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 батарея | Зачем это инвертору |
|---|---|
| Предельное напряжение заряда | Знать, до какого напряжения заряжать именно эту батарею |
| Допустимый ток заряда в данный момент | Снижать ток на холоде, у верхней границы заряда, при перегреве |
| Допустимый ток разряда в данный момент | Не превышать возможности батареи при большой нагрузке |
| Уровень заряда (SOC) | Показывать точный процент и останавливать разряд на заданном пороге |
| Состояние батареи (SOH), температура | Мониторинг и журнал |
| Запрос на принудительный заряд | Подзарядить батарею от сети, если она разряжена ниже безопасного уровня |
| Предупреждения и аварии | Остановить 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.
| Параметр | CAN | RS485 |
|---|---|---|
| Сигнальные провода | CAN-H и CAN-L | A и B |
| Как идёт обмен | Устройства сами отправляют сообщения по расписанию | Ведущее устройство опрашивает ведомые по очереди |
| Типичное применение в домашней системе | Связь батареи с инвертором | Связь модулей между собой, мониторинг, иногда связь с инвертором |
| Что нужно согласовать | Скорость и набор сообщений | Скорость, адреса и таблицу регистров |
| Согласующие резисторы на концах линии | Нужны | Нужны 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
- 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.
- Версии прошивок. Совместимость иногда заявлена начиная с определённой версии программы инвертора или BMS. Уточните, кто и как будет обновлять.
- Кабель. Есть ли в комплекте кабель связи именно для вашего инвертора и какова его распиновка.
- Настройки с обеих сторон. Что выбрать в меню инвертора и что выставить на батарее.
- 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
- На экране инвертора уровень заряда показан в процентах и совпадает с показаниями приложения батареи.
- В разделе данных о батарее видны температура, допустимые токи заряда и разряда, полученные от BMS.
- При зарядке у верхней границы ток снижается плавно, а не обрывается.
- В журнале нет ошибки связи с батареей.
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.