CAN-Kommunikation über Glasfaser in einer Absorberkammer

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Prüfungen der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) erfordern eine zuverlässige Kommunikation mit elektronischen Systemen und gleichzeitig eine elektromagnetisch störungsfreie Testumgebung. Wenn mehrere Batteriemanagementsysteme (BMS) und Lithium-Batteriepacks gleichzeitig überwacht werden müssen, wird eine unterbrechungsfreie CAN-Kommunikation besonders anspruchsvoll.

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, entwickelte PEAK Frankreich eine Kommunikationsarchitektur auf Basis des PCAN-Repeater DR, PCAN-Ethernet Gateway DR und des PCAN-Explorer 7. Dieser Anwenderbericht stellt die Anwendung des Unternehmens Emitec vor, erläutert den Kommunikationsaufbau und zeigt, wie die Übertragung über Glasfaser eine zuverlässige CAN-Kommunikation während EMV-Prüfungen ermöglicht.

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Die Herausforderung: Überwachung mehrerer CAN-Netzwerke bei EMV-Prüfungen

Emitec führte EMV-Prüfungen durch, um mehrere Batteriemanagementsysteme (BMS) und Lithium-Batteriepacks gleichzeitig zu validieren. Jedes BMS und jedes Batteriepack kommunizierte über einen eigenen CAN-Bus, sodass insgesamt 12 unabhängige CAN-Netzwerke zum Einsatz kamen. Während der Prüfungen musste der Bediener außerhalb der EMV-Absorberkammer alle Batteriepacks und BMS in Echtzeit überwachen, analysieren und mit ihnen kommunizieren.

Das Projekt brachte zwei wesentliche technische Herausforderungen mit sich: Erstens durften keine Kupferkabel zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Kammer geführt werden, da metallische Kabel die EMV-Messungen beeinflussen und die Prüfgenauigkeit beeinträchtigen würden. Zweitens war aufgrund der unterschiedlichen elektrischen Massepotenziale der Batteriepacks und BMS eine galvanische Trennung erforderlich, um Masseschleifen zwischen den CAN-Netzwerken zu verhindern.

Die Lösung: CAN-Kommunikation über Glasfaser mit galvanischer Trennung

PEAK Frankreich entwickelte eine dreistufige Kommunikationsarchitektur. Zwischen jedem Batteriepack/BMS und dem restlichen Netzwerk wurde ein PCAN-Repeater DR installiert, um eine galvanische Trennung sicherzustellen. Dadurch blieben alle 12 CAN-Netzwerke elektrisch voneinander unabhängig. Anschließend wurde jedes galvanisch getrennte CAN-Netzwerk mit einem PCAN-Ethernet Gateway DR verbunden, das die CAN-Frames in IP-Pakete kapselte. Da jedes Gateway zwei CAN-Netzwerke verwaltet, waren für die 12 CAN-Netzwerke insgesamt sechs PCAN-Ethernet Gateway DR ausreichend. Die Ethernet-Gateways wurden über eine Glasfaserverbindung mit einem Router verbunden, die durch die Wand der EMV-Kammer geführt wurde, ohne die Prüfungen zu beeinträchtigen. Außerhalb der Kammer verband ein zweiter Glasfaser-Router das Netzwerk mit dem PC des Bedieners.

Die Kommunikationsarchitektur im Detail

Auf dem PC des Bedieners stellte der PEAK Virtual Gateway Driver die 12 CAN-Netzwerke wieder her. Anschließend wurde der PCAN-Explorer 7 verwendet, um die CAN-Kommunikation in Echtzeit zu überwachen und zu analysieren. Bei Bedarf konnte die Firmware mithilfe der integrierten UDS/ISO-TP-API auch neu geflasht werden. Hierfür wurde eine speziell für den Kunden entwickelte Software eingesetzt.

Fazit

Die Lösung ermöglichte es Anwendern, 12 CAN-Netzwerke in Echtzeit von außerhalb der EMV-Kammer zu überwachen und zu steuern, ohne die EMV-Messungen zu beeinträchtigen. Die Kommunikationsarchitektur erwies sich als zuverlässig, skalierbar und reproduzierbar und lässt sich auf weitere EMV-Prüfstände übertragen.

Kundenvorteile

Echtzeitüberwachung von 12 unabhängigen CAN-Netzwerken während EMV-Prüfungen.
Glasfaserkommunikation ohne Beeinträchtigung der EMV-Messungen.
Vollständige galvanische Trennung zwischen Batteriepacks und BMS.
Zuverlässige, skalierbare und reproduzierbare Kommunikationsarchitektur.

Notwendig: