BMS-Kommunikation für die Integration von Solarspeichern: CAN-, RS485- und Wechselrichterprotokollkompatibilität

Warum die Wechselrichterkommunikation die häufigste Fehlerursache bei Solarspeicheranlagen ist

Spricht man mit jemandem, der bereits großflächige Solarspeicher in Betrieb genommen hat, hört man immer wieder dieselbe Geschichte: Der Akku bestand alle Tests im Labor. Zellspannungen innerhalb der Spezifikationen, Lastausgleich funktionierte, Schutzmechanismen griffen wie erwartet. Doch vor Ort verweigerten Wechselrichter und Batterie die Kommunikation – oder schlimmer noch: Sie kommunizierten zwar, meldeten aber den falschen Ladezustand, verweigerten Ladebefehle oder gaben unlesbare Fehlercodes aus. Der Akku musste zurückgeschickt werden. Das Projekt verlor eine Woche.

Dies ist kein seltener Sonderfall. Es handelt sich um einen der häufigsten Feldausfälle bei Solarspeicherprojekten, und fast immer ist die Ursache dieselbe: ein Batteriemanagementsystem (BMS) mit CAN-Port, das jedoch nicht das vom Wechselrichter erwartete Protokoll unterstützt. Gerade bei Speichern ist Kommunikation keine Zusatzfunktion – sie ist die Grundlage des Systems.

Die drei Kanäle – ihre jeweilige Funktion in einem Speichersystem

Die Kommunikation mit dem Batteriemanagementsystem (BMS) von Solarspeichern nutzt typischerweise drei physikalische Kanäle, die jeweils ein unterschiedliches Datenverkehrsmuster aufweisen. Zu wissen, welcher Kanal welche Aufgaben übernimmt, ist der erste Schritt beim Erstellen einer sinnvollen Kommunikationsspezifikation:

CAN-Bus

Die CAN-Bus-Schnittstelle ist eine prioritäre Echtzeitverbindung zwischen Batterie und Wechselrichter. Sie überträgt Informationen zum Ladezustand, zu Lade- und Entladestromgrenzen, Spannungsgrenzen, Fehlerkennungen und protokollspezifische Steuerungsmeldungen. Der Wechselrichter nutzt diesen Kanal, um die Batterie sicher zu laden und zu entladen. Fällt die CAN-Bus-Schnittstelle aus oder verwendet sie das falsche Protokoll, stehen dem restlichen System keine verwertbaren Informationen zur Verfügung.

RS485

RS485 dient der Überwachung mit niedrigeren Datenraten, der Telemetrie und der Integration in Energiemanagementsysteme auf Standortebene oder übergeordnete Überwachungssoftware. Es ist außerdem die gängige Schnittstelle für in Reihe geschaltete Mehrfachspeichersysteme, bei denen jeder Speicher an eine Steuerung meldet. Modbus RTU ist das typische Protokoll für diese Verbindung.

Bluetooth

Für die Diagnose durch Installateure und Endnutzer – die Smartphone-App zeigt Zellspannungen, Temperaturen, den Bilanzierungsstatus und die Alarmhistorie an. Sie ist nicht Teil des laufenden Regelkreises, aber nützlich für die Inbetriebnahme, Fehlersuche und Transparenz für den Endnutzer.

Der entscheidende Unterschied: CAN zu haben bedeutet nicht, Ihr Inverter-Protokoll zu sprechen.

Dieser Abschnitt verdient besondere Aufmerksamkeit, denn hier liegt der häufigste Fehler beim Vergleich von technischen Datenblättern. Der CAN-Bus ist ein physikalischer und elektrischer Standard – eine Methode, um Datenbits zuverlässig zwischen Geräten zu übertragen. Er ist kein Protokoll. Protokolle sind Vereinbarungen darüber, was diese Bits bedeuten: welche Nachrichten-ID den Ladezustand übermittelt, welches Byte-Layout die Ladestromgrenze darstellt und welche Fehlercodes definiert sind.

Zwei Gebäudeleittechnik-Systeme (BMS) können zwar beide CAN unterstützen, aber dennoch nicht mit demselben Wechselrichter kommunizieren, da sie unterschiedliche Protokolle implementieren. Ein BMS, das zwar eine generische CAN-Schnittstelle unterstützt, aber nicht die vom Wechselrichter erwartete Nachrichtenstruktur implementiert, führt genau zu dem oben beschriebenen Fehler vor Ort: Die Kabel sind angeschlossen, die Kontrollleuchten leuchten, aber es findet kein sinnvoller Datenaustausch statt.

