[PDF] GB/T 27930-2015 - 自动发货. 英文版
| 标准号码 | 美元 | 购买PDF | 工期 | 标准名称(英文版) |
| GB/T 27930-2015 | 735 | GB/T 27930-2015 | 9秒内发货PDF | 电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议 |
| 基本信息 | |
|---|---|
| 标准编号 | GB/T 27930-2015 (GB/T27930-2015) |
| 中文名称 | 电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议 |
| 英文名称 | Communication protocols between off-board conductive charger and battery management system for electric vehicle |
| 行业 | 国家标准 (推荐) |
| 中标分类 | K81 |
| 国际标准分类 | 29.200 |
| 字数估计 | 48,418 |
| 发布日期 | 2015-12-28 |
| 实施日期 | 2016-01-01 |
| 旧标准 (被替代) | GB/T 27930-2011 |
| 引用标准 | GB/T 19596; GB/T 18487.1; ISO 11898-1-2003; SAE J1939-11-2006; SAE J1939-21-2006; SAE 1939-73-2006 |
| 标准依据 | 国家标准公告2015年第40号 |
| 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 |
| 范围 | 本标准规定了电动汽车非车载传导式充电机(以下简称充电机)与电池管理系统(Battery Management System, 以下简称BMS)之间基于控制器局域网(Control Area Network, 以下简称CAN)的通信物理层、数据链路层及应用层的定义。本标准适用于采用GB/T 18487.1规定的充电模式4的充电机与BMS之间的通信, 也适用于充电机与具有充电控制功能的车辆控制单元之间的通信。 |
GB/T 27930-2015
Communication protocols between off-board conductive charger and battery management system for electric vehicle
ICS 29.200
K81
中华人民共和国国家标准
代替 GB/T 27930-2011
电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议
2015-12-28发布
2016-01-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
目次
前言 Ⅲ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 总则 2
5 物理层 3
6 数据链路层 3
7 应用层 4
8 充电总体流程 5
9 报文分类 5
10 报文格式和内容 7
附录A(资料性附录) 充电流程 21
附录B(资料性附录) 充电机和BMS故障诊断报文 38
附录C(资料性附录) 充电过程故障处理方式 41
附录D(资料性附录) 报文开始发送条件和中止发送条件 43
前言
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准代替 GB/T 27930-2011《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协
议》。与GB/T 27930-2011相比,除编辑性修改外主要技术变化如下:
---规定了“执行本标准的充电机和BMS宜具备向前兼容性”见4.6;
---通信环境恶劣的情况增加50kbit/s的通信速率(见第5章);
---规定了“可选项所有位按照本标准规定格式发送或填充1,本标准未规定的无效位或字段填充
1”(见7.9);
