電動汽車充電系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范 第8部分：非車載充電機監(jiān)控單元與電池管理系統(tǒng)通信協(xié)議 深圳市標準化指導(dǎo)性技術(shù)文件（SZDB/Z 29.8—2010）

1范圍 　　SZDB/Z 29-2010的本部分規(guī)定了深圳地區(qū)的電動汽車非車載充電機監(jiān)控單元（以下簡稱充電機監(jiān)控單元）與電池管理系統(tǒng)（Battery Management System，以下簡稱BMS）之間的通信協(xié)議。在充電過程中，充電機監(jiān)控單元和BMS監(jiān)測電壓、電流和溫度等參數(shù)，同時BMS根據(jù)充電控制算法管理整個充電過程。 　　本部分適用于深圳地區(qū)電動汽車配套充電設(shè)施建設(shè)與改造工程的非車載充電機。 　　2規(guī)范性引用文件 　　下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。 　　GB/T 19596-2004電動汽車術(shù)語 　　SZDB/Z 29.1-2010電動汽車充電系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范 第1部分：通用要求 　　SZDB/Z 29.3-2010電動汽車充電系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范 第3部分：非車載充電機 　　SZDB/Z 29.9-2010電動汽車充電系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范 第9部分：城市電動公共汽車充電站 　　ISO 11898-1-2003道路車輛-控制器局域網(wǎng)絡(luò):第1部分 數(shù)據(jù)鏈層和物理信令 　　ISO 11898-2-2003道路車輛-控制器局域網(wǎng)絡(luò):第2部分 高速媒體存取單元 　　SAE J 1939-11:1999商用車控制系統(tǒng)局域網(wǎng)CAN通信協(xié)議：物理層—屏蔽雙絞線（速率：250K比特/秒） 　　SAE J 1939-21:2001商用車控制系統(tǒng)局域網(wǎng)CAN通信協(xié)議：數(shù)據(jù)鏈路層 　　SAE J 1939-71:2002商用車控制系統(tǒng)局域網(wǎng)CAN通信協(xié)議：應(yīng)用層—車輛 　　SAE J 1939-73:2006商用車控制系統(tǒng)局域網(wǎng)CAN通信協(xié)議：應(yīng)用層—診斷 　　SAE J 1939-81:2006商用車控制系統(tǒng)局域網(wǎng)CAN通信協(xié)議：網(wǎng)絡(luò)管理 　　SAE J 1939 Appendix B:2005商用車控制系統(tǒng)局域網(wǎng)CAN通信協(xié)議：地址和標識分配 　　3術(shù)語和定義 　　SZDB/Z 29.1-2010、ISO 11898和SAE J 1939-21界定的術(shù)語和定義適用于本文件。為了便于使用，以下重復(fù)列出了SZDB/Z 29.1-2010中的一些術(shù)語和定義。 　　3.1 　　幀frame 　　組成一個完整消息的一系列數(shù)據(jù)位。 　　3.2 　　CAN 數(shù)據(jù)幀CAN Data frame 　　組成傳輸數(shù)據(jù)的CAN協(xié)議所必需的有序位域，以幀起始（SOF）開始，幀結(jié)束（EOF）結(jié)尾。 　　3.3 　　報文Messages 　　一個或多個具有相同參數(shù)組編號的“CAN數(shù)據(jù)幀”。 　　3.4 　　標識符Identifier 　　CAN 仲裁域的標識部分。 　　3.5 　　標準幀 Standard frame 　　ISO 11898-1-2003中定義的使用11位標識符的CAN數(shù)據(jù)幀。 　　3.6 　　擴展幀Extended frame 　　ISO 11898-1-2003中定義的使用29位標識符的CAN數(shù)據(jù)幀。 　　3.7 　　優(yōu)先權(quán)Priority 　　在標識符中一個3位的域，設(shè)置傳輸過程的仲裁優(yōu)先級，最高優(yōu)先級為0級，最低優(yōu)先級為7級。 　　3.8 　　參數(shù)組Paramenter Group (PG) 　　在一報文中傳送參數(shù)的集合。參數(shù)組包括：命令、數(shù)據(jù)、請求、應(yīng)答和否定應(yīng)答等。 　　3.9 　　參數(shù)組編號Parameter Group Number (PGN) 　　用于唯一標識一個參數(shù)組的一個24位值。參數(shù)組標號包括：保留為、數(shù)據(jù)頁位、PDU格式域（8位）、組擴展域（8位）。 　　3.10 　　可疑參數(shù)編號Suspect Parameter Number (SPN) 　　應(yīng)用層通過參數(shù)描述信號，給每個參數(shù)分配的一個19位值。 　　3.11 　　協(xié)議數(shù)據(jù)單元Protocol Data Unit (PDU) 　　一種特定的CAN數(shù)據(jù)幀格式。 　　3.12 　　傳輸協(xié)議Transport Protocol 　　數(shù)據(jù)鏈路層的一部分，為傳送數(shù)據(jù)在9字節(jié)或以上的PGN提供的一種機制。 　　3.13 　　單體蓄電池Cell 　　構(gòu)成蓄電池的最小單元，一般由正極、負極及電解質(zhì)等組成，其標稱電壓為電化學(xué)偶的標稱電壓。 　　3.14 　　蓄電池模塊Battery Module 　　一組相聯(lián)的單體蓄電池的組合。 　　3.15 　　蓄電池組Battery Pack 　　由一個或多個蓄電池模塊組成的單一機械總成。 　　3.16 　　診斷故障代碼Diagnostic Trouble Code（DTC） 　　一種用于識別故障類型、相關(guān)故障模式以及發(fā)生次數(shù)的4字節(jié)數(shù)值。 　　3.17 　　停幀F(xiàn)reeze frame  　　診斷故障代碼發(fā)生時截取的一部分運行參數(shù)。 　　4總則 　　4.1本部分充電機監(jiān)控單元與電動汽車BMS之間的通信系統(tǒng)采用CAN（控制器局域網(wǎng)）通信協(xié)議。 　　4.2通信協(xié)議的物理層與ISO 11898-1-2003標準相兼容，數(shù)據(jù)鏈路層符合ISO 11898-1-2003的規(guī)定。 　　5網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) 　　5.1充電機監(jiān)控單元與電動汽車BMS之間的CAN通信網(wǎng)絡(luò)一般包括兩個節(jié)點，即充電機監(jiān)控單元和BMS。 　　5.2充電機監(jiān)控單元和BMS的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。 　　6物理層 　　6.1采用本部分的通信物理層，應(yīng)符合國際標準ISO 11898、SAE J1939-11的規(guī)定。 　　6.2本部分BMS系統(tǒng)推薦采用雙CAN口，與充電機監(jiān)控單元的通信使用獨立的CAN口。 　　6.3位時間推薦采用4s，對應(yīng)的位速率250kbit/s。 　　7數(shù)據(jù)鏈路層 　　7.1一般要求 　　數(shù)據(jù)鏈路層為物理連接之間提供可靠數(shù)據(jù)傳輸。本規(guī)范BMS 與充電機之間的數(shù)據(jù)幀格式符合ISO 11898-1-2003的規(guī)定。 　　7.2幀格式 　　采用本規(guī)范的設(shè)備必須使用CAN擴展幀的29位標識符。具體每個位分配的相應(yīng)定義符合SAE J1939-21的規(guī)定。 　　7.3協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU) 　　每個CAN數(shù)據(jù)幀包含一個單一的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU），如表1所示。協(xié)議數(shù)據(jù)單元由七部分組成，分別是優(yōu)先級，保留位，數(shù)據(jù)頁，PDU格式，特定PDU，源地址和數(shù)據(jù)域。 　　7.4協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)格式 　　SAE J1939-21規(guī)范定義兩種PDU格式：PDU1格式（PS為目標地址）和PDU2 格式（PS為組擴展）。PDU1格式實現(xiàn)CAN數(shù)據(jù)幀定向到特定目標地址的傳輸。PDU2格式僅用于不指向特定目標地址的傳輸。本規(guī)范考慮到充電機監(jiān)控單元與BMS之間點對點方式通信的數(shù)據(jù)安全性，選用PDU1格式。 　　7.5參數(shù)組編號(PGN) 　　參數(shù)組編號PGN是一個24位的值，用來識別CAN數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)域?qū)儆谀膫€參數(shù)組，包括：保留位、數(shù)據(jù)頁位、PDU格式域（8位）和組擴展域（8位）。 　　若PF值<240，PGN的低字節(jié)置0。否則，將其值設(shè)為組擴展域的值。本規(guī)范PDU采用PDU1格式，因此PGN的第二個字節(jié)即為PDU格式（PF）值，高字節(jié)和低字節(jié)位均為00H。具體定義詳見SAE J1939-21《商用車控制系統(tǒng)局域網(wǎng)CAN通信協(xié)議-數(shù)據(jù)鏈路層》的規(guī)定。 　　7.6傳輸協(xié)議功能 　　傳輸協(xié)議為傳送數(shù)據(jù)在9字節(jié)或以上的PGN提供的一種機制。傳輸協(xié)議功能可分為兩個主要功能：消息的拆裝和重組、連接管理。本規(guī)范中使用多包數(shù)據(jù)傳輸機制的數(shù)據(jù)為BMS向充電機監(jiān)控單元發(fā)送的各電池單元數(shù)據(jù)，具體連接初始化、數(shù)據(jù)傳輸、連接關(guān)閉遵循SAE J1939-21《商用車控制系統(tǒng)局域網(wǎng)CAN通信協(xié)議-數(shù)據(jù)鏈路層》的規(guī)定。 　　7.7地址的分配 　　本部分的網(wǎng)絡(luò)地址用于保證消息標識符的唯一性以及表明消息的源地址。單個充電機監(jiān)控單元與BMS之間是點對點獨立的CAN通信網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)在物理層上與其他充電機監(jiān)控單元不相關(guān)，也與充電機監(jiān)控單元與充電站監(jiān)控系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)不相關(guān)。鑒于其網(wǎng)絡(luò)的獨立性，分配的首選地址如表2所示。 　　充電機和BMS定義為不可配置地址，即該地址固定在ECU的程序代碼中，包括服務(wù)工具在內(nèi)的任何手段都不能改變其源地址。 　　7.8消息類型 　　ISO 11898-1-2003支持五種類型的消息，分別為命令、請求、廣播/響應(yīng)、確認和組功能。本部分僅使用常用的兩種：請求和確認。具體定義遵循SAE J1939-21的規(guī)定。 　　8應(yīng)用層 　　8.1應(yīng)用層是充電機監(jiān)控單元與電動汽車BMS之間數(shù)據(jù)通信的核心。本規(guī)范應(yīng)用層的定義主要遵循SAE J1939-71，采用參數(shù)和參數(shù)組定義的形式。 　　8.2本部分應(yīng)用層數(shù)據(jù)采用協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU的PDU1格式（PS為目標地址）。 　　8.3采用PGN對參數(shù)組進行編號，各個節(jié)點根據(jù)PGN來識別數(shù)據(jù)包的內(nèi)容。 　　使用“請求PGN”來主動獲取其他節(jié)點的參數(shù)組，詳見7.7條。 　　8.4采用周期發(fā)送和事件驅(qū)動的方式來發(fā)送數(shù)據(jù)。 　　8.5整個充電過程應(yīng)用層中需發(fā)送多個PGN數(shù)據(jù)來實現(xiàn)一個功能的，需同時收到該定義的多個PGN報文才判斷此功能發(fā)送成功。 　　8.6定義新的參數(shù)組時，盡量將相同功能的參數(shù)、相同或相近刷新頻率的參數(shù)和屬于同一個子系統(tǒng)內(nèi)的參數(shù)放在同一個參數(shù)中；同時，新的參數(shù)組既要充分利用8個字節(jié)的數(shù)據(jù)寬度，盡量將相關(guān)的參數(shù)放在同一個組內(nèi)，又要考慮擴展性，預(yù)留一部分字節(jié)或位，以便將來進行修改。 　　8.7修改本部分已定義的參數(shù)組時，不應(yīng)對已定義的字節(jié)或位的定義進行修改；新增加的參數(shù)要與參數(shù)組中原有的參數(shù)相關(guān)，不應(yīng)為節(jié)省PGN的數(shù)量而將不相關(guān)的參數(shù)加入到已定義的PGN中；對于功能相近的ECU可以利用原來已定義的PGN，利用未定義部分來增加識別位判斷出ECU的功能，充分利用原來已定義的參數(shù)。 　　8.8故障診斷的定義遵循SAE J 1939-73中關(guān)于CAN總線應(yīng)用層-診斷的技術(shù)要求，適用于充電過程中BMS和充電機監(jiān)控單元的各種故障診斷。 　　9充電機監(jiān)控單元和BMS間充電報文規(guī)范 　　9.1一般規(guī)定 　　本部分定義的充電機監(jiān)控單元和BMS間的網(wǎng)絡(luò)通信報文主要針對正常情況下的自動充電方式。 　　9.2充電總體流程 　　整個充電過程包括四個階段：充電握手階段、充電參數(shù)配置階段、充電階段和充電結(jié)束階段。超時告警信息除特殊規(guī)定外，均為10s。當(dāng)出現(xiàn)超時后，返回錯誤，并給予提示。充電總流程具體見圖2。 　　9.3充電過程通信報文分類 　　9.3.1充電握手階段 　　9.3.2充電參數(shù)配置階段 　　9.3.4充電結(jié)束階段 　　9.4充電機監(jiān)控單元與BMS間報文 　　這部分具體對應(yīng)用層將用到的參數(shù)組，以及使用中的每個參數(shù)進行定義。其中每個參數(shù)的定義包括數(shù)據(jù)長度、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)分辨率、數(shù)據(jù)范圍和可疑參數(shù)編號SPN，以供使用時參考。 　　9.4.1充電握手階段報文格式和內(nèi)容 　　9.4.1.1PGN256充電機辨識報文（CRM） 　　報文目的：向BMS提供充電機辨識信息。當(dāng)BMS和充電機完成物理連接并上電后，該報文由充電機向BMS每隔20ms發(fā)送一次SPN2562=00的充電機辨識報文。若連發(fā)3幀辨識報文仍未收到BMS辨識信息，則充電機判斷充電連接異常，同時自動切斷供電回路，并發(fā)超時報文。 　　9.4.1.2PGN512 電池組身份編碼信息報文（BRM） 　　報文目的：向充電機提供電池組身份編碼信息。當(dāng)BMS收到SPN2562=00的充電機辨識報文后向充電機每隔20ms發(fā)送一次，數(shù)據(jù)域長度超出8字節(jié)時，需使用傳輸協(xié)議功能傳輸，格式詳見7.5節(jié)，發(fā)送間隔為10ms。若連發(fā)3幀辨識報文仍未收到SPN2562=01充電機辨識報文，則BMS判斷充電連接異常，同時自動切斷充電回路，并發(fā)超時報文。 　　9.4.1.3PGN768 BMS版本信息報文（BVM） 　　報文目的：確認BMS通信協(xié)議版本信息。當(dāng)BMS收到SPN2562=01充電機辨識報文后，發(fā)送給充電機的通信協(xié)議版本信息。 　　9.4.2充電參數(shù)配置階段報文格式和內(nèi)容 　　9.4.2.1PGN1280充電參數(shù)配置階段錯誤代碼（CE2） 　　 報文目的：充電參數(shù)配置階段發(fā)生的錯誤代碼。 　　9.4.2.3PGN1792蓄電池參數(shù)#1（BP1） 　　報文目的：充電參數(shù)配置階段BMS發(fā)送給充電機的蓄電池物理參數(shù)1。 　　9.4.2.5PGN2304 充電機發(fā)送時間同步信息報文（CTS） 　　報文目的：充電參數(shù)配置階段充電機發(fā)送給BMS的時間同步信息。 　　9.4.2.8PGN3072 充電機輸出準備就緒報文（CRO） 　　報文目的：充電機發(fā)送給BMS充電機輸出準備就緒報文，讓電池確認充電機已經(jīng)準備輸出。 　　9.4.3充電階段報文格式和內(nèi)容 　　9.4.3.1PGN4096電池充電級別報文（BCL） 　　報文目的：讓充電機實時更新電池的充電級別。在恒壓充電模式下，充電機的輸出的電壓應(yīng)滿足電壓需求值，輸出的電流不能超過電流需求值；在恒流充電模式下，充電機輸出的電流應(yīng)滿足電流需求值，輸出的電壓不能超過電壓需求值；在恒功率充電模式下，充電機輸出的功率應(yīng)滿足功率需求值，輸出的電壓不能超過電壓需求值。 　　9.4.3.3PGN4608 蓄電池發(fā)送蓄電池狀態(tài)信息報文（BS1） 　　報文目的：充電階段BMS發(fā)送給充電機的蓄電池狀態(tài)信息。 　　9.4.3.4　PGN4864  BMS發(fā)送蓄電池狀態(tài)信息報文（BS2） 　　報文目的：充電階段BMS發(fā)送給充電機的蓄電池狀態(tài)信息。 　　9.4.3.5PGN5120充電機充電狀態(tài)報文（CCS） 　　報文目的：讓BMS確認充電機當(dāng)前的充電狀態(tài)和累計充電時間。 　　9.4.3.6PGN5376蓄電池各模塊電壓報文（BMV） 　　報文目的：蓄電池組各個模塊電壓值。由于PGN2816的數(shù)據(jù)域的最大長度超出8字節(jié)，需使用傳輸協(xié)議功能傳輸，詳見7.5條。 　　9.4.3.7PGN5632蓄電池組溫度報文（BMT） 　　報文目的：蓄電池組溫度。數(shù)據(jù)長度超出8字節(jié)時，需使用傳輸協(xié)議功能傳輸，格式詳見7.5節(jié)。 　　9.4.3.8PGN5888蓄電池組荷電容量SOC值報文（BSOC） 　　報文目的：蓄電池組荷電容量值。數(shù)據(jù)域長度超出8字節(jié)時，需使用傳輸協(xié)議功能傳輸，格式詳見7.5節(jié)。 　　9.4.3.9PGN6144蓄電池組平均模塊電壓值報文（BAV） 　　報文目的：各蓄電池組平均模塊電壓。數(shù)據(jù)域長度超出8字節(jié)時，需使用傳輸協(xié)議功能傳輸，格式詳見7.5條。 　　9.4.3.10PGN6400BMS終止充電報文（BST） 　　報文目的：讓充電機確認BMS將發(fā)送終止充電報文以令充電機結(jié)束充電過程以及結(jié)束充電原因。 　　9.4.3.11PGN6656充電機終止充電報文（CST） 　　報文目的：讓BMS確認充電機即將結(jié)束充電以及結(jié)束充電原因。 　　9.4.3.12PGN6912充電階段錯誤代碼（CE3） 　　報文目的：充電階段錯誤代碼。 　　9.4.4充電結(jié)束階段報文格式和內(nèi)容 　　9.4.4.1PGN7168BMS統(tǒng)計數(shù)據(jù)報文（BSD） 　　報文目的：讓充電機確認本次充電過程的具體統(tǒng)計數(shù)據(jù)。 　　9.4.4.3PGN7680充電結(jié)束階段錯誤代碼（CE4） 　　報文目的：充電結(jié)束階段錯誤代碼。 　　9.5充電工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換 　　當(dāng)BMS和充電機物理連接完成并上電后，BMS和充電機的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，是相互協(xié)調(diào)工作的互操作約定。 　　當(dāng)BMS和充電機物理連接完成并上電后，BMS和充電機進入充電握手階段。雙方在該階段進行握手，并確認汽車和電池的相關(guān)信息。典型的充電工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換如附錄B圖B.1所示。 　　充電握手階段完成后，BMS和充電機進入充電參數(shù)配置階段。在此階段，BMS向充電機發(fā)送蓄電池詳細的充電參數(shù)，充電機向BMS發(fā)送充電機最大輸出級別等信息，雙方發(fā)送完畢后即互相發(fā)送充電準備報文，以準備進入下一個階段。典型的充電工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換如附錄B圖B.2所示。 　　充電參數(shù)配置階段完成后，BMS和充電機進入充電階段。BMS向充電機實時發(fā)送電池充電級別需求和電池充電狀態(tài)。充電機根據(jù)電池的充電級別需求調(diào)整充電電壓和電流并監(jiān)控充電過程。典型的充電工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換如附錄B圖B.3所示。 　　當(dāng)BMS和充電機有一方結(jié)束充電階段后，便進入充電結(jié)束階段。在該階段BMS和充電機相互發(fā)送整個充電過程中各自的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。典型的充電工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換如附錄B圖B.4所示。 　　10充電機監(jiān)控單元和BMS故障診斷報文規(guī)范 　　10.1故障診斷代碼 　　診斷故障代碼（DTC）由4個獨立域構(gòu)成，這4個部分如下表所示： 　　10.3故障診斷報文格式和內(nèi)容 　　10.3.1PGN8192 診斷信息1，當(dāng)前故障碼報文（DM1） 　　報文目的：發(fā)生故障時，發(fā)送當(dāng)前的故障代碼。每個故障代碼4字節(jié)。數(shù)據(jù)段多余8字節(jié)采用傳輸協(xié)議功能傳輸，格式詳見7.5條。 　　10.3.3PGN8704 診斷信息3，診斷準備就緒報文（DM3） 　　報文目的：報告有關(guān)診斷已準備就緒的診斷信息。 　　10.3.4PGN8960 診斷信息4，當(dāng)前故障碼的清除/復(fù)位報文（DM4） 　　報文目的：所有關(guān)于當(dāng)前故障碼的診斷信息都應(yīng)該清除。當(dāng)需要清除當(dāng)前故障碼相關(guān)的診斷信息、以及問題得到糾正時發(fā)送此請求指令。該操作完成時或被請求控制模塊內(nèi)沒有故障碼，要求控制模塊發(fā)送一個肯定應(yīng)答。如由于某種原因，控制模塊不能執(zhí)行要求的操作，就必須發(fā)送否定－應(yīng)答（詳見7.7.2確認消息）。所有與當(dāng)前故障碼相關(guān)的信息包括：當(dāng)前故障碼個數(shù)及診斷就緒狀態(tài)信息和當(dāng)前故障碼。 　　10.3.5PGN9216 診斷信息5，歷史故障碼的清除/復(fù)位報文（DM5） 　　報文目的：當(dāng)某個控制模塊接收到這一參數(shù)組的請求指令時，所有有關(guān)歷史故障碼的診斷信息都應(yīng)該清除，與當(dāng)前故障碼有關(guān)的診斷數(shù)據(jù)將不受影響。若無歷史故障碼，必須發(fā)送肯定應(yīng)答。如由于某種原因，控制模塊不能執(zhí)行這一參數(shù)組的請求指令的要求，那么就必須發(fā)送否定應(yīng)答（詳見7.7.2確認消息）。所有與歷史故障碼相關(guān)的信息包括：歷史故障碼個數(shù)及診斷就緒狀態(tài)信息和歷史故障碼。 　　10.3.6PGN9472 診斷信息6，停幀參數(shù)報文（DM6） 　　報文目的：當(dāng)接收到診斷故障代碼時，已記錄的一系列參數(shù)。每個故障代碼4字節(jié)。數(shù)據(jù)段多余8字節(jié)采用傳輸協(xié)議功能傳輸，格式詳見7.5節(jié)。