SZDBZ 29.8-2010 电动汽车充电系统技术规范 第8部分:非车载充电机监控单元与电池管理系统通信协议.doc
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1、ICS 43.080 T 47 SZDB/Z 深 圳 市 标 准 化 指 导 性 技 术 文 件 SZDB/Z 29.82010 电动汽车充电 系统 技术规范 第 8 部分:非车载充电机监控单元与电池管理系统通信协议 Technical specification of electric vehicle charging system Part 8: Communication protocols between off-board charger monitoring unit and battery management system for
2、 electric vehicle 2010- 05-18发布 2010- 06-01实施 深圳市市场监督管理局 发布 SZDB/Z 29.82010 I 目 次 前言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 总则 . 3 5 网络拓扑结构 . 3 6 物理层 . 4 7 数据链路层 . 4 8 应用层 . 5 9 充电机监控单元和 BMS 间充电报文规范
3、 . 6 10 充电机监控单元和 BMS 故障诊断报文规范 . 20 附录 A(资料性附录) 充电流程 . 24 SZDB/Z 29.82010 II 前 言 为贯彻落实国家节能环保政策,促进电动汽车推广应用,延伸供电服务价值链,指导和规范深圳市电动汽车配套充电设施建设,特制定本 指导性技术文件 。 SZDB/Z 29-2010 电动汽车 充电系统 技术规范分为九个部分 : 第 1 部分:通用要求; 第 2 部分:充电站及充电桩设计规范; 第 3 部分:非车
4、载充电机; 第 4 部分:车载充电机; 第 5 部分:交流充电桩; 第 6 部分 :充电站监控管理系统; 第 7 部分:非车载充电机电气接口; 第 8 部分:非车载充电机监控单元与电池管理系统通信协议; 第 9 部分:城市电动公共汽车充电站 。 本部分为 SZDB/Z 29-2010 的第 8 部分。 本部分按照 GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本部分由深圳市发展与改革委员会提出并归口。 本部分起草单位:深圳市城市发展研究中心、中国南方电网有限责任公司
5、、比亚迪股份有限公司、普天海油新能源动力有限公司、深圳市奥特迅科技有限公司、深圳市五洲龙汽车有限公司、深圳市计量质量检测研究院、深圳市科陆电子有限公 司。 本部分主要起草人:吴德林、蔡羽、文新民、陆象桢、徐涛、高声敢、余建国、黄志伟、李飞、余南华、蒋浩、王晓毛、孙卫明、柯丽、李涛、邓伟光、张建华、郭彬、邓先泉、傅毅、邵浙海、赵宇、刘金玉、吴志强、王凤仁、李志刚、徐跃飞、雷惠博。 SZDB/Z 29.8-2010 1 电动汽车 充电系统 技术规范 第 8 部分:非车载充电机监控单元与电池管理系统通信协议 1 范围 SZDB/Z 29-2
6、010的本部分 规定了 深圳地区 的 电动汽车非车载充电机监控单元(以下简称充电机监控单元)与电池管理系统( Battery Management System,以下简称 BMS)之 间的通信协议。在充电过程中,充电机监控单元和 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。 本部分适用于 深圳地区 电动汽车配套充电设施建设与改造工程的非车载充电机。 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,仅所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
7、。 GB/T 19596-2004 电动汽车术语 SZDB/Z 29.1-2010 电动汽车 充电系统 技术规范 第 1部分:通用要求 SZDB/Z 29.3-2010 电动汽车 充电系统 技术规范 第 3部分: 非车载充电机 SZDB/Z 29.9-2010 电动汽车 充电系统 技术规范 第 9部分:城市电动公共汽车充电站 ISO 11898-1-2003 道路车辆 -控制器局域网络 :第 1部分 数据链层和物理信令 &nbs
8、p;ISO 11898-2-2003 道路车辆 -控制器局域网络 :第 2部分 高速媒体存取单元 SAE J 1939-11:1999 商用车控制系统局域网 CAN通信协议: 物理层 屏蔽双绞线(速率: 250K比特 /秒) SAE J 1939-21:2001 商用车控制系统局域网 CAN通信协议:数据链路层 SAE J 1939-71:2002 商用车控制系统局域网 CAN通信协议:应用层 车辆 SAE J 1939-73:2006 商用车控制系统局域网 CAN通信协议:
9、应用层 诊断 SAE J 1939-81:2006 商用车控制系统局域网 CAN通信协议: 网络管理 SAE J 1939 Appendix B:2005 商用车控制系统局域网 CAN通信协议:地址和标识分配 3 术语和定义 SZDB/Z 29.1-2010、 ISO 11898和 SAE J 1939-21界定的术语和定义适用于本文件。为了便于使用,以下重复列出了 SZDB/Z 29.1-2010中的一些术语和定义。 3.1 帧 Frame 组成一个完整消息的一系列数据位。  
