儲(chǔ)能系統(tǒng)中動(dòng)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(cè)試都需要有諸多流程來保障。在對(duì)電池內(nèi)外CAN總線情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控時(shí)，我們?nèi)绾闻挪镃AN干擾問題，保障其通信穩(wěn)定呢?

儲(chǔ)能發(fā)展之“新型儲(chǔ)能”

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

在碳達(dá)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(chǔ)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(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》，這里的新型儲(chǔ)能指的是除抽水蓄能外的新型電儲(chǔ)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(chǔ)能等新型儲(chǔ)能技術(shù)，明確提出到2025年，實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能從商業(yè)化初期向規(guī)模化發(fā)展轉(zhuǎn)變，裝機(jī)規(guī)模達(dá)30GW以上。未來儲(chǔ)能將主要集中在“光伏+儲(chǔ)能”“風(fēng)電+儲(chǔ)能”“電化學(xué)能+儲(chǔ)能”等新型儲(chǔ)能方向。

圖1 新型儲(chǔ)能系統(tǒng)

儲(chǔ)能系統(tǒng)的CAN故障隱患

在儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈中，儲(chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)中，起著核心作用的BMS電池管理系統(tǒng)對(duì)整個(gè)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(dòng)力，動(dòng)力電池也需要進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)嚴(yán)格的一系列測(cè)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(dòng)力電池組CAN通信

在儲(chǔ)能系統(tǒng)中，由于節(jié)點(diǎn)較多，CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆绞揭脖容^復(fù)雜容易導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的通信故障，導(dǎo)致BMS對(duì)電池實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、狀態(tài)統(tǒng)計(jì)、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(huì)對(duì)CAN總線產(chǎn)生很大信號(hào)干擾;

2. 當(dāng)電池組負(fù)載節(jié)點(diǎn)過多時(shí)，會(huì)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(yuǎn)電子CAN分析儀不僅可以對(duì)電池系統(tǒng)的CAN通信報(bào)文進(jìn)行實(shí)時(shí)收發(fā)，還可以查看每一幀報(bào)文對(duì)應(yīng)的波形，包括CANH、CANL及CANDIFF波形，從而能夠更加細(xì)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(shí)時(shí)監(jiān)控總線的利用率，可以通過報(bào)文收發(fā)界面直接定位發(fā)生擁堵的報(bào)文(如圖4所示)，將流量分析界面縮小(如圖5所示)，還可以測(cè)量擁堵部分報(bào)文之間的時(shí)間間隔，若是發(fā)生了Busoff, 通過該分析可觀察到錯(cuò)誤主動(dòng)到錯(cuò)誤被動(dòng)再到總線關(guān)閉過程，并測(cè)試BusOff恢復(fù)的時(shí)間。

圖4 流量分析界面

圖5 報(bào)文間隔測(cè)量

在此基礎(chǔ)上，ZLG致遠(yuǎn)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(cè)量及測(cè)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(chǎng)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(hào)測(cè)量與分析、節(jié)點(diǎn)功能仿真及測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)可靠性診斷及評(píng)估的自動(dòng)化系統(tǒng)。

圖6 ZPS-CANFD分析儀

那么出現(xiàn)以上的負(fù)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(shí)我們需要優(yōu)化CAN總線網(wǎng)絡(luò)的布局，由于每個(gè)電池組的BMS都是相同配置(CAN協(xié)議報(bào)文完全相同)，所以進(jìn)行組合時(shí)可進(jìn)行區(qū)分管理。行業(yè)用戶可使用CANHub-AS8集線器進(jìn)行組網(wǎng)區(qū)分，可以將每段形成獨(dú)立的直線拓?fù)洹２⑶铱刹捎眠h(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備CANDTU-400EWGR，通過ZWS-CAN智慧云平臺(tái)對(duì)整個(gè)儲(chǔ)能電站進(jìn)行實(shí)時(shí)管理。致遠(yuǎn)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(shí)踐驗(yàn)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(chǎng)合，可用于延長(zhǎng)距離，改變拓?fù)浣Y(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(chǔ)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