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GBT27930-2015電動汽車非車載傳導式充電機與電池管理系統之間的通信協議

本文轉載自   查看原文   2017-11-29 22:32   3827    EV

本標准規定了電動汽車非車載傳導式充電機（簡稱充電機）與電池管理系統（Battery Management System，簡稱BMS)之間基於控制器局域網（Control Area NetWork,簡稱CAN)的通信物理層、數據鏈路層及應用層的定義

術語

  • Messages(報文)：一個或多個具有相同參數組編號的"CAN數據幀"。
  • PG(parameter group 參數組）：在一報文中傳送參數的集合。
  • SPN(suspect parameter number 可疑參數編號):應用層通過參數據描述信號，給每個參數分配一個19位值。
  • PDU（protocol data unit 協議數據單元）:一種特定的CAN數據幀格式。
  • ECU(electrolnic control unit 電子控制單元)：即車載電腦，由微控制器和外圍電路組成。
  • DTC（Diagnostic trouble code 診斷故障代碼）：一種用於識別故障類型、相關故障模式以及發生次數的4字節數值。

總則

  • 充電機與BMS之間通信網絡采用CAN2.0B通信協議
  • 在充電過程中，充電機和BMS監測電壓、電流和溫度等參數，同時BMS管理整個充電過程。
  • 充電機與BMS之間的CAN通信網絡應由充電機與BMS兩個節點組成。
  • 數據信息傳輸采用低字節先發送的格式。
  • 正的電流值代表放電，負的電流值代碼充電
  • 執行本標准的充電機和BMS宜具備向前兼容性

充電總體流程

    整個充電過程包含六個階段：物理連接完成、低壓輔助上電、充電握手階段、充電參數配置階段、充電階段和充電結束階段。在各個階段，充電機和BMS如果在規定的時間內沒有收到對方報文或沒有收到正確報文，即判定為超時（超時指在規定時間內沒有收到對方的完整數據包或正確數據包），超時時間除特殊規定外，均為5s。當出現超時后，BMS或充電機發送9.5規定的錯誤報文，並進入錯誤處理狀態。在對故障處理的過程中，根據故障的類別，分別進行不同的處理（附錄C)。在充電結束階段中，如果出現故障，直接結束充電流程。報文的開始發送條件和中止發送條件參見附錄D。充電總體流程圖如下：

 報文分類

  • 低壓輔助上電及充電握手階段：充電握手階段分為握手啟動階段和握手辨識階段,當充電機和BMS物理連接完成並上電后,開啟低壓輔助電源,進入握手啟動階段發送握手報文,再進行絕緣監測。絕緣監測結束后進入握手辨識階段,雙方發送辨識報文,確定電池和充電機的必要信息。CHM報文和BHM報文是為產品兼容的新增報文,用於在握手啟動階段充電機和BMS判斷雙方使用的標准版本。典型的充電工作狀態轉換參見圖A.1和圖A.2,充電時序詳見GB/T18487.1。充電握手階段報文應符合表3的要求。
  • 充電參數配置階段：充電握手階段完成后,充電機和BMS進入充電參數配置階段。在此階段,充電機向BMS發送充電機最大輸出能力的報文,BMS根據充電機最大輸出能力判斷是否能夠進行充電。典型的充電工作狀態轉換參見圖A.3。充電參數配置階段報文應符合表4的要求。
  • 充電階段：充電配置階段完成后,充電機和BMS進入充電階段。在整個充電階段,BMS實時向充電機發送電池充電需求,充電機根據電池充電需求來調整充電電壓和充電電流以保證充電過程正常進行。在充電過程中,充電機和BMS相互發送各自的充電狀態。除此之外,BMS根據要求向充電機發送動力蓄電池
    具體狀態信息及電壓、溫度等信息。BMV,BMT,BSP為可選報告,充電機不對其進行報文超時判定。BMS根據充電過程是否正常、電池狀態是否達到BMS自身設定的充電結束條件以及是否收到充電機中止充電報文(包括具體中止原因、報文參數值全為0和不可信狀態)來判斷是否結束充電;充電機根據是否收到停止充電指令、充電過程是否正常、是否達到人為設定的充電參數值,或者是否收到BMS中止充電報文(包括具體中止原因、報文參數值全為0和不可信狀態)來判斷是否結束充電。典型的充電工作狀態轉換參見圖A.4。充電階段報文應符合表5的要求。
  • 充電結束階段：當充電機和BMS停止充電后,雙方進入充電結束階段。在此階段BMS向充電機發送整個充電過程中的充電統計數據,包括:初始SOC、終了SOC、電池最低電壓和最高電壓;充電機收到BMS的充電統計數據后,向BMS發送整個充電過程中的輸出電量、累計充電時間等信息,最后停止低壓輔助電源的輸出。典型的充電工作狀態轉換參見圖A.5。充電結束階段報文應符合表6的要求。
  • 錯誤報文：在整個充電階段,當BMS或充電機檢測到存在錯誤時,發送錯誤報文。錯誤報文應符合表7的要求。

報文格式和內容 - 低壓輔助上電及充電握手階段報文

  • PGN9728充電機握手報文(CHM)【充電機-BMS】:當充電機和電動汽車物理連接並完成上電,且電壓檢測正常后,由充電機向BMS每隔250ms發送一次充電機握手報文,用於確定雙方是否握手正常。PGN9728報文格式見表8。
  • PGN9984BMS握手報文(BHM)【BMS -充電機】:當BMS收到PGN9728充電機握手報文后,向充電機每隔250ms返回BMS握手報文,提供BMS最高允許充電總電壓。PGN9984報文格式見表9。
  • PGN256充電機辨識報文(CRM))【充電機-BMS】:當充電機通過握手確認,並確定絕緣檢測正常后,向BMS每隔250ms發送一次充電機辨識報文,用於確認充電機和BMS之間通信鏈路正確。在收到BMS辨識報文前,確認碼=0x00;在收到BMS辨識報文后,確認碼=0xAA。PGN256報文格式見表10。
  • PGN512BMS和車輛辨識報文(BRM)【BMS -充電機】:充電握手階段向充電機提供BMS和車輛辨識信息。當BMS收到SPN2560=0x00的充電機辨識報文后向充電機每隔250ms發送一次,數據域長度超出8字節時,需使用傳輸協議功能傳輸,格式詳見6.5的規定,幀與幀間發送間隔為10ms,直到在5s內收到SPN2560=0xAA的充電機辨識報文為止。PGN512報文格式見表11。關注：電池類型、整車動力蓄電池額定容量、額定總電壓、電池組充電次數、車輛識別碼（VIN).

報文格式和內容 - 參數配置階段報文

  • PGN1536動力蓄電池充電參數報文(BCP)【BMS -充電機】:充電參數配置階段BMS發送給充電機的動力蓄電池充電參數。如果充電機在5s內沒有收到該報文,即為超時錯誤,充電機應立即結束充電。PGN1536報文格式見表12。關注：所有內容項。
  • PGN1792充電機發送時間同步信息報文(CTS)【充電機-BMS】:充電參數配置階段充電機發送給BMS的時間同步信息。PGN1792報文格式見表13。
  • PGN2048充電機最大輸出能力報文(CML)【充電機-BMS】:充電機發送給BMS充電機最大輸出能力,以便估算剩余充電時間。PGN2048報文格式見表14。
  • PGN2304BMS充電准備就緒報文(BRO)報文功能:BMS發送給充電機電池充電准備就緒報文,讓充電機確認BMS已經准備充電。BMS在60s內未准備好,則充電機進行等待;否則,參見C.1進行處理。PGN2304報文格式見表15。
  • PGN2560充電機輸出准備就緒報文(CRO)報文功能:充電機發送給BMS充電機輸出准備就緒報文,讓BMS確認充電機已經准備輸出。充電機在60s內未准備好,則BMS進行等待;否則,參見附錄C.1進行處理。PGN2560報文格式見表16。

報文格式和內容 - 充電階段報文

  • PGN4096電池充電需求報文(BCL)【BMS -充電機】:讓充電機根據電池充電需求來調整充電電壓和充電電流,確保充電過程正常進行。如果充電機在1s內沒有收到該報文,即為超時錯誤,充電機應立即結束充電。在恆壓充電模式下,充電機的輸出的電壓應滿足電壓需求值,輸出的電流不能超過電流需求值;在恆流充電模式下,充電機輸出的電流應滿足電流需求值,輸出的電壓不能超過電壓需求值。當BCL報文中充電電流請求大於CML報文中最大輸出電流時,充電機按最大輸出能力輸出;當BCL報文中充電電流請求小於等於CML報文中最大輸出電流時,充電機按請求電流輸出;當電壓需求或電流需求為0時,充電機按最小輸出能力輸出。PGN4096報文格式見表17。 關注：全部內容項。
  • PGN4352電池充電總狀態報文(BCS)【BMS -充電機】:讓充電機監視充電過程中電池組充電電壓、充電電流等充電狀態。如果充電機在5s內沒有收到該報文,即為超時錯誤,充電機應立即結束充電。PGN4352報文格式見表18。關注：全部內容項。
  • PGN4608充電機充電狀態報文(CCS)【充電機-BMS】:讓BMS監視充電機當前輸出的充電電流、電壓值等信息。如果BMS在1s內沒有收到該報文,即為超時錯誤,BMS應立即結束充電。PGN4608報文格式見表19。
  • PGN4864BMS發送動力蓄電池狀態信息報文(BSM)【BMS -充電機】:充電階段BMS發送給充電機的動力蓄電池狀態信息。PGN4864報文格式見表20。
  • PGN5376單體動力蓄電池電壓報文(BMV)【BMS -充電機】:各個單體動力蓄電池電壓值。由於PGN5376的數據域的最大長度超出8字節,需使用傳輸協議功能傳輸,詳見6.5的規定。PGN5376報文格式見表21。
  • PGN5632動力蓄電池溫度報文(BMT)【BMS -充電機】:動力蓄電池溫度。數據長度超出8字節時,需使用傳輸協議功能傳輸,格式詳見6.5的規定。PGN5632報文格式見表22。
  • PGN5888動力蓄電池預留報文(BSP)報文功能:動力蓄電池預留報文。數據域長度超出8字節時,需使用傳輸協議功能傳輸,格式詳見6.5的規定。PGN5888報文格式見表23。
  • PGN6400BMS中止充電報文(BST)報文功能:讓充電機確認BMS將發送中止充電報文以令充電機結束充電過程以及結束充電原因。PGN6400報文格式見表24。
  • PGN6656充電機中止充電報文(CST)報文功能:讓BMS確認充電機即將結束充電以及結束充電原因。PGN6656報文格式見表25。
    • 1) SPN3511 BMS中止充電原因：
      • 第1~2位:達到所需求的SOC目標值  <00>:=未達到所需SOC目標值;<01>:=達到所需SOC目標值;<10>:=不可信狀態;
      • 第3~4位:達到總電壓的設定值  <00>:=未達到總電壓設定值;<01>:=達到總電壓設定值;<10>:=不可信狀態;
      • 第5~6位:達到單體電壓的設定值  <00>:=未達到單體電壓設定值;<01>:=達到單體電壓設定值;<10>:=不可信狀態;
      • 第7~8位:充電機主動中止  <00>:=正常;<01>:=充電機中止(收到CST幀);<10>:=不可信狀態。
    • 2) SPN3512BMS中止充電故障原因：
      • 第1~2位:絕緣故障  <00>:=正常;<01>:=故障;<10>:=不可信狀態;
      • 第3~4位:輸出連接器過溫故障  <00>:=正常;<01>:=故障;<10>:=不可信狀態;
      • 第5~6位:BMS元件、輸出連接器過溫  <00>:=正常;<01>:=故障;<10>:=不可信狀態;
      • 第7~8位:充電連接器故障  <00>:=充電連接器正常;<01>:=充電連接器故障;<10>:=不可信狀態;
      • 第9~10位:電池組溫度過高故障  <00>:=電池組溫度正常;<01>:=電池組溫度過高;<10>:=不可信狀態;
      • 第11~12位:高壓繼電器故障  <00>:=正常;<01>:=故障;<10>:=不可信狀態;
      • 第13~14位:檢測點2電壓檢測故障  <00>:=正常;<01>:=故障;<10>:=不可信狀態;
      • 第15~16位:其他故障  <00>:=正常;<01>:=故障;<10>:=不可信狀態。
    • 3) SPN3513BMS中止充電錯誤原因：
      • 第1~2位:電流過大  <00>:=電流正常;<01>:=電流超過需求值;<10>:=不可信狀態;
      • 第3~4位:電壓異常  <00>:=正常;<01>:=電壓異常;<10>:=不可信狀態。
    • 1) SPN3521充電機中止充電原因
      • 第1~2位:達到充電機設定的條件中止  <00>:=正常;<01>:=達到充電機設定條件中止;<10>:=不可信狀態;
      • 第3~4位:人工中止  <00>:=正常;<01>:=人工中止;<10>:=不可信狀態;
      • 第5~6位:故障中止  <00>:=正常;<01>:=故障中止;<10>:=不可信狀態;
      • 第7~8位:BMS主動中止  <00>:=正常;<01>:=BMS中止(收到BST幀);<10>:=不可信狀態。
    • 2) SPN3522充電機中止充電故障原因
      • 第1~2位:充電機過溫故障  <00>:=充電機溫度正常;<01>:=充電機過溫;<10>:=不可信狀態;
      • 第3~4位:充電連接器故障  <00>:=充電連接器正常;<01>:=充電連接器故障;<10>:=不可信狀態;
      • 第5~6位:充電機內部過溫故障  <00>:=充電機內部溫度正常;<01>:=充電機內部過溫;<10>:=不可信狀態;
      • 第7~8位:所需電量不能傳送  <00:=電量傳送正常;<01>:電量不能傳送;<10>:=不可信狀態;
      • 第9~10位:充電機急停故障  <00>:=正常;<01>:=充電機急停;<10>:=不可信狀態;
      • 第11~12位:其他故障  <00>:=正常;<01>:=故障;<10>:=不可信狀態。
    • 3) SPN3523充電機中止充電錯誤原因
      • 第1~2位:電流不匹配  <00>:=電流匹配;<01>:=電流不匹配;<10>:=不可信狀態;
      • 第3~4位:電壓異常  <00>:=正常;<01>:=電壓異常;<10>:=不可信狀態。

報文格式和內容 - 充電結束階段報文

  • PGN7168BMS統計數據報文(BSD)報文功能:讓充電機確認BMS對於本次充電過程的充電統計數據。PGN7168報文格式見表26。
  • PGN7424充電機統計數據報文(CSD)報文功能:確認充電機本次充電過程的充電統計數據。PGN7424報文格式見表27。

報文格式和內容 - 錯誤報文

  • PGN7680BMS錯誤報文(BEM)報文功能:當BMS檢測到錯誤時,發送給充電機充電錯誤報文,直到BMS收到充電機發送的充電機辨識報文(CRM)或拔掉充電插頭為止。PGN7680報文格式見表28。
  • PGN7936充電機錯誤報文(CEM)報文功能:當充電機檢測到錯誤時,發送給BMS充電錯誤報文,直到充電機接收到BMS發送的BRM報文或拔掉充電插頭為止。PGN7936報文格式見表29。

故障處理方式

  • 方式a)———充電機立即停機停用(等待專業維護人員維修);
  • 方式b)———停止本次充電,並做好故障記錄(需重新插拔充電電纜后,才能進行下一次充電);
  • 方式c)———中止充電,待故障現象排除后自動恢復充電(檢測到故障狀態解除后,重新通信握手開始充電)。

充電故障分類及處理方式

  •  


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