Q GDW 11174-2014 电动汽车快换电池箱通信协议.pdf
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1、Q / GDW 2012 I 国家电网公司企业标准 Q/GDW 11174 2014 电动汽车快换电池箱通信协议 Communication protocols of fast-exchange battery pack for electric vehicle 2014-08-01 发布 2014-08-01 实施 国家电网公司 发 布 Q/GDW ICS 29.240 Q / GDW11174 2014 I 目 次 前言 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 术语和定义 1 4 总则 1 5 物理层 2 6 数据链路层 2 7 应用层 3 8 通信总体流程 3 9 报文分类 3 10
2、报文格式和内容 5 附录 A(资料性附录)电池箱地址配置 16 附录 B(资料性附录)电池箱通信流程 17 附录 C(资料性附录)电池箱安全操作报文 19 附录 D(资料性附录)电池箱故障诊断报文 23 编制说明 27 Q / GDW11174 2014 II 前 言 根据国家电网公司电动汽车充换电设施的发展需要,为支撑电动汽车电池充换电站的规范建设,保 证电动汽车快换电池箱通信协议的通用化和标准化,特制定本标准。 本标准的附录 A、 B、 C、 D 均为资料性附录。 本标准由国家电网公司营销部提出和解释。 本标准由国家电网公司科技部归口。 本标准的起草单位:国网浙江省电力公司、许继集团有限公
3、司、南瑞集团有限公司、中国电力科学 研究院。 本标准的主要起草人:苏胜新、沈建新、孙鼎浩、马建伟、陈枫、张帆、卜佩征、林晓斌、陈晓楠、 杨昌富、李索宇、边孝成、李翔、李云峰、吴在军、何胜利、赵东艳、李延、赵明宇、汪映辉。 本标准首次发布。 Q / GDW11174 2014 1 电动汽车快换电池箱通信协议 1 范围 本标准规定了电动汽车快换电池箱(以下简称电池箱)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,通信报文分类、格式和内容。 本标准适用于国家电网公司的电动汽车快换电池箱与其相连接的设备之间的通信。 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
4、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。 GB/T 195962004 电动汽车术语 Q/GDW 6852011 纯电动乘用车快换电池箱通用技术要求 ISO 118981: 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 vehicle-Control area network( CAN) Part 1: Data link layer and physical signaling) ISO 118982: 2003 道路车辆控制器局域网络 第 2 部分: 高速存储单元 ( Road
5、 vehicle-Control area network( CAN) Part 2: High-speed medium access unit) SAE J193911: 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,屏蔽双绞线( Recommended practice for serial control and communication vehicle network Part 11: Physical layer-250K bits/s, twisted shielded pair) SAE J193921: 2006 商用车
6、控制系统局域网 CAN 通信协议 第 21 部分:数据链路层 ( Recommended practice for serial control and communication vehicle network Part 21: Data link layer) SAE J193971: 2006 商用车控制系统局域网 CAN 通信协议 第 71 部分:应用层 车辆 ( Recommended practice for serial control and communication vehicle network Part 71: Vehicle application layer) SA
7、E J193973: 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 ( Recommended practice for serial control and communication vehicle network Part 73: Application Layer-Diagnostics) SAE J193981: 2006 商用车控制系统局域网 CAN 通信协议 第 81 部分:应用层 网络管理 ( Recommended practice for serial control and communication vehicle network Pa
8、rt 81: Network Management) SAE J1939Appendix B: 2005 商用车控制系统局域网 CAN 通信协议 附录 B:地址和标识分配 ( Address and Identity Assignments) 3 术语和定义 GB/T 195962004、 ISO 11898、 SAE J1939 和 Q/GDW 6852011 界定的术语和定义适用于本文件。 4 总则 4.1 考虑与道路车辆控制系统的通信网络兼容,在本标准中电池箱通信系统采用 CAN 通信协议。 4.2 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。 Q / G
9、DW11174 2014 2 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 应使用独立于动力总成控制系统之外的 CAN 接口。通信速率宜采用 250kbit/s。 6 数据链路层 6.1 帧格式 采用本标准的电池箱应使用 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、
10、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) D 位 - P R P 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。本规范告警信息优先权设为 5,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。 注 6:
11、 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,数据传输需要多个 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报 参数组的通信,详见本标准 6.4 的规定。 6.3 协议数据单元 ( PDU) 格式 本标准采用 SAE J1939-21: 2006 的 5.3 定义的两种 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
