CAN, RS485 и список совместимости: как батарея договаривается с инвертором

Батарея и инвертор соединены не только силовыми кабелями, но и тонким кабелем данных. По нему система управления батареей постоянно сообщает инвертору, каким током её сейчас можно заряжать и разряжать, сколько в ней заряда и нет ли аварий. Одинаковый разъём RJ45 при этом ничего не гарантирует: протоколы и распиновка у производителей разные. До покупки нужно проверить одно — есть ли батарея в списке совместимости инвертора.

Зачем батарее разговаривать с инвертором

Инвертор сам видит только общее напряжение батареи и ток. Этого мало. Он не знает, что происходит с отдельными ячейками, какая у них температура и сколько заряда осталось на самом деле: у литий-железо-фосфатной батареи напряжение почти не меняется между 20 и 90 % заряда, и определить уровень по нему нельзя.

Всё это знает система управления батареей (BMS). По кабелю данных она передаёт инвертору то, что ему нужно для работы.

Что передаёт батареяЗачем это инвертору
Предельное напряжение зарядаЗнать, до какого напряжения заряжать именно эту батарею
Допустимый ток заряда в данный моментСнижать ток на холоде, у верхней границы заряда, при перегреве
Допустимый ток разряда в данный моментНе превышать возможности батареи при большой нагрузке
Уровень заряда (SOC)Показывать точный процент и останавливать разряд на заданном пороге
Состояние батареи (SOH), температураМониторинг и журнал
Запрос на принудительный зарядПодзарядить батарею от сети, если она разряжена ниже безопасного уровня
Предупреждения и аварииОстановить работу раньше, чем сработает жёсткая защита

Главная строка — допустимые токи. Они меняются: в тёплом помещении при 50 % заряда батарея разрешает полный ток, при +3 °C — малую долю, ниже нуля — ноль на заряд. Со связью инвертор подстраивается плавно, и владелец ничего не замечает. Без связи инвертор продолжает подавать заданный ток, и батарея вынуждена защищаться единственным оставшимся способом — размыкать цепь. Кто за что отвечает в этой паре, подробно разобрано в статье про EMS и BMS.

CAN и RS485: в чём разница

Это два способа передать данные по витой паре. Оба надёжны и рассчитаны на помехи, оба используют два сигнальных провода.

ПараметрCANRS485
Сигнальные проводаCAN-H и CAN-LA и B
Как идёт обменУстройства сами отправляют сообщения по расписаниюВедущее устройство опрашивает ведомые по очереди
Типичное применение в домашней системеСвязь батареи с инверторомСвязь модулей между собой, мониторинг, иногда связь с инвертором
Что нужно согласоватьСкорость и набор сообщенийСкорость, адреса и таблицу регистров
Согласующие резисторы на концах линииНужныНужны на длинных линиях

Для владельца разница между ними не принципиальна. Важно, чтобы батарея и инвертор использовали один и тот же вариант и понимали один и тот же язык. Многие батареи поддерживают оба интерфейса, и какой из них задействовать с конкретным инвертором, указано в инструкции.

Почему одинаковый разъём не означает совместимость

И на батареях, и на инверторах порты связи выполнены в виде гнёзд RJ45 — таких же, как в компьютерной сети. Из-за этого кажется, что достаточно соединить их любым сетевым кабелем. На деле совпасть должны три вещи.

Распиновка. Стандарта на то, по каким контактам RJ45 идут сигналы батареи, нет. У одного производителя линия CAN выведена на четвёртый и пятый контакты, у другого — на седьмой и восьмой, у третьего на тех же контактах RS485. Обычный сетевой кабель соединяет контакты напрямую, первый с первым и так далее. Если распиновки не совпадают, нужен кабель с перестановкой жил — его дают в комплекте с батареей под конкретный инвертор или изготавливают по двум инструкциям.

Скорость обмена. Обе стороны должны работать на одной скорости. Для CAN в этой области часто используется 500 кбит/с, но это не закон; точное значение — в описании протокола.

Протокол. Это словарь: какие сообщения передаются, в каких единицах, в каком порядке. У крупных производителей батарей свои протоколы, инверторы поддерживают несколько и переключаются настройкой. Многие батареи умеют имитировать распространённые чужие протоколы, и тогда на батарее выбирают марку инвертора — переключателями или в приложении.

