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Pratiche di standardizzazione della comunicazione CAN e Modbus nel BMS dei sistemi di accumulo di energia
- Novembre 4, 2025
Nei moderni sistemi di accumulo di energia (ESS), il Battery Management System (BMS) rappresenta il “cervello intelligente” che garantisce la sicurezza, l’affidabilità e le prestazioni della batteria.
Una comunicazione efficace tra il BMS e le altre componenti del sistema è fondamentale per il monitoraggio, il controllo e l’ottimizzazione.
I due protocolli di comunicazione più diffusi nei BMS sono CAN (Controller Area Network) e Modbus, ognuno con vantaggi specifici. La standardizzazione di questi protocolli è essenziale per assicurare uno scambio dati fluido, interoperabilità e scalabilità nelle implementazioni ESS su larga scala.
Questo articolo esplora le best practice per la standardizzazione della comunicazione CAN e Modbus nei BMS, offrendo indicazioni pratiche per ingegneri e sviluppatori di progetto.
Panoramica dei protocolli di comunicazione BMS
(1) Protocollo CAN
Il CAN è un protocollo di comunicazione ad alta affidabilità progettato per sistemi embedded.
Caratteristiche principali:
Trasmissione dati in tempo reale: velocità tipica fino a 1 Mbps
Rilevamento errori robusto: integrità dei dati garantita tramite CRC
Supporto multi-nodo: più dispositivi (moduli batteria, PCS, EMS) possono comunicare sullo stesso bus
Nei sistemi ESS, il CAN viene spesso utilizzato per la comunicazione a livello di modulo, monitorando tensione delle celle, temperatura e stato di carica (SoC). La sua affidabilità e bassa latenza lo rendono ideale per applicazioni critiche per la sicurezza.
(2) Protocollo Modbus
Modbus è un protocollo di comunicazione seriale ampiamente utilizzato per la comunicazione a livello di sistema negli ESS.
Caratteristiche principali:
Facile integrazione: funziona su RS485, TCP/IP o Ethernet
Flessibilità: supporta più slave e strutture dati gerarchiche
Registri standardizzati: accesso coerente ai dati di monitoraggio e controllo
Modbus viene tipicamente utilizzato per la comunicazione tra BMS e PCS, EMS o sistemi SCADA, consentendo una perfetta integrazione con piattaforme di supervisione e controllo.
Importanza della standardizzazione nella comunicazione BMS
La standardizzazione garantisce:
Interoperabilità: moduli, PCS ed EMS diversi possono comunicare senza integrazione personalizzata
Scalabilità: nuovi moduli possono essere aggiunti senza riprogettare la comunicazione
Coerenza dei dati: definizioni uniformi di parametri chiave (tensione, corrente, temperatura, SoC, SoH) riducono errori
Sicurezza e affidabilità: comunicazione coerente garantisce rilevamento tempestivo dei guasti e azioni protettive
Senza standardizzazione, i progetti ESS possono affrontare sfide di integrazione, tempi di messa in servizio più lunghi e rischi operativi maggiori.
Best practice di standardizzazione CAN
(1) Struttura del frame e mappatura ID
Utilizzo di ID standard a 11 bit o estesi a 29 bit
Assegnazione di ID univoci per ciascun modulo batteria, sensore e interfaccia PCS
Formato dati coerente per tensione, temperatura e corrente
(2) Velocità dati e temporizzazione
Definire una velocità di comunicazione fissa (ad esempio 500 kbps per ESS di media taglia, 1 Mbps per sistemi ad alte prestazioni)
Implementare intervalli di polling sincronizzati per evitare congestione del bus
(3) Gestione errori e ridondanza
Attivazione di CRC per ogni frame
Percorsi di comunicazione ridondanti per segnali critici di sicurezza nei grandi sistemi ESS
Best practice di standardizzazione Modbus
(1) Mappatura registri e codici funzione
Definire una mappatura standard dei registri per parametri chiave: tensione, corrente, SoC, SoH, temperatura, allarmi
Utilizzare codici funzione Modbus standard (Read Holding Registers, Write Single/Multiple Registers) per un controllo e monitoraggio coerente
(2) Gerarchia della comunicazione
Organizzare i dispositivi slave tramite indirizzamento logico per una struttura scalabile
Implementare piani di polling master-slave per evitare collisioni
(3) Integrazione con PCS e EMS
Standardizzare tipi di dati e unità tra tutti i dispositivi
Standardizzare codici di allarme e guasto per una chiara notifica degli eventi ai sistemi di supervisione
Architettura combinata CAN & Modbus negli ESS
Un’architettura tipica combina entrambi i protocolli:
CAN bus per la comunicazione interna a livello di modulo, raccogliendo dati in tempo reale
Modbus per la comunicazione a livello di sistema, trasmettendo dati aggregati dal BMS a PCS, EMS e piattaforme cloud
Questo approccio ibrido sfrutta la bassa latenza e alta affidabilità di CAN insieme alla flessibilità e integrazione di Modbus, creando un framework di comunicazione robusto e scalabile.
Best practice per l’implementazione
Definire modelli dati standardizzati per tutti i parametri della batteria
Documentare CAN ID e mappature dei registri Modbus per tutti i moduli e dispositivi
Implementare strumenti diagnostici per monitorare lo stato del bus e rilevare anomalie
Usare un’architettura a livelli per separare dati critici per la sicurezza da quelli di supervisione
Rispettare gli standard internazionali, come ISO 11898 (CAN) e IEC 60870 / specifiche Modbus
Applicazioni reali
I progetti ESS di FFD POWER applicano queste pratiche standardizzate per:
Integrare senza problemi più moduli batteria e PCS
Garantire rilevamento affidabile dei guasti e segnalazione allarmi di sistema
Consentire monitoraggio cloud efficiente e ottimizzazione energetica basata su AI
Ridurre i tempi di messa in servizio e i rischi operativi
Conclusione
La standardizzazione della comunicazione CAN e Modbus nel BMS è fondamentale per costruire sistemi di accumulo sicuri, affidabili e scalabili.
Seguendo best practice come struttura frame, mappatura registri, piani di polling e gestione errori, gli operatori ESS possono ottenere monitoraggio coerente, integrazione più rapida ed efficienza operativa a lungo termine.
FFD POWER integra questi standard nelle proprie soluzioni BMS, assicurando che ogni progetto soddisfi i massimi requisiti di sicurezza, affidabilità e interoperabilità.