如何排查CAN干擾問題保障其通信穩(wěn)定

儲能系統(tǒng)中動力電池的安全和穩(wěn)定性是保障其性能的決定性因素，其生產(chǎn)和測試都需要有諸多流程來保障。在對電池內(nèi)外CAN總線情況進行實時監(jiān)控時，我們?nèi)绾闻挪镃AN干擾問題，保障其通信穩(wěn)定呢?

儲能發(fā)展之“新型儲能”

儲能作為新能源發(fā)展通過介質(zhì)或設(shè)備把能量存儲起來而在需要的時候再釋放的過程，既可以提高能源利用效率，也可以擴大新型可再生能源的實際應(yīng)用。

在碳達峰、碳中和的發(fā)展背景下，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，新型儲能也被推至了前所未有的高度。

發(fā)改委、能源局發(fā)布《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》，這里的新型儲能指的是除抽水蓄能外的新型電儲能技術(shù)，主流的技術(shù)包括鋰離子電池、鉛蓄電池、超導(dǎo)儲能等新型儲能技術(shù)，明確提出到2025年，實現(xiàn)新型儲能從商業(yè)化初期向規(guī)?；l(fā)展轉(zhuǎn)變，裝機規(guī)模達30GW以上。未來儲能將主要集中在“光伏+儲能”“風(fēng)電+儲能”“電化學(xué)能+儲能”等新型儲能方向。

圖1 新型儲能系統(tǒng)

儲能系統(tǒng)的CAN故障隱患

在儲能產(chǎn)業(yè)鏈中，儲能電池是成本占比最大、壁壘最高的環(huán)節(jié)，電池的安全性和穩(wěn)定性是至關(guān)重要的。在儲能系統(tǒng)中，起著核心作用的BMS電池管理系統(tǒng)對整個電池系統(tǒng)的生命安全保障起著不可或缺的作用。

新能源汽車為保障其動力，動力電池也需要進行系統(tǒng)級嚴(yán)格的一系列測試，而現(xiàn)今絕大部分的汽車廠商，包括新能源電池廠家的電池的監(jiān)控系統(tǒng)底層通信都是CAN通信。

圖2 動力電池組CAN通信

在儲能系統(tǒng)中，由于節(jié)點較多，CAN網(wǎng)絡(luò)拓撲的方式也比較復(fù)雜容易導(dǎo)致整個系統(tǒng)的通信故障，導(dǎo)致BMS對電池實時監(jiān)測、狀態(tài)統(tǒng)計、在線診斷與預(yù)警、充放電與預(yù)充控制等受到影響。而產(chǎn)生此類故障的原因通常如下：

1. 由于電池組的相互連接以及逆變器等串?dāng)_會對CAN總線產(chǎn)生很大信號干擾;

2. 當(dāng)電池組負載節(jié)點過多時，會導(dǎo)致通信產(chǎn)生擁堵發(fā)生總線堵塞的情況。

故障干擾定位及解決

致遠電子CAN分析儀不僅可以對電池系統(tǒng)的CAN通信報文進行實時收發(fā)，還可以查看每一幀報文對應(yīng)的波形，包括CANH、CANL及CANDIFF波形，從而能夠更加細節(jié)地觀察每一幀波形受到干擾的情況，如圖3所示。

圖3 查看干擾波形

并且能夠通過流量分析功能來實時監(jiān)控總線的利用率，可以通過報文收發(fā)界面直接定位發(fā)生擁堵的報文(如圖4所示)，將流量分析界面縮小(如圖5所示)，還可以測量擁堵部分報文之間的時間間隔，若是發(fā)生了Busoff, 通過該分析可觀察到錯誤主動到錯誤被動再到總線關(guān)閉過程，并測試BusOff恢復(fù)的時間。

圖4 流量分析界面

圖5 報文間隔測量

在此基礎(chǔ)上，ZLG致遠電子還推出了第二代CAN總線開發(fā)輔助工具ZPS-CANFD分析儀，是適用于CANFD、CAN、LIN總線的測量及測試儀器， 可為新能源汽車、軌道交通、醫(yī)療電子、汽車電子、樓宇安防、電梯控制等場合排除各種CAN/CANFD故障。并附帶有高速模擬通道、通用數(shù)字IO及模擬IO，通過提供的硬件接口及軟件功能，用戶能夠便捷地構(gòu)建總線信號測量與分析、節(jié)點功能仿真及測試、網(wǎng)絡(luò)可靠性診斷及評估的自動化系統(tǒng)。

圖6 ZPS-CANFD分析儀

那么出現(xiàn)以上的負載過多，總線出現(xiàn)擁堵，通信中斷的情況，該如何解決呢? 這時我們需要優(yōu)化CAN總線網(wǎng)絡(luò)的布局，由于每個電池組的BMS都是相同配置(CAN協(xié)議報文完全相同)，所以進行組合時可進行區(qū)分管理。行業(yè)用戶可使用CANHub-AS8集線器進行組網(wǎng)區(qū)分，可以將每段形成獨立的直線拓撲。并且可采用遠程實時監(jiān)控設(shè)備CANDTU-400EWGR，通過ZWS-CAN智慧云平臺對整個儲能電站進行實時管理。致遠電子CAN隔離網(wǎng)橋中繼器集線器系列產(chǎn)品均經(jīng)過嚴(yán)酷的實踐驗證，穩(wěn)定可靠，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于高速鐵路、地鐵、煤礦、醫(yī)療、汽車電子、樓宇安防、電梯控制等場合，可用于延長距離，改變拓撲結(jié)構(gòu)，隔離干擾。

圖7 CANHub-AS8集線器組網(wǎng)方案

原文標(biāo)題：儲能系統(tǒng)CAN總線干擾排除必備解決方案

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審核編輯：湯梓紅