Gängige Speicherwechselrichterprotokolle und was native Unterstützung tatsächlich bedeutet

Weltweit hat sich bei Speichersystemen für Privathaushalte und kleinere Gewerbebetriebe eine relativ kleine Anzahl von Wechselrichterprotokollen durchgesetzt. Die genaue Liste der benötigten Protokolle hängt vom jeweiligen Wechselrichter ab, doch meist werden die großen Marken der einzelnen regionalen Märkte berücksichtigt. Unterhalb der Markenebene sind zwei praktische Kompatibilitätsebenen zu beachten:

Unterstützung für native Protokolle

Die BMS-Firmware implementiert das Wechselrichterprotokoll direkt. In den meisten Fällen wird die Inbetriebnahme dadurch deutlich vereinfacht, da das Protokoll bereits auf Firmware-Ebene implementiert ist. Details wie Protokollversion, Firmware-Version auf beiden Seiten, Parameterzuordnung und Wechselrichterkonfiguration müssen jedoch für den jeweiligen Einsatz noch überprüft werden. Dies reduziert Feldausfälle im Vergleich zu einem konfigurierbaren oder rein CAN-basierten Ansatz, bei dem die Protokollschicht zusätzlich zu all den genannten Punkten entwickelt oder angepasst werden muss.

Konfigurierbare / anpassbare Unterstützung

Das BMS bietet CAN und eine Konfigurationsschnittstelle für die übergeordnete Überwachung, über die das Protokoll ausgewählt oder an einen bestimmten Wechselrichter angepasst werden kann. Dies bietet mehr Flexibilität, erfordert jedoch, dass der Installateur oder Lieferant während der Inbetriebnahme über die notwendigen Kenntnisse verfügt.

CAN-Schnittstelle

Das BMS verfügt zwar über einen CAN-Anschluss, implementiert aber das Wechselrichterprotokoll nicht. Der Systemintegrator muss die Protokollschicht selbst entwickeln. Für die meisten Speicherprojekte ist dies wirtschaftlich nicht rentabel – der Entwicklungsaufwand ist höher als die Kosten für ein BMS mit nativer Unterstützung.

Die entscheidende Frage bei jeder Speicheranfrage lautet: Benötigen Sie eine native, eine konfigurierbare Lösung oder möchten Sie die Protokollschicht selbst entwickeln? Die meisten Installateure bevorzugen eine native Lösung. Hersteller von Komplettsystemen, die mehrere Projekte mit verschiedenen Wechselrichtermarken betreuen, wünschen sich hingegen häufig eine konfigurierbare Lösung.

So prüfen Sie die Kompatibilität vor Ihrer Bestellung

Dies ist die Checkliste für die Vorbereitung der Angebotsanfrage, die den eingangs beschriebenen Fehler vor Ort verhindert. Das Durcharbeiten dauert weniger als eine Stunde und spart im weiteren Verlauf wochenlange Arbeit:

• Prüfen Sie zuerst Ihr Wechselrichtermodell, nicht das BMS.Der Wechselrichter hat üblicherweise strengere Protokollvorgaben als das Batteriemanagementsystem (BMS). Sperren Sie den Wechselrichter und überprüfen Sie anschließend, ob das BMS damit übereinstimmt – nicht umgekehrt.
• Bitten Sie den BMS-Lieferanten um eine Liste der nativ auf Firmware-Ebene implementierten Wechselrichterprotokolle, namentlich aufgeführt.Eine vollständige Liste nennt spezifische Protokolle. Eine vage Antwort wie „Unterstützt alle gängigen Wechselrichter“ ist ein Warnsignal, das man ernst nehmen sollte.
• Fordern Sie das Protokolldokument oder eine Kompatibilitätsbestätigung speziell für Ihr Wechselrichtermodell an.Ein seriöser Anbieter wird entweder die Übereinstimmung bestätigen oder ehrlich zugeben, dass Anpassungsarbeiten erforderlich sind.
• Wenn es sich bei der Wechselrichtermarke um eine regionale oder eine erst kürzlich auf den Markt gebrachte Marke handelt,Rechnen Sie damit, dass Sie eher konfigurierbare als native Unterstützung benötigen, und planen Sie die Inbetriebnahmezeit entsprechend ein.
• Bei Projekten mit mehreren Wechselrichtern (z. B. ein Hersteller von Wechselrichterpaketen, der mehrere Wechselrichtermarken beliefert),Ich bevorzuge ein BMS mit konfigurierbarer Unterstützung für obere Monitore gegenüber einem BMS, das sich werkseitig auf ein einziges Protokoll festlegt.

DALYs Kommunikationsstack für Solarspeicher

Das BMS der 4. Generation von DALY für Energiespeicher basiert auf dem oben beschriebenen Kommunikationsmuster. Es bietet CAN-Bus und RS485 für die Echtzeitintegration mit Wechselrichtern und Systemen vor Ort sowie potentialfreie Kontakte für Hardware-Verriegelungen. Auf Protokollebene sind gängige Wechselrichterprotokolle für Speichersysteme führender Marken im Privatkunden- und Kleingewerbebereich nativ in der Firmware implementiert. Für Wechselrichter anderer Hersteller ermöglicht die Konfigurationsschnittstelle des oberen Monitors die projektspezifische Anpassung des Protokolls während der Inbetriebnahme.