12、于不指定特定目标地址的传输。 6.4 传输协议功能 本标准中传输 9 个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 SAE J1939-21: 2006 的 5.4.7 和 5.10 中消息传输的规定。 6.5 地址分配与网络管理协议 本标准的网络地址用于保证消息标示符的唯一性以及表明信息的来源。电池箱的地址按照 SAE J1939-81: 2006 规范可以是服务可配置地址、命令可配置地址、自配置地址的单地址和可仲裁地址模式, 应遵循 SAE J1939-81: 2006 规范的网络管理协议配置地址,推荐电池箱的地址配置为可仲裁地址,参 见附录 A。 表 2
13、 电池箱 CAN 首选地址分配 装置 地址 电池箱 128( 80H) Q / GDW11174 2014 3 6.6 消息类型 本标准支持五种类型的消息,分别为命令、请求、广播 /响应、确认和组功能。具体定义遵循 SAE J1939-21: 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 SAE J1939-71: 2006 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
14、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组中;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 修改本标准已定义的参数组时,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 故障诊断的定义遵循 SAE J1939-73
15、: 2006 的 5.1 中 CAN 总线诊断系统的要求,附录 D 给出了故 障诊断报文定义规范。 7.9 无效信息单元的单字节参数设置应为 0 xFF,双字节参数设置应为 0 xFFFF,四字节参数设置应为 0 xFFFFFFFF。 7.10 对于多字节的信息单元 ,无效或者预留的字节以 0 xFF 填充,无效或者预留的位均置为 1。 8 通信总体流程 电池箱通信工作过程包括两个阶段:地址配置阶段、正常工作阶段。其总体流程见图 1。 图 1 通信总体流程图 9 报文分类 按报文属性和功能,电池箱通信报文分为基本信息报文、认证报文(可选,见附录 C) 、运行数据 Q / GDW11174 20
16、14 4 报文和维护报文等四种类型报文。 9.1 基本信息报文 基本信息是电池箱的属性信息。基本信息报文分类见表 3。 表 3 基本信息报文分类 序号 报文描述 PGN PGN ( Hex) 优先权 数据长度 Byte 报文周期 ms 源 地址 目标 地址 1 基本信息 1 63489 00F800H 6 37 1000 电池箱 2 基本信息 2 63490 00F800H 6 8 1000 电池箱 3 报警参数阈值 63491 00F800H 6 42 1000 电池箱 注 1:报文周期宜采用本表的规定。 9.2 运行数据报文 运行数据报文用于提供电池箱的实时监测数据和状态。运行数据报文分类
17、见表 4。 表 4 运行数据报文分类 序号 报文描述 PGN PGN ( Hex) 优先权 数据长度 Byte 报文周期 ms 源 地址 目标 地址 1 基本状态 63504 00F810H 6 8 250 电池箱 2 报警状态 63505 00F811H 5 8 250 电池箱 3 电压电流 SOC 数据 63506 00F812H 6 8 250 电池箱 4 单体电压数据 63520 00F820H 6 变长 1000 电池箱 5 温度检测点数据 63521 00F821H 6 变长 1000 电池箱 6 单体电压极值统计 63522 00F822H 6 8 250 电池箱 7 温度检测点
18、极值统计 63523 00F823H 6 8 250 电池箱 8 输出电能量数据 63524 00F824H 6 8 1000 电池箱 9 输入电能量数据 63525 00F825H 6 8 1000 电池箱 10 输出容量数据 63526 00F826H 6 8 1000 电池箱 11 输入容量数据 63527 00F827H 6 8 1000 电池箱 12 控制动作 28160 006E00H 5 8 外部设备 电池箱 13 充放电电流数据 28416 006F00H 6 8 1000 外部设备 电池箱 14 充电启停状态 28672 007000H 6 8 外部设备 电池箱 注 1:报文
19、周期宜采用本表的规定。 9.3 维护报文 维护报文用于在电池箱生产或运行过程中对其进行必要的维护性工作,包括设置电池箱基本信息、 设置报警阈值参数、固件升级等,对于设置基本信息 1、设置报警参数信息、标定电池容量报文,电池 箱应以“确认”消息类型回应。维护报文分类见表 5。 Q / GDW11174 2014 5 表 5 维护报文分类 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 目标 地址 1 设置基本信息 1 30720 007800H 6 8 外部设备 电池箱 2 设置报警阈值参数 31232 007A00H 6 42 外部设备
20、 电池箱 3 标定电池容量 31744 007C00H 6 8 外部设备 电池箱 4 请求升级固件 32256 007E00H 6 8 外部设备 电池箱 5 确认升级固件 32512 007F00H 6 8 外部设备 电池箱 6 升级固件 32768 008000H 6 8 250 外部设备 电池箱 注 1:报文周期宜采用本表的规定。 10 报文格式和内容 10.1 基本信息报文 10.1.1 基本信息 1 PGN63489 该报文默认不主动上报,只有收到请求该 PGN 时,才回应上报。基本信息 1 报文格式见表 6。 表 6 基本信息 1 报文格式 起始位 或字节 数据长度 SPN SPN
21、定义 1 12 字节 10001 电池资产编号(压缩 BCD 码) 13 2 字节 10002 额定容量 分辨率: 0.1Ah/位,偏移量: 0 Ah,数值范围: 0 6425.5 Ah 15 2 字节 10003 额定电压 分辨率: 0.1V/位,偏移量: 0V,数值范围: 0 6425.5V 17 1 字节 10004 电池类型 :铅酸电池; :镍氢电池; :磷酸铁锂电池; :锰酸锂电 池; :钴酸锂电池; :三元材料电池; :聚合物锂电池; : 钛酸锂电池; :其他电池 18 1 字节 10005 电池单体串联数 分辨率: 1/位,偏移量: 0,数值范围: 1 250 19 1 字节 1
22、0006 电池单体并联数 分辨率: 1/位,偏移量: 0,数值范围: 1 250 20 1 字节 10007 温度检测点数 分辨率: 1/位,偏移量: 0,数值范围: 1 250 21 1 字节 10008 产权标识 : =租赁, : =私有 22 4 字节 10009 生产厂商 标准 ASCII 码(电池通过国家电网认证后,获得厂家 ASCII 编码) 26 4 字节 10010 电池厂商 标准 ASCII 码(电池通过国家电网认证后,获得厂家 ASCII 编码