---修改了总体流程图(见第8章);
---增加通信握手报文BHM和CHM(见9.1);
---BRM增加8个字节用于预留(见10.1.4);
---CML增加最小充电电流字段(见10.2.3);
---CCS增加充电暂停字段(见10.3.3);
---增加BMS中止充电故障原因(见10.3.8);
---增加充电时序流程图(见A.2);
---增加充电过程故障处理方式(见附录C);
---增加报文开始发送条件和中止发送条件(见附录D)。
本标准由中国电力企业联合会提出并归口。
本标准负责起草单位:国家电网公司、中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司、南京南
瑞集团公司、中国汽车技术研究中心。
本标准参加起草单位:中国电力企业联合会、许继集团有限公司、中国电力科学研究院、深圳奥特迅
电力设备股份有限公司、比亚迪汽车工业有限公司、比亚迪戴姆勒新技术有限公司、上海汽车集团股份
有限公司、普天新能源有限责任公司、中国电器科学研究院、上海电器科学研究院。
本标准主要起草人:沈建新、刘永东、武斌、吾喻明、张雪焱、孟祥峰、倪峰、董新生、李志刚、史双龙、
周荣、王洪军、王治成、邓晓光、徐枭、吕国伟、李新强、耿群锋、戴敏、邵浙海、李晓强、马建伟、李彩生、
孟凡提、夏露。
本标准所代替标准的历次版本发布情况为:
---GB/T 27930-2011。
电动汽车非车载传导式
充电机与电池管理
系统之间的通信协议
1 范围
本标准规定了电动汽车非车载传导式充电机(以下简称充电机)与电池管理系统(BatteryManage-
物理层、数据链路层及应用层的定义。
本标准适用于采用GB/T 18487.1规定的充电模式4的充电机与BMS之间的通信,也适用于充电
机与具有充电控制功能的车辆控制单元之间的通信。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 19596 电动汽车术语
GB/T 18487.1 电动车辆传导充电系统一般要求
ISO 11898-1:2003 道路车辆控制器局域网络 第1部分:数据链路层和物理信令[Road
SAEJ1939-11:2006 商用车控制系统局域网CAN通信协议 第11部分:物理层,250K比特/
11:Physicallayer-250Kbits/s,twistedshieldedpair)
SAEJ1939-73:2006 商用车控制系统局域网CAN通信协议 第73部分:应用层 诊断(Recom-
Diagnostics)
3 术语和定义
GB/T 19596、SAEJ1939界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
帧 frame
组成一个完整信息的一系列数据位。
3.2
CAN数据帧 CANdataframe
用于传输数据的CAN协议所必需的有序位域,以帧起始(SOF)开始,帧结束(EOF)结尾。
3.3
报文 messages
一个或多个具有相同参数组编号的“CAN数据帧”。
3.4
标识符 identifier
CAN仲裁域的标识部分。
3.5
标准帧 standardframe
CAN2.0B规范中定义的使用11位标识符的CAN数据帧。
3.6
扩展帧 extendedframe
CAN2.0B规范中定义的使用29位标识符的CAN数据帧。
3.7
优先权 priority
在标识符中一个3位的域,设置传输过程的仲裁优先级,最高优先权为0级,最低优先权为7级。
3.8
参数组 parametergroup;PG
在一报文中传送参数的集合。
3.9
用于唯一标识一个参数组的一个24位值。参数组编号包括:保留位、数据页、PDU格式域(8位)、
PDU特定域(8位)。
3.10
应用层通过参数描述信号,给每个参数分配的一个19位值。
3.11
协议数据单元 protocoldataunit;PDU
一种特定的CAN数据帧格式。
3.12
传输协议 transportprotocol
数据链路层的一部分,为传送数据9~1785字节的PGN提供的一种机制。
3.13
电子控制单元,即车载电脑,由微控制器和外围电路组成。
3.14
一种用于识别故障类型、相关故障模式以及发生次数的4字节数值。
4 总则
4.1 充电机与BMS之间通信网络采用CAN2.0B通信协议。充电流程参见附录A。
4.2 在充电过程中,充电机和BMS监测电压、电流和温度等参数,同时BMS管理整个充电过程。
4.3 充电机与BMS之间的CAN通信网络应由充电机和BMS两个节点组成。
4.4 数据信息传输采用低字节先发送的格式。
4.5 正的电流值代表放电,负的电流值代表充电。
4.6 执行本标准的充电机和BMS宜具备向前兼容性。
5 物理层
采用本标准的物理层应符合ISO 11898-1:2003、SAEJ1939-11:2006中关于物理层的规定。本标
准充电机与BMS的通信应使用独立于动力总成控制系统之外的CAN接口。充电机与BMS之间的通
信速率采用250kbit/s。
注:在通信环境恶劣的专用场合(如通信距离较长的商用车充电站),经供电设备制造商和电动汽车制造商协商一
致,可采用50kbit/s通信速率。
6 数据链路层
6.1 帧格式
采用本标准的设备应使用CAN扩展帧的29位标识符,具体每个位分配的相应定义应符合SAE
J1939-21:2006中的相关规定。
6.2 协议数据单元(PDU)
每个CAN数据帧包含一个单一的协议数据单元(PDU),见表1。协议数据单元由七部分组成,分
别是优先权、保留位、数据页、PDU格式、PDU特定、源地址和数据域。
表1 协议数据单元(PDU)
数据格式要求:
1.P为优先权:从最高0设置到最低7。
2.R为保留位:备今后开发使用,本标准设为0。
3.DP为数据页:用来选择参数组描述的辅助页,本标准设为0。
4.PF为PDU格式:用来确定PDU的格式,以及数据域对应的参数组编号。
5.PS为PDU特定格式:PS值取决于PDU 格式。在本标准中采用PDU1格式,PS值为目标地址。
6.SA为源地址:发送此报文的源地址。
7.DATA为数据域:若给定参数组数据长度≤8字节,按照第9章规定的报文长度进行传输。若给定参数组数据
长度为9~1785字节时,数据传输需多个CAN数据帧,通过传输协议功能的连接管理能力来建立和关闭多包参数组
的通信,详见6.5的规定。
8.本表第三行表示位数。
6.3 协议数据单元(PDU)格式
选用SAEJ1939-21:2006中定义的PDU1格式。
6.4 参数组编号(PGN)
PGN的第二个字节为PDU格式(PF)值,高字节和低字节位均为00H。
6.5 传输协议功能
BMS与充电机之间传输9~1785字节的数据使用传输协议功能。连接初始化、数据传输、连接关
闭应遵循SAEJ1939-21:2006中5.4.7和5.10消息传输的规定。对于多帧报文,报文周期为整个数据
包的发送周期。
6.6 地址的分配
网络地址用于保证信息标识符的唯一性以及表明信息的来源。充电机和BMS定义为不可配置地
址,即该地址固定在ECU的程序代码中,包括服务工具在内的任何手段都不能改变其源地址。充电机
和BMS分配的地址如表2所示。
表2 充电机和BMS地址分配
6.7 信息类型
CAN总线技术规范支持五种类型的信息,分别为命令、请求、广播/响应、确认和组功能。具体定义
应遵循SAEJ1939-21:2006中5.4信息类型的规定。
7 应用层
7.1 应用层采用参数和参数组定义的形式。
7.2 采用PGN对参数组进行编号,各个节点根据PGN来识别数据包的内容。
7.3 使用“请求PGN”来主动获取其他节点的参数组。
7.4 采用周期发送和事件驱动的方式来发送数据。
7.5 如果需发送多个PGN数据来实现一个功能的,需同时收到该定义的多个PGN报文才判断此功能
发送成功。
7.6 定义新的参数组时,尽量将相同功能的参数、相同或相近刷新频率的参数和属于同一个子系统内
的参数放在同一个参数中;同时,新的参数组既要充分利用8个字节的数据宽度,尽量将相关的参数放
在同一个组内,又要考虑扩展性,预留一部分字节或位,以便将来进行修改。
7.7 修改第9章已定义的参数组时,不应对已定义的字节或位的定义进行修改;新增加的参数要与参
数组中原有的参数相关,不应为节省PGN的数量而将不相关的参数加入到已定义的PGN中。
7.8 充电过程中充电机和BMS各种故障诊断定义应遵循SAEJ1939-73:2006的5.1中CAN总线诊
断系统的要求,附录B给出了故障诊断报文定义规范。
7.9 报文选项分为必须项和可选项,对于同一帧报文中全部内容为可选项的,该报文可以选择不发送,
对于同一帧报文中部分内容为可选项的,可选项所有位按照本标准规定格式发送或填充1,本标准未规
定的无效位或字段填充1。本标准未规定的位或预留位填充1。
7.10 报文的长度和必须项内容及格式需按照第10章中规定发送。
8 充电总体流程
整个充电过程包括六个阶段:物理连接完成、低压辅助上电、充电握手阶段、充电参数配置阶段、充
电阶段和充电结束阶段。在各个阶段,充电机和BMS如果在规定的时间内没有收到对方报文或没有
收到正确报文,即判定为超时(超时指在规定时间内没有收到对方的完整数据包或正确数据包),超时时
间除特殊规定外,均为5s。当出现超时后,BMS或充电机发送9.5规定的错误报文,并进入错误处理状
态。在对故障处理的过程中,根据故障的类别,分别进行不同的处理(参见附录C)。在充电结束阶段
中,如果出现了故障,直接结束充电流程。报文的开始发送条件和中止发送条件参见附录D。充电总体
流程见图1。
图1 充电总体流程图
9 报文分类
9.1 低压辅助上电及充电握手阶段
充电握手阶段分为握手启动阶段和握手辨识阶段,当充电机和BMS物理连接完成并上电后,开启
低压辅助电源,进入握手启动阶段发送握手报文,再进行绝缘监测。绝缘监测结束后进入握手辨识阶
段,双方发送辨识报文,确定电池和充电机的必要信息。CHM报文和BHM报文是为产品兼容的新增
报文,用于在握手启动阶段充电机和BMS判断双方使用的标准版本。典型的充电工作状态转换参见
图A.1和图A.2,充电时序详见GB/T 18487.1。充电握手阶段报文应符合表3的要求。
表3 充电握手阶段报文分类
9.2 充电参数配置阶段
充电握手阶段完成后,充电机和BMS进入充电参数配置阶段。在此阶段,充电机向BMS发送充
电机最大输出能力的报文,BMS根据充电机最大输出能力判断是否能够进行充电。典型的充电工作状
态转换参见图A.3。充电参数配置阶段报文应符合表4的要求。
表4 充电参数配置阶段报文分类
9.3 充电阶段
充电配置阶段完成后,充电机和BMS进入充电阶段。在整个充电阶段,BMS实时向充电机发送电
池充电需求,充电机根据电池充电需求来调整充电电压和充电电流以保证充电过程正常进行。在充电
过程中,充电机和BMS相互发送各自的充电状态。除此之外,BMS根据要求向充电机发送动力蓄电池
具体状态信息及电压、温度等信息。BMV,BMT,BSP为可选报告,充电机不对其进行报文超时判定。
BMS根据充电过程是否正常、电池状态是否达到BMS自身设定的充电结束条件以及是否收到充
电机中止充电报文(包括具体中止原因、报文参数值全为0和不可信状态)来判断是否结束充电;充电机
根据是否收到停止充电指令、充电过程是否正常、是否达到人为设定的充电参数值,或者是否收到BMS
中止充电报文(包括具体中止原因、报文参数值全为0和不可信状态)来判断是否结束充电。典型的充
电工作状态转换参见图A.4。充电阶段报文应符合表5的要求。
表5 充电阶段报文分类
9.4 充电结束阶段
当充电机和BMS停止充电后,双方进入充电结束阶段。在此阶段BMS向充电机发送整个充电过
程中的充电统计数据,包括:初始SOC、终了SOC、电池最低电压和最高电压;充电机收到BMS的充电
统计数据后,向BMS发送整个充电过程中的输出电量、累计充电时间等信息,最后停止低压辅助电源
的输出。典型的充电工作状态转换参见图A.5。充电结束阶段报文应符合表6的要求。
表6 充电结束阶段报文分类
9.5 错误报文
在整个充电阶段,当BMS或充电机检测到存在错误时,发送错误报文。错误报文应符合表7的要求。
表7 错误报文分类
10 报文格式和内容
10.1 低压辅助上电及充电握手阶段报文
10.1.1 PGN9728充电机握手报文(CHM)
报文功能:当充电机和电动汽车物理连接并完成上电,且电压检测正常后,由充电机向BMS每隔
250ms发送一次充电机握手报文,用于确定双方是否握手正常。PGN9728报文格式见表8。
表8 PGN9728报文格式
10.1.2 PGN9984BMS握手报文(BHM)
报文功能:当BMS收到PGN9728充电机握手报文后,向充电机每隔250ms返回BMS握手报文,
提供BMS最高允许充电总电压。PGN9984报文格式见表9。
表9 PGN9984报文格式
起始字节或位 长度 SPN SPN定义 发送选项
1 2字节 2601 最高允许充电总电压 必须项
其中:
SPN2601最高输出电压(V):
数据分辨率:0.1V/位,0V偏移量。
10.1.3 PGN256充电机辨识报文(CRM)
报文功能:当充电机通过握手确认,并确定绝缘检测正常后,向BMS每隔250ms发送一次充电机
辨识报文,用于确认充电机和BMS之间通信链路正确。在收到BMS辨识报文前,确认码=0x00;在收
到BMS辨识报文后,确认码=0xAA。PGN256报文格式见表10。
表10 PGN256报文格式
10.1.4 PGN512BMS和车辆辨识报文(BRM)
报文功能:充电握手阶段向充电机提供BMS和车辆辨识信息。当BMS收到SPN2560=0x00的充
电机辨识报文后向充电机每隔250ms发送一次,数据域长度超出8字节时,需使用传输协议功能传输,
格式详见6.5的规定,帧与帧间发送间隔为10ms,直到在5s内收到SPN2560=0xAA的充电机辨识
报文为止。PGN512报文格式见表11。
表11 PGN512报文格式
10.2 参数配置阶段报文
10.2.1 PGN1536动力蓄电池充电参数报文(BCP)
报文功能:充电参数配置阶段BMS发送给充电机的动力蓄电池充电参数。如果充电机在5s内没
有收到该报文,即为超时错误,充电机应立即结束充电。PGN1536报文格式见表12。
表12 PGN1536报文格式
起始字节或位 长度 SPN SPN定义 发送选项
1 2字节 2816 单体动力蓄电池最高允许充电电压 必须项
3 2字节 2817 最高允许充电电流 必须项
5 2字节 2818 动力蓄电池标称总能量 必须项
7 2字节 2819 最高允许充电总电压 必须项
9 1字节 2820 最高允许温度 必须项
10 2字节 2821 整车动力蓄电池荷电状态 必须项
12 2字节 2822 整车动力蓄电池当前电池电压 必须项
其中:
1) SPN2816单体动力蓄电池最高允许充电电压
数据分辨率:0.01V/位,0V偏移量;数据范围:0~24V;
2) SPN2817最高允许充电电流
数据分辨率:0.1A/位,-400A偏移量;
3) SPN2818动力蓄电池标称总能量
数据分辨率:0.1kW·h/位,0kW·h偏移量;数据范围:0~1000kW·h;
4) SPN2819最高允许充电总电压
数据分辨率:0.1V/位,0V偏移量;
5) SPN2820最高允许动力蓄电池温度
数据分辨率:1℃/位,-50℃偏移量;数据范围:-50℃ ~+200℃;
6) SPN2821整车动力蓄电池荷电状态(SOC)
数据分辨率:0.1%/位,0%偏移量;数据范围:0~100%;
7) SPN2822整车动力蓄电池当前电池电压
数据分辨率:0.1V/位,0V偏移量。
10.2.2 PGN1792充电机发送时间同步信息报文(CTS)
报文功能:充电参数配置阶段充电机发送给BMS的时间同步信息。PGN1792报文格式见表13。
表13 PGN1792报文格式
起始字节或位 长度 SPN SPN定义 发送选项
1 7字节 2823 年/月/日/时/分/秒 可选项
其中,SPN2823日期/时间
第1字节:秒(压缩BCD码);第2字节:分(压缩BCD码);
第3字节:时(压缩BCD码);第4字节:日(压缩BCD码);
第5字节:月(压缩BCD码);第6~7字节:年(压缩BCD码)。
10.2.3 PGN2048充电机最大输出能力报文(CML)
报文功能:充电机发送给BMS充电机最大输出能力,以便估算剩余充电时间。PGN2048报文格式
见表14。
表14 PGN2048报文格式
10.2.4 PGN2304BMS充电准备就绪报文(BRO)
报文功能:BMS发送给充电机电池充电准备就绪报文,让充电机确认BMS已经准备充电。BMS
在60s内未准备好,则充电机进行等待;否则,参见C.1进行处理。PGN2304报文格式见表15。
表15 PGN2304报文格式
10.2.5 PGN2560充电机输出准备就绪......
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