Zwei wichtige Anmerkungen im Sinne dieses Artikels: Die genaue Liste der nativ unterstützten Wechselrichtermarken sollten Sie für Ihr spezifisches Projekt beim Entwicklungsteam anfordern und nicht aus allgemeinen Marketingaussagen ableiten; und die Angabe „native Unterstützung“ in den Datenblättern der Anbieter sollte immer anhand Ihres genauen Wechselrichtermodells überprüft werden, bevor die Bestellung aufgegeben wird.

Häufig gestellte Fragen

Q1Reicht es für den Aufbau eines Speichersystems aus, wenn in einer BMS-Spezifikation „CAN-Unterstützung“ angegeben ist?

Nicht allein. „CAN-Unterstützung“ bedeutet lediglich, dass das BMS über einen CAN-Anschluss verfügt und Daten über den Bus übertragen kann. Es sagt aber nichts darüber aus, ob das BMS das vom Wechselrichter erwartete Protokoll unterstützt. Fragen Sie daher vor der Bestellung nach, welche Wechselrichterprotokolle nativ in der Firmware implementiert sind. Eine unklare Antwort darauf liefert Ihnen die benötigten Informationen für Ihre Bestellung.

Q2Worin besteht der Unterschied zwischen der Unterstützung nativer Protokolle und der reinen Unterstützung von CAN?

CAN ist der Verdrahtungs- und Nachrichtenübertragungsstandard; das Protokoll regelt den Nachrichteninhalt. Native Protokollunterstützung bedeutet, dass die BMS-Firmware die spezifische Nachrichtenstruktur implementiert, die ein bestimmter Wechselrichterhersteller erwartet, sodass die beiden Geräte sofort korrekt kommunizieren können. Bei reiner CAN-Unterstützung verfügt das BMS zwar über den entsprechenden Anschluss, der Integrator muss jedoch die Protokollschicht selbst entwickeln – was für Speicherprojekte selten wirtschaftlich ist.

Q3Wie gehe ich bei einem Projekt mit mehreren Wechselrichtern vor, bei dem ich verschiedene Wechselrichtermarken liefere?

Achten Sie bei der Wahl eines Gebäudeleitsystems (BMS) auf konfigurierbare Protokollunterstützung über ein übergeordnetes Überwachungs- oder Firmware-Tool, anstatt auf ein BMS, das werkseitig ein einzelnes Wechselrichterprotokoll fest codiert. Dadurch kann dieselbe BMS-Hardware für verschiedene Wechselrichtermarken eingesetzt werden, wobei die Protokollanpassung bei der Inbetriebnahme erfolgt. Klären Sie mit dem Lieferanten, welche Marken bereits in der Bibliothek konfigurierbarer Protokolle enthalten sind und für welche eine projektspezifische Entwicklung erforderlich ist.

Über DALY

DALY entwickelt und fertigt Lithium-Batteriemanagementsysteme für OEMs, Akkupackhersteller und Systemintegratoren. Die Produkte werden in über 130 Ländern eingesetzt. Das 2015 gegründete Unternehmen DALY arbeitet nach ISO 9001 und ISO 14001 und erfüllt die CE- und RoHS-Richtlinien. Die Energiespeicherprodukte sind als UL-Komponenten anerkannt (jedoch nicht vollständig UL-systemzertifiziert – diese Unterscheidung ist für Projekte in Nordamerika relevant). Die Dokumentation unterstützt die Systemzertifizierung auf Akkupack- oder Systemebene.

Spezifizierung der BMS-Kommunikation für Ihr Speicherprojekt?

Wenn Sie ein Solarspeicherprojekt planen und sicherstellen möchten, dass die Kommunikation zwischen Gebäudeleittechnik und Wechselrichter vor Ort auch tatsächlich funktioniert, kann das DALY-Ingenieurteam die Protokollkompatibilität für Ihr spezifisches Wechselrichtermodell bestätigen, bevor die Bestellung aufgegeben wird.

• Teilen Sie uns Marke und Modell Ihres Wechselrichters, die Projektgröße und die Parallelkonfiguration mit.
• Fordern Sie die Liste der kompatiblen nativen Protokolle und die projektspezifische Überprüfung an.
• Anforderung der Spezifikationsdokumentation für BMS-Energiespeicher der 4. Generation
• E-Mail:dalybms@dalyelec.com

Produktseite für Energiespeicher-BMS:https://www.dalybms.com/home-storage-bms/