 为未来部署优化系统设计的成本
  • HMS支持团队进行了全面的网络健康分析,并随后应用了适当的拓扑解决方案,从而实现了强大而可靠的CAN BMS
  • 在电网规模的 BESS 部署中为客户提供通信
  • 清楚地了解何时以及如何应用各种CAN总线拓扑解决方案(中继器、网桥、网关)
  • 全球支持服务以及广泛产品组合的单一合作伙伴