Чего делать нельзя

Не включайте порт связи батареи или инвертора в домашний роутер или коммутатор. Разъём тот же, но это не компьютерная сеть: на некоторых контактах может присутствовать служебное питание, и сетевое оборудование от него может пострадать.

Что проверить до покупки

  1. Список совместимости производителя инвертора. Это главный документ. В нём перечислены модели батарей, с которыми работа проверена, и указано, какой протокол выбрать в настройках. Для инверторов Deye такой список входит в комплект документации; русскоязычные руководства собраны на странице инструкций Deye.
  2. Версии прошивок. Совместимость иногда заявлена начиная с определённой версии программы инвертора или BMS. Уточните, кто и как будет обновлять.
  3. Кабель. Есть ли в комплекте кабель связи именно для вашего инвертора и какова его распиновка.
  4. Настройки с обеих сторон. Что выбрать в меню инвертора и что выставить на батарее.
  5. Несколько модулей. Как задаются адреса и какой модуль подключается к инвертору. Обычно это ведущий модуль, который собирает данные с остальных; порядок расширения описан в статье про второй модуль.

Проще всего, когда батарея и инвертор одного производителя: совместимость гарантирована, кабель в комплекте, настройка сводится к выбору из списка. Батареи Deye серии SE-F, например, рассчитаны на работу с низковольтными гибридными инверторами той же марки. Сочетания разных марок тоже работают, но только те, что проверены и внесены в список.

Как понять, что связь работает

Если инвертор показывает только напряжение, а процент считает сам или сообщает о потере связи, обмена нет. Причины в порядке убывания частоты: не тот кабель или не тот порт, не выбран литиевый режим и протокол на инверторе, неверные адреса на модулях, несовместимые версии программ. Расшифровка сообщений инверторов Deye есть в справочнике кодов ошибок.

Работа без связи: запасной режим

Большинство инверторов умеют работать с батареей и без обмена данными — по напряжению. В настройках задают напряжение заряда, порог отключения при разряде и предельные токи, а уровень заряда инвертор оценивает сам.

Для LFP это плохо работает по трём причинам. Уровень заряда по напряжению определяется грубо: на пологом участке кривой ошибка может составлять десятки процентов. Токи фиксированы и не учитывают температуру и состояние ячеек, поэтому в холод или при разбалансе батарея отключается жёсткой защитой. И наконец, инвертор не узнаёт о предупреждениях BMS заранее.

Режим по напряжению годится как временное решение — например, чтобы система работала, пока ждут нужный кабель или обновление. Как постоянный вариант он означает меньшую полезную ёмкость, больше отключений и отсутствие нормальной диагностики. Кроме того, производитель батареи может считать работу со связью условием гарантии; это стоит уточнить до покупки.

Частые вопросы

Подойдёт ли обычный сетевой патч-корд?

Только если по инструкциям батареи и инвертора нужные сигналы приходятся на одни и те же контакты. Это бывает у оборудования одного производителя. В остальных случаях нужен кабель с перестановкой жил.

Батареи нет в списке, но продавец говорит, что протокол совместим. Верить?

Это может работать: батарея, имитирующая распространённый протокол, часто определяется инвертором. Но проверенным сочетание от этого не становится. Попросите письменное подтверждение и уточните, кто отвечает, если после обновления прошивки связь пропадёт.

Что будет, если кабель связи отойдёт во время работы?

Инвертор сообщит об ошибке связи и, в зависимости от модели и настроек, остановит работу с батареей или перейдёт на управление по напряжению. Защита самой батареи продолжает действовать в любом случае: BMS от кабеля данных не зависит.

Приложение батареи в телефоне показывает, что всё в порядке. Значит, связь с инвертором есть?

Нет. Приложение подключается к батарее по собственному каналу — обычно по Bluetooth или Wi-Fi — и к обмену с инвертором отношения не имеет. Наличие связи проверяют на экране инвертора.

Короткий вывод

Кабель данных превращает батарею и инвертор из двух отдельных устройств в систему: инвертор узнаёт реальные пределы батареи и подстраивается под них, не доводя дело до аварийных отключений. Совместимость определяют распиновка, скорость и протокол, и по внешнему виду разъёма о ней судить нельзя. Поэтому порядок действий простой: до покупки найти батарею в списке совместимости инвертора, уточнить кабель и настройки, а после монтажа убедиться, что инвертор показывает данные, полученные от батареи. Работа без связи возможна, но это запасной режим, а не норма.

Telegram