新风光取得高压级联储能系统的网络通讯拓扑架构专利，解决了CAN通信所带来的信道堵塞和维护技术难度高的问题

金融界2024年5月2日消息，据国家知识产权局公告，新风光电子科技股份有限公司取得一项名为“一种高压级联储能系统的网络通讯拓扑架构“，授权公告号CN220874555U，申请日期为2023年8月。

专利摘要显示，本实用新型的高压级联储能系统的网络通讯拓扑架构，包括电池管理系统BMS、能量管理系统EMS和电池簇，每个电池簇设置有电池管理系统主控单元BCMU和从控单元BMM，特征在于：电池管理主控单元BCMU依次经网转光模块、光转网模块和第一交换机与电池管理系统BMS相通信，电池管理系统主控单元BCMU经以太网口与网转光模块的输入端相连接，网转光模块的输出端与光转网模块的输入端相连接。本实用新型的网络通讯拓扑架构，不仅利用光纤实现了高压隔离，而且与现有采用CAN总线通信相比，解决了CAN通信所带来的信道堵塞和维护技术难度高的问题，更利于安全、稳定地将所采集的电池簇的运行信息进行上传。

本文源自金融界

什么是CAN通讯？如何使用CAN通讯？

一.什么是CAN总线通讯？

CAN 总线是国际上应用最广泛的现场总线之一。最早是由德国Bosch公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信协议。

CAN 总线的应用范围遍及从高速网络到低成本的多线路网络，广泛应用于控制系统中的各检测和执行机构之间的数据通信。 现场总线领域中， CAN 总线得到了计算机芯片商的广泛支持，他们纷纷推出直接带有 CAN 接口的微处理器 (MCU) 芯片。 CAN 是一种多主方式的串行通讯总线，基本设计规范要求有高的位速率， 高的抗电磁干扰性，而且能够检测出产生的任何错误。 CAN 网络具有如下特点 :

网络上任意一个节点均可在任意时刻主动向网络上的其它节点发送信息，而不分主从 ; 采用非破坏性总线仲裁技术， 当两个节点同时向网络上传送信息时，优先级低的节点主动停止数据发送， 而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据 ;

具有点对点，一点对多点及全局广播传送接收数据的功能 ; 通讯距离最远可达 10ｋ(5kbps)，通讯速率最高可达 1Mbps(40ｍ)，网络节点数实际可达 110个，每一帧的有效字节数最多为 8 个，这样传输时间短，受干扰的概率低 ;通讯介质采用廉价的双绞线即可，无特殊要求 ; 每帧信息都有 CRC 校验及其它检错措施，数据出错率极低，可靠性极高 ;在传输信息出错严重时，节点可自动切断它与总线的联系，以使总线上的其它操作不受影响。

二.CAN 和 RS485有什么区别？

CAN(Controller Area Network) 属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。较之目前 RS-485 基于 R 线构建的分布式控制系统而言， 基于 CAN 总线的分布式控制系统在以下方面具有明显的优越性：

1） CAN 控制器工作于多主方式，网络中的各节点都可根据总线访问优先权 (取决于报文标识符 )采用无损结构的逐位仲裁方式竞争向总线发送数据，且 CAN 协议废除了站地址编码，而代之以对通信数据进行编码， 这可使不同的节点同时接收到相同的数据， 这些特点使得 CAN 总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强，并且容易构成冗余结构，提高系统的可靠性和系统的灵活性。而利用 RS-485只能构成主从式结构系统，通信方式也只能以主站轮询的方式进行，系统的实时性、可靠性较差。

2）CAN 总线通过 CAN 控制器接口芯片 82C250的两个输出端 CANH和 CANL 与物理总线相连，而 CANH 端的状态只能是高电平或悬浮状态， CANL 端只能是低电平或悬浮状态。这就保证不会出现象在RS-485 网络中，当系统有错误，出现多节点同时向总线发送数据时，导致总线呈现短路，从而损坏某些节点的现象。而且 CAN 节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能， 以使总线上其他节点的操作不受影响，从而保证不会出现象在网络中， 因个别节点出现问题，使得总线处于“死锁”状态。

3） CAN 具有完善的通信协议， 可由 CAN 控制器芯片及其接口芯片来实现， 从而大大降低了系统的开发难度， 缩短了开发周期，这些是只仅仅有电气协议的 RS-485所无法比拟的。

CAN 和 RS485 网络通信比较

微机保护采用CAN在通信方面采用如下特点 :

终端保护设备主机与显示部分采用 RS485 通信方式 ,主机和显示器由两个完全独立的 CPU 控制 ,互不影响 .有的厂家采用主机一个CPU 控制显示部分 ,因显示部分与主机分体安装 ,控制数据总线及微机工作电源 DC5V 要外引 ,外界电磁干扰很容易串扰到 CPU 的数据总线及微机工作电源 DC5V 上,从而导致保护因电磁干扰而误动作 . 终端保护设备与上位机采用 CAN 工业总线通信方式 ,有的厂家则采用 RS485 通信方式 ,二者的差别见上述 CAN 与 RS485 的通信比较.CAN 通信的优越性十分明显 .

终端保护设备与上位机通信采用国际标准的 103通信规约 ,完全通明,很容易与各厂家不同的上位机实现无逢连接 ,更为将来扩充以太网口做好传输准备 .而有的厂家在与上位机通信方面根据自身的特点编制自己的规约 ,不完全透明 ,与其他厂家的上位机连接困难 .

三.CAN总线通讯如何使用？

3.1 CAN 网络布线要点 : 布线要点 :

（1）、单总线结构（手拉手、没有分支） ；

（2）、屏蔽双绞线；

（3）、所有的线都是一个型号；

（4）、连接可靠

3.2、 CAN 网络布线图

3.3、 CAN 网络布线规范

采用 CAN通讯协议进行远距离 （≤1500m）通讯， 不规范的布线方式会导致通讯的可靠性、稳定性和传输数据准确性的明显下降。 因此建议严格采用 CAN网络布线规范进行工程施工，以降低后期的维护工作量。

CAN联网布线规范如下：

根据总线型结构要求，图 2.1 中 a、c、e 三种连接方式不正确，正确的方式应按

b、 d、f 三种。不恰当的网络连接在近距离、低速率的情况下可能能够正常工作，但如果

通讯距离加长、速率提高，其不良影响会越来越严重。

图 2.1

（1）CAN通讯线规格：

带屏蔽层的 2 芯双绞线；单股线横截面积 0.75 平方毫米以上；

（2）接线方法：

网络采用总线型结构；双绞线接 CAN的 CAN_H、CAN_L线，屏蔽层接地；总线长度≤1500米； 最好没有分支，如有，支线长度：≤ 3 米；总线上所有的线要用同一种线，两种线的电阻不同，信号到两种线的接头处会反射碰撞产生干扰；

总线两端视情况各接一个 120 欧匹配电阻；远离高压线；与电源线并行时要视情况 CAN线屏蔽层要接地；支线如没接终端，应将其去掉（会反射信号产生干扰） ；

尽量减少线路中的接点；接点处焊接良好、包扎紧密，避免松动和氧化；

检验布线是否合格： 断电时每个分节点 2 线间电阻为 60～80 欧左右方为合格。

总线结构是单总线 ,就是 CAN 总线的双绞线接到一台读卡器只的端子，再从这台读卡器的端子接线点出来接到下一台 ,就这样一台接一台，直到最后一台 ,不能有分支或星形等其它结构。

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