10、;3.2 CAN 数据帧 CAN Data Frame 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 ” 。 SZDB/Z 29.82010 2 3.4 标识符 Identifier CAN 仲裁域的标识部分。 3.5 标准帧 Standard Frame ISO 11898-1-2003中定义的使用 11位标识符 的 CAN数 据帧
11、。 3.6 扩展帧 Extended Frame ISO 11898-1-2003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,最高优先级为 0级,最低优先级为 7级。 3.8 参数组 Paramenter Group (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 参数组编号 Parameter Group Numbe
12、r (PGN) 用于唯一标识一个参数组的一个 24位 值。参数组标号包括:保留为、数据页位、 PDU格式域( 8位)、组扩展域( 8位)。 3.10 可疑参数编号 Suspect Parameter Number (SPN) 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 Protocol Data Unit (PDU) 一种特定的 CAN数据帧格式。 3.12 传输协议 Transport Protocol 数据链路层的一部分,为传送数据在 9字节或以
13、上的 PGN提供的一种机制。 3.13 单体蓄电池 Cell 构成蓄电池的最小单元,一般由正极、负极及电解质等组成,其标 称电压为电化学偶的标称电压。 3.14 蓄电池模块 Battery Module 一组相联的单体蓄电池的组合。 3.15 蓄电池组 Battery Pack 由一个或多个蓄电池模块组成的单一机械总成。 3.16 SZDB/Z 29.8-2010 3 诊断故障代码 Diagnostic Trouble Code( DTC)  
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 。 3.17 停帧 Freeze Frame 诊断故障代码发生时截取的一部分运行参数。 4 总则 4.1 本 部分 充电机监控单元与电动汽车 BMS 之间的通信系统采用 CAN(控制器局域网)通信协议。 4.2 通信协议的物理层与 ISO 11898-1-2003 标准相兼容 , 数据链路层 符合 ISO 11898-1-2003 的规定。 5 网络拓扑结构 5.1 充电机监控单元与电动汽车 BMS 之间的 CAN 通信网
15、络一般包括两个节点,即充电机监控单元和BMS。 5.2 充电机监控单元和 BMS 的 网络拓扑结构示意图见图 1。 充 电机 模块充 电机 模块充 电机 模块充 电机 模块电池管理系统B M S本 规 范 定 义 的C A N 网 络充电机监控单元内 部 网 络电 池测 控模 块电 池测 控模 块电 池测 控模 块电 池测 控模 块内 部 总 线图 1 充电机监控单元与 BMS 之间的网络拓扑结构 6 物理层 6.1 采用本 部分 的通信物理层,应符合国际标准 ISO 11898、 SAE J1939-11 的规定。 6.2 本 部分
16、 BMS 系统推荐采用双 CAN 口,与充电 机监控单元的通信使用独立的 CAN 口。 6.3 位时间 推荐采用 4 s,对应的位速率 250 kbit/s。 7 数据链路层 7.1 一般要求 数据链路层为物理连接之间提供可靠数据传输。本 规范 BMS 与充电机之间的数据帧格式符合 ISO 11898-1-2003的规定。 7.2 帧格式 采用本 规范 的设备必须使用 CAN扩展帧的 29位标识符。具体每个位分配的相应定义 符合 SAE J1939-21的规定。 7.3 协议数据单元 (PDU) SZDB/Z
17、29.82010 4 每个 CAN数据帧包含一个单一的协议数据单元( PDU) , 如 表 1所示。协议数据单元由七部分组成,分别是优先级,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) P (3 位 ) R (1 位 ) DP (1 位 ) PF (8 位 ) PS (8 位 ) SA (8 位 ) DATA (8 字节 ) 注 1: P为优先级: 从最高 0设置到最低 7。 本规范充电应答信息、充电状态信息、充电阶段告警信息优先级设为 5,其他信息的缺省优先级设为 6。 注 2:
18、R为保留位: 备今后开发使用 ,本规范设 为 0。 注 3: DP为数据页:用来选择参数组描述的辅助页,本规范设 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 规范 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
