HMS har framgångsrikt adresserat och löst nätverksproblem i ett BESS-projekt på flera megawatt med hjälp av fjärrdiagnostik och intelligent CAN-busssegmentering, vilket säkerställer effektiv och tillförlitlig kommunikation för storskaliga BESS-applikationer.
Ett batterienergilagringssystem (BESS), vanligtvis baserat på elektrokemi, är utformat för att lagra elektrisk laddning med hjälp av specialutvecklade batterier, så att den lagrade energin kan användas senare. Batteriutvecklingen har nu format BESS till en kommersiell verklighet.
Även om kostnaderna fortfarande är höga jämfört med elnätet har kostnaden för energilagring rasat. Kostnaden för energilagring har minskat med 50 % under de senaste två åren. Många regeringar och tillsynsmyndigheter uppmuntrar aktivt utvecklingen av batterilagringssystem med ekonomiska incitament, vilket sannolikt kommer att leda till ytterligare tillväxt.
En BESS integrerar en mängd olika enheter eller delsystem i en enda applikation – från batterier som används inom fordonssektorn till luftkonditionerings-, ventilations- och brandlarmsystem från byggsektorn och styrsystem från industrimiljön. Dessa delsystem är sammankopplade i nätverk med hjälp av en mängd olika protokoll.
Även om dessa komponenter och delsystem ofta passar perfekt för den avsedda applikationen, kan det vara svårt att kommunicera med dem när gränssnittsalternativen är begränsade eller obefintliga. En majoritet av systemen kommer dock att erbjuda åtminstone ett seriellt eller CAN-baserat RS232/485-gränssnitt.
På grund av sina rötter i fordonssegmentet kommer de batteripaket som används i BESS ofta att tillhandahålla ett CAN-kommunikationsgränssnitt. CAN (Controller Area Network) är ett bussbaserat system där alla noder är parallellkopplade till en buss bestående av två ledare, som avslutas i båda ändar med ett motstånd.
Under det tidiga skedet av driftsättningen av ett sådant BESS-projekt på flera megawatt identifierade platstekniker CAN-baserade kommunikationsproblem på batteriracknivå. Detta speciella system kopplade samman flera BMU:er på racknivå med en centraliserad "master"-BMU som använde CAN för att underlätta en kostnadseffektiv storskalig distribution.
I ett CAN-nätverk måste specifika design- och installationskrav uppfyllas för att upprätthålla tillförlitlighet och övergripande kommunikationsstabilitet. Dessa inkluderar nätverkslängden och topologin, såväl som själva kabeldragningen och termineringarna. Eftersom det är nödvändigt att en lika signalnivå finns vid alla noder inom en definierad bittid, är den totala nätverkslängden begränsad.
Bolaget kontaktade HMS Industrial Networks för att be om hjälp med att felsöka och lösa problemet och uppnå kommunikationsstabilitet. Under varumärket Ixxat erbjuder HMS kommunikationsexpertis för ett brett spektrum av användare, bland annat inom energi- och fordonsindustrin. HMS kunde effektivt analysera och felsöka det befintliga systemet på distans och rekommendera flera olika tillvägagångssätt för att lösa problemet.
HMS erfarenhet av dessa situationer i kombination med en omfattande verktygslåda av diagnostiska verktyg och topologikomponenter ledde till en framgångsrik lösning för kunden och en framgångsrik implementering av ytterligare en storskalig BESS.
Ixxat tillhandahåller en rad både standardiserade och kundanpassade mjuk- och hårdvara som möjliggör säker och tillförlitlig kommunikation baserad på CAN, CAN FD och Industrial Ethernet, inuti industriella automationsenheter, inklusive batterilagringssystem, bilar och medicinsk utrustning. Sortimentet omfattar gateways för smarta elnätsenergisystem.
HMS Ixxat-produkter för CAN-baserade nätverk och apparatskydd.
I den här applikationen har HMS använt digitala verktyg för att möjliggöra felsökningssupport på distans till en anläggning på andra sidan jordklotet. Specifika CAN-bussanalysverktyg inkluderade CANcheck och USB-till-CAN V2, kombinerat med mjukvarugränssnittet CanAnalyzer.
För felanalys utförde den avlägsna kunden signalmätningar på bussen och kontrollerade ledningarna. Genom att arbeta tillsammans identifierades systemiska problem med det fysiska lagret tidigt. Genom att analysera CAN-vågformerna visade det sig att nätverkets instabilitet berodde på för hög kapacitiv belastning i kombination med signalreflektioner.
Vanliga bidragande orsaker till sådana symtom är
Den totala fysiska kabellängden för detta system var ungefär 115 m. Medan ett 500 kbit CAN-nätverk vanligtvis kan uppnå längder på 100-110 m, begränsade de underliggande problemen i detta system längden ännu mer, innan aktiva felramar uppstod.
Dessutom var det inte möjligt att koppla om systemet och byta ut kablar på grund av projektkrav och fysiska begränsningar. Det intuitiva valet – att implementera CAN-repeatrar för att "förlänga" nätverket – var inte heller tillämpligt för detta system: även om CAN-repeatrar ger bitvis uppdatering av signalnivåer, ökar deras fördröjningstid för signalutbredning i praktiken bara längden på ett linjetopologinätverk.
Så det behövdes ett annat tillvägagångssätt!
HMS-teamet föreslog att man skulle segmentera (dela upp) det övergripande nätverket med hjälp av CAN-topologikomponenter för att förbättra signalkvaliteten.
Det större CAN-nätverket delades på ett intelligent sätt upp i flera, kortare segment med hjälp av tvåkanaliga CAN-bryggor, som erbjuder en mer exakt segmentering av nätverket, med två repeaters för signaluppdatering. Detta gjorde det möjligt för varje undersegment att bibehålla den avsedda överföringshastigheten tillsammans med resten av det övergripande större nätverket. Dessutom överförs inte elektriska störningar över CAN-bryggan, vilket ytterligare förbättrar den totala signalkvaliteten på alla segment.
"Det tog bara några veckor att slutföra jobbet från början till slut", säger Thomas Conz, Product Line Director på HMS Networks, baserat i Ravensburg, Tyskland.
"Vi tillämpade vår problemlösningsförmåga och tog med oss kunden steg för steg för att lösa problemet på distans. Så det tog oss ungefär två veckor att göra undersökningsfasen med kunden, en vecka att skicka över enheten och ytterligare en vecka att kontrollera att lösningen fungerade som den skulle. Därefter kunde lösningen massdistribueras och vår kund kunde göra det slutliga köpet av systemet."
Thomas Conz ser en stor potential för BESS-kunder att förbättra sin effektivitet när det gäller att utveckla, driftsätta och driftsätta sina BESS-system på plats. Säker konnektivitet mellan batterier och molnet kan bidra till att utveckla nya intäktsströmmar för BESS, inklusive snabb kommunikation med förnybara energikällor, t.ex. vindkraftverk.
HMS Thomas Conz säger att teamet kunde
Lös kundens problem snabbt.
Varför du ska välja HMS Networks som leverantör av industriella anslutningslösningar för din BESS: