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| 标准编号 | GB/T 27930-2011 (GB/T27930-2011) | | 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 | 29,260 | | 发布日期 | 2011-12-22 | | 实施日期 | 2012-03-01 | | 引用标准 | GB/T 19596; ISO 11898-1-2003; SAE J1939-11-2006; SAE J1939-21-2006; SAE J1939-73-2006 | | 起草单位 | 中国南方电网有限责任公司 | | 归口单位 | 能源行业电动汽车充电设施标准化技术委员会 | | 标准依据 | 国家标准公告2011年第21号;国家标准公告2015年第40号 | | 提出机构 | Ministry of Industry and Information Technology; People's Republic of China National Energy Administration | | 发布机构 | Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of People's Republic of China; Standardization Administration of China | | 范围 | 本标准规定了电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统(BMS)之间基于控制器局域网(CAN)的通信物理层、数据链路层及应用层的定义。本标准适用于采用传导式充电方式的电动汽车非车载充电机与BMS(或具有充电控制功能的其他车辆控制单元)之间的通信协议。 | GB/T 27930-2011
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
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
2011-12-22发布
2012-03-01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
6.1 帧格式 3
6.2 协议数据单元(PDU) 3
6.3 协议数据单元(PDU)格式 3
6.4 参数组编号(PGN) 3
6.5 传输协议功能 3
6.6 地址的分配 4
6.7 信息类型 4
7 应用层 4
8 充电总体流程 4
9 报文分类 5
9.1 充电握手阶段 5
9.2 充电参数配置阶段 5
9.3 充电阶段 6
9.4 充电结束阶段 6
9.5 错误报文 7
10 报文格式和内容 7
10.1 握手阶段报文 7
10.2 参数配置阶段报文 8
10.3 充电阶段报文 10
10.4 充电结束阶段报文 16
10.5 错误报文 17
附录A(资料性附录) 充电流程 18
附录B(资料性附录) 充电机和BMS故障诊断报文 22
前言
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准由中华人民共和国国家能源局、工业和信息化部提出。
本标准由能源行业电动汽车充电设施标准化技术委员会归口。
本标准主要起草单位:中国南方电网有限责任公司、广东省电力设计研究院、中国电力科学研究院、
国网电力科学研究院、许继集团有限公司、天津清源电动车辆有限责任公司。
本标准主要起草人:李涛、皇甫学真、伍广俭、黄志伟、廖毅、游复生、郭金川、胡玉峰、吴尚洁、严辉、
赵明宇、周荣、孟祥峰、赵春明、于文斌。
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-
定义。
本标准适用于采用传导式充电方式的电动汽车非车载充电机与BMS(或具有充电控制功能的其他
车辆控制单元)之间的通信协议。
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
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(Roadvehi-
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/秒,
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
组成传输数据的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
CAN总线中定义的使用11位标识符的CAN数据帧。
3.6
扩展帧 extendedframe
CAN总线中定义的使用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。参数组包括:命令、数据、请求、应答和否定应答等。
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)、
组扩展域(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,为传送数据在9字节或以上的PGN提供的一种机制。
3.13
电子控制单元,即车载电脑,由微机和外围电路组成。
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 本标准充电机与BMS之间通信网络采用CAN通信协议。
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根据充电控制算法管理
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 本标准数据传输采用低位先发送的格式。正的电流值代表放电,负的电流值代表充电。
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
信速率可选用50kbit/s、125kbit/s或250kbit/s,本标准推荐采用250kbit/s。
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的5.1中数据帧的规定。
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、特定PDU、源地址和数据域。
表1 协议数据单元(PDU)
R DP
PF PS SA DATA
3 1 1 8 8 8 0~64
注1:P为优先权:从最高0设置到最低7。本标准充电应答信息、充电状态信息、充电阶段告警信息优先权设为
2,充电控制信息优先权设为4,其他信息的缺省优先权设为6。
注2:R为保留位:备今后开发使用,本标准设为0。
注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。
注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。
注5:PS为特定PDU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。
注6:SA为源地址:发送此报文的源地址。
注7:DATA为数据域:若给定参数组数据长度≤8字节,可使用数据域全部的8个字节。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,详见本标准6.5的规定。
6.3 协议数据单元(PDU)格式
本标准选用SAEJ1939-21:2006的5.3中定义的PDU1格式。
6.4 参数组编号(PGN)
本标准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
本标准中BMS与充电机之间传输9字节或以上的数据使用传输协议功能。具体连接初始化、数据
传输、连接关闭应遵循SAEJ1939-21:2006的5.4.7和5.10中消息传输的规定。
6.6 地址的分配
本标准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
装 置 首 选 地 址
充电机 86(56H)
BMS 244(F4H)
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的5.4中消息类型的规定。
7 应用层
7.1 本标准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 充电阶段的发送报文选项分必须和可选发送项,必须发送项的报文应严格按照报文格式和内容发
送;无效信息单元或可选发送项在不需发送时,应对单字节参数设置为0xFF,对双字节参数设置为
0xFFFF,对四字节参数设置为0xFFFFFFFF。
7.10 对于多字节的信息单元,无效或预留的字节以0xFF填充,无效或预留的位均置为1。
8 充电总体流程
整个充电过程包括四个阶段: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,
超时时间除特殊规定外,均为5s;当出现超时后,BMS或充电机发送错误报文,并进入错误处理状态。
充电总流程具体见图1。
图1 充电总体流程图
9 报文分类
9.1 充电握手阶段
当充电机和BMS物理连接完成并上电后,BMS首先检测低压辅助电源是否匹配,如果低压辅助电
源匹配,双方进入充电握手阶段,确定电池和充电机的必要信息。典型的充电工作状态转换参见图A.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
报文
代号
报文描述 PGN
PGN
(Hex)
优先权
数据长度/
byte
报文周期/
ms
源地址-目的地址
CRM 充电机辨识报文 256 000100H 6 8 250 充电机-BMS
BRM BMS和车辆辨识报文 512 000200H 6 41 250 BMS-充电机
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.2。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
报文
代号
报文描述 PGN
PGN
(Hex)
优先
数据长度/
byte
报文周期/
ms
源地址-目的地址
BCP 动力蓄电池充电参数 1536 000600H 6 13 500 BMS-充电机
CTS 充电机发送时间同步信息 1792 000700H 6 7 500 充电机-BMS
CML 充电机最大输出能力 2048 000800H 6 6 250 充电机-BMS
BRO 电池充电准备就绪状态 2304 000900H 4 1 250 BMS-充电机
CRO 充电机输出准备就绪状态 2560 000A00H 4 1 250 充电机-BMS
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。
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中止充电报文来判断是否结束充电。典型的充电工
作状态转换参见图A.3。充电阶段报文应符合表5的要求。
表5 充电阶段报文分类
报文
代号
报文描述 PGN
PGN
(Hex)
优先
数据字节/
byte
报文
周期
源地址-目的地址
BCL 电池充电需求 4096 001000H 6 5 50ms BMS-充电机
BCS 电池充电总状态 4352 001100H 6 9 250ms BMS-充电机
CCS 充电机充电状态 4608 001200H 6 6 50ms 充电机-BMS
BSM 动力蓄电池状态信息 4864 001300H 6 7 250ms BMS-充电机
BMV 单体动力蓄电池电压 5376 001500H 6 不定 1s BMS-充电机
BMT 动力蓄电池温度 5632 001600H 6 不定 1s BMS-充电机
BSP 动力蓄电池预留报文 5888 001700H 6 不定 1s BMS-充电机
BST BMS中止充电 6400 001900H 4 4 10ms BMS-充电机
CST 充电机中止充电 6656 001A00H 4 4 10ms 充电机-BMS
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.4。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
报文
代号
报文描述 PGN
PGN
(Hex)
优先
数据字节/
byte
报文周期/
ms
源地址-目的地址
BSD BMS统计数据 7168 001C00H 6 7 250 BMS-充电机
CSD 充电机统计数据 7424 001D00H 6 5 250 充电机-BMS
9.5 错误报文
整个充电阶段,BMS和充电机发送的错误信息报文应符合表7的要求。
表7 错误报文分类
报文
代号
报文描述 PGN
PGN
(Hex)
优先
数据字节/
byte
报文周期/
ms
源地址-目的地址
BEM BMS错误报文 7680 001E00H 2 4 250 BMS-充电机
CEM 充电机错误报文 7936 001F00H 2 4 250 充电机-BMS
10 报文格式和内容
10.1 握手阶段报文
10.1.1 PGN256充电机辨识报文(CRM)
报文目的:当充电机和BMS完成物理连接并上电后,该报文由充电机向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;在收到车载充电机辨识报文后,确认码=0xAA。PGN256报文格式见表8。
表8 PGN256报文格式
起始字节或位 长度 SPN SPN定义 发送选项
1 1字节 2560 辨识结果,(< 0x00 >:=BMS不能辨识:< 0xAA >:=BMS能辨识) 必须项
2 1字节 2561 充电机编号,1/位,1偏移量,数据范围:1~100 必须项
3 6字节 2562 充电机/充电站所在区域编码,标准ASCII码 可选项
10.1.2 PGN512BMS和车辆辨识报文(BRM)
报文目的: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,发送间隔为10ms,直到收到SPN2560=0xAA 的充电机辨识报文为止。
PGN512报文格式见表9。
表9 PGN512报文格式
起始字
节或位
长度 SPN SPN定义 发送选项
1 3字节 2565
BMS通信协议版本号,本标准规定当前版本为 V1.0,表示为:byte3,
byte2---0001H;byte1---00H
必须项
4 1字节 2566
电池类型,01H:铅酸电池;02H:镍氢电池;03H:磷酸铁锂电池;04H:
锰酸锂电池;05H:钴酸锂电池;06H:三元材料电池;07H:聚合物锂离子
电池;08H:钛酸锂电池;FFH:其他电池
必须项
5 2字节 2567
整车动力蓄电池系统额定容量/A·h,0.1A·h/位,0A·h偏移量,
数据范围:0~1000A·h
必须项
7 2字节 2568
整车动力蓄电池系统额定总电压/V,0.1V/位,0V偏移量,数据范
围:0~750V
必须项
9 4字节 2569 电池生产厂商名称,标准ASCII码 可选项
13 4字节 2570 电池组序号,预留,由厂商自行定义 可选项
17 1字节
18 1字节
19 1字节
2571
电池组生产日期:年,1年/位,1985年偏移量,数据范围:1985~
2235年
可选项
电池组生产日期:月,1月/位,0月偏移量,数据范围:1~12月 可选项
电池组生产日期:日,1日/位,0日偏移量,数据范围:1~31日 可选项
20 3字节 2572 电池组充电次数,1次/位,0次偏移量,以BMS统计为准 可选项
23 1字节 2573 电池组产权标识(< 0 >:=租赁;< 1 >:=车自有) 可选项
24 1字节 2574 预留 可选项
25 17字节......
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