19、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 7.5节。 7.4 协议数据单元 (PDU)格式 SAE J1939-21规范定义两种 PDU 格式: PDU1 格式( PS 为目标地址)和 PDU2 格式( PS为组扩展)。PDU1 格式实现 CAN 数据帧定向到特定目标地址的传输。 PDU2 格式仅用于不指向特定目标地址的传输。本 规范 考虑到 充电机监控单元与 BMS之间点对点方式 通信 的数据安全性, 选用 PDU1格式。 7.5 参数组编号 (PGN) 参数组编号 PGN是
20、一个 24位的值,用来识别 CAN数据帧的数据域属于哪个参数组 , 包括:保留位、数据页位、 PDU格式域( 8位)和组扩展域( 8位)。 若 PF 值 : =功率等级 1; : =功率等级 2; : =功率等级 3) 2 1 字节 2561 充电机位置,( : =户外; : =户内) 3 1 字节 2562 辨识结果,( : =BMS 不能辨识; : =BMS 能辨识) 4 1 字节 2563 插头号,( : =一号插头, : =二号插头, : =三号插头) 5 4 字节 2564 充电机串行及地
21、理位置 9.4.1.2 PGN512 电池组身份编码信息 报文( BRM) 报文目的: 向充电机提供电池组身份编码信息。当 BMS收到 SPN2562=00的充电机辨识报文后向充电机每隔 20ms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 7.5节,发送间隔为 10ms。 若连发 3帧辨识报文仍未收到 SPN2562=01充电机辨识报 文,则 BMS判断充电连接异常,同时自动切断充电回路,并发超时报文。 表 8 PGN512 报文格式 起始位 /字节 长度 SPN SPN 定
22、义 1 8 字节 2565 电池组电池厂家名称 ASCII 码 9 1 字节 2566 电池组生产日期:日(压缩 BCD 码) 10 1 字节 电池组生产日期:月(压缩 BCD 码) 11 2 字节 电池组生产日期:年(压缩 BCD 码) 13 3 字节 2567 电池组充电次数 16.1 1 位 2568 电池组产权标识( : =租赁; : =车自有) 16.2 7 位 电池组序号 9.4.1.3 PGN768 B
23、MS 版本信息 报文( BVM) 报文目的:确认 BMS通信协议版本信息。当 BMS收到 SPN2562=01充电机辨识报文后,发送给充电机的通信协议版本信息。 表 9 PGN768 报文格式 起始位 /字节 长度 SPN SPN 定义 1 8字节 2569 通信协议版本号 9.4.1.4 PGN1024 充电握手阶段错误代码( CE1) 报文目的: 充电握手阶段发生的错误代码 。 表 10 PGN1024 报文格式 起始位 /字节 &nb
24、sp;长度 SPN SPN 定义 1.1 1位 2570 充电机接收 BMS 辨识报文超时( : =超时; : =不超时) 1.2 1位 充电机接收通信版本报文超时( : =超时; : =不超时) 1.3 1位 2571 BMS 接收充电机辨识报文超时( : =超时; : =不超时) 9.4.2 充电参数配置阶段报文格式和内容 9.4.2.1 PGN1280 充电参数配置阶段错误代码( CE2) 报文目的: 充电 参数配置阶段 发生的错误代码 。 &n
25、bsp;SZDB/Z 29.8-2010 9 表 11 PGN1280 报文格式 起始位 /字节 长度 SPN SPN 定义 1.1 1位 2572 充电机接收电池充电参数报文超时 (: =超时; : =不超时 ) 1.2 1位 2573 充电机接收 BMS 充电准备报文超时 (: =超时; : =不超时 ) 1.3 1位 2574 BMS 接收时间同步和充电机最大输出参数超时 (: =超时; : =不超时 ) 1.4 1位 2575 BMS 接收充电机充电准备报文超时 (: =超时;
26、: =不超时 ) 9.4.2.2 PGN1536 蓄电池充电参数报文( BCP) 报文目的: 充电参数配置阶段 BMS发送给充电机的蓄电池充电参数。 表 12 PGN1536 报文格式 起始位 /字节 长度 SPN SPN 定义 1 2字节 2816 蓄电池模块最高允许充电电压 3 2字节 2817 最高允许充电电流 5 1字节 2818 最高允许充电电流 6 2字节 2819 最高允许充电总电压 8 1字节 &nb
27、sp;2820 最高允许温度 注 1: SPN2816 蓄电池模块最高允许充电电压 : 数据分辨率: 0.01V/位, 0V偏移量 ; 数据范围: 0 655.35 V; 注 2: SPN2817最高允许充电电流 : 数据分辨率: 0.1A/位, -3200 A偏移量 ; 数据范围: -3200 A 3353.5 A; 注 3: SPN2818 最大允许充电容量: 数据分辨率: 1%/位, 0%偏移量 ; 数据范围: 0 100%; 注 4: SPN2819 最高允许充电 总 电压 : 数据分辨率:
28、 0.1 V/位, 0V偏移量 ; 数据范围: 0 6553.5 V; 注 5: SPN2820最高允许蓄电池温度 : 数据分辨率: 1 C/位, -40 C偏移量 ; 数据范围: -40 C +210 C 。 9.4.2.3 PGN1792 蓄电池参数 #1( BP1) 报文目的: 充电参数配置阶段 BMS发送给充电机的蓄电池物理参数 1。 表 13 PGN1792 报文格式 起始位 /字节 长度 SPN SPN 定义 1 2字节 2821 车号 3 12位 &
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