Elsystem, del 3 – Datanätverk för elsystemet

Moderna elkomponenter har ofta möjlighet att dela information via ett datanätverk. I den här artikeln får du lära dig lite mer om vilka möjligheter och begränsningar de har.

Den här tekniken har öppnat upp många nya möjligheter att både se information om bl.a batteriladdningen, men även att styra elsystemet på ett ”enkelt” sätt. Bl.a kan man ansluta flexibla displayer man själv programmerar med vilken information om elsystemet som ska visas på skärmen, ex.vis de olika batteriernas laddningsnivå på en enda bild. Man kan även styra ex.vis att starta eller stoppa invertern från den programmerabara displayen. Det är även relativt ”enkelt” att bygga elsystem där man kan synkronisera laddningen av en batteribank med flera parallella 3-stegs laddare eller solpanelsregulatorer parallellt med laddning från andra energikällor.

Tillverkare och standards

Jag känner bara till en tillverkare som har en lösning för att nätverksansluta de flesta produkterna för båtars elsystem, och det är Mastervolt med sin nätverkslösning MasterBus.

En annan av de stora tillverkarna på den Europeiska marknaden, Victron, har två olika nätverkslösningar. VE.smart networking och VE.bus. VE.smart etablerar ett WiFi-nätverk som medger delning av information kring batteriladdning. Lösningen medger också synkronisering av laddning med flera Victron-laddare installerade. Med VE.bus, som är ett kabel-nätverk, styrs laddningen av Litium-batterier på cell-nivå, ett s.k BMS, Battery Management System.

Nätverkslösningen som presenteras i den här artikeln bygger på MasterBus från Mastervolt.

Mastervolt

Det finns en nätverksstandard CAN bus som tagits fram av fordonsindustrin. Den här standarden har använts av Mastervolt för att skapa elkomponenter som kommunicerar via ett datanätverk.

Utöver de olika komponenterna i elsystemet (laddare, batterier, laddare, reläer, shuntar e.t.c), kan man även ansluta speciella skärmar- och kontrollutrustningar, och på så sätt visa information och styra komponenterna på nätverket med specialla program anpassade till komponeterna i det aktuella nätverket.

Typ av nätverk

Mastervolts nätverk är ett s.k seriellt nätverk. Det innebär att nätverket passerar igenom varje komponent. De ansluts med två nätverkskablar och om man kopplar man loss en komponent bryts nätverket och det slutar fungera.

Terminering av nätverk

Varje komponent som ansluter till nätverket har två nätverksuttag. Den komponent som sitter först respektiva sist i nätverket behöver en särskild kontakt (nätverksterminering) som sätts i det tomma uttaget. Saknas terminering fungerar inte nätverket.

Ström till nätverket

Nätverket får ström från en eller flera av komponenterna som är anslutna till nätverket, ex.vis batteriet eller en laddare som ju redan är anslutet till elsystemet. På så vis slipper man ansluta alla nätverkskomponenter till elsystemet.

Vilka komponenter som kan ge ström framgår av information från tillverkaren. Eftersom datanätverket kopplar ihop komponenter i olika elektriska delsystem, är den del av komponenten som hanterar nätverket galvaniskt (elektriskt) skild från resten av komponenten så att nätverket drivs av samma typ av elektricitet oavsett om komponenten är ansluten till 230V AC, 12V, 24V eller 48V DC.

Nätverken har begränsningar i hur många komponenter som kan strömförsörjas från ett ställe och om man kan behöva ha flera strömkällor inkopplade med jämna mellanrum i nätverket.

Gränssnitt till andra tillverkare

För att ansluta produkter från andra tillverkare i nätverket, behöver man komplettera nätverket med ett s.k gränssnitt till en annan typ av nätverksstandard, ex.vis , WiFi, NMEA2000 eller CZone. Det kan finnas begränsningar i dessa gränssnitt jämfört med information och funktion i grundnätverket.

Ett gränssnitt gör att man kan ansluta andra produkter till nätverket. För att kunna förstå informationen som skickas genom gränssnittet behöver den anslutna produkten även kunna tolka och förstå informationen.

Om man kopplar in ett WiFi-gränssnitt ges möjlighet att ansluta med en Smartphone eller dator. Men för att kunna använda informationen som skickas via gränssnittet behövs en App eller ett PC-program som förstår språket som pratas på nätverket. Språket kan vara MasterBus, NMEA2000 eller något annat.

En del gränssnitt gör den här översättningen, ex.vis ett gränssnitt för NMEA2000, andra gränssnitt fortsätter prata MasterBus.

Wifi

Tänk på att de här komponenterna kan sitta i utrymmen där det finns mycket elektriska störningar som kan störa WiFi-signalen.

Jag rekommenderar att man bara ska använd wifi om komponenten inte är avgörande för att elsystemet ska fungera. Om du vill ansluta en komponent för att se ex.vis batteriladdning, då är det OK med WiFi. Om komponenten däremot ska styra in och urkoppling av laddare, använd nätverkskabel för anslutningen.

Nätverksritning till båten

I den här ritningen finns komponenterna som är anslutna till elsystemets NMEA-nätverk. Alla komponenter är anslutna med nätverkskabel till nätverket.

Den här ritningen ska visa i vilken ordning komponenterna är sammankopplade. Det gör det lättare att felsöka nätverket och att göra ändringar i elsystemet.

Eftersom komponenterna har samma leverantör kan de vara inkopplade i samma nätverk och förstå varandras information. Det gör att ett batteri kan säga åt ett relä att öppna eller sluta strömbrytaren som är fallet med C, D och F i bilden.

Kontakterna C, D och F är samma kontakter som i ritningarna över elsystemet tidigare i artikeln.

I vårt fall får nätverket ström från båda LiFePo4-batterierna (indikeras av blixtsymbolen vid nätverksanslutningen).

OBS! USB-porten och Ctrl Panel är två komponenter som får ström via nätverket och behöver därför inte kopplas in i något av de elektriska delsystemen. Dessa komponenter finns därför inte med i den vanliga elritningen.

Konfigurering av elkomponenterna

Många av de elektriska komponenterna som ansluts till datanätverket kan behöva speciella inställningar, ex.vis att man ställer in om en laddare laddar ett AGM- eller ett LiFePO4 batteri, vilken shunt som är kopplad till AGM-batteriet.

Vissa komponenter har även möjlighet att ställa in vad som ska hända när någon särskild händelse inträffar, ex.vis när LiFePo4-batteribanken är laddad till 90%. Då ska det skickas en signal till kontakten C att bryta den elektriska strömmen från generatorn.

Den här konfigureringen av elkomponenterna görs från ett program på en PC ansluten till USB-uttaget i datanätverket. Från programmet kan man se information om alla elkomponenter anslutna till nätverket. Komponenterna kan rapportera spänning, ström m.m i de olika punkter där de är inkopplade och det gör att det är enkelt att se ex.vis onormala spänningsfall i systemet.

De här inställningarna ska göras av någon med god kunskap om hur elsystemet och komponenterna fungerar. Blir det fel, kan elsystemet sluta fungera och det kan även hända att något går sönder, ex.vis en laddare med fel laddningsparametrar kan snabbt förstöra ett batteri.

%d bloggare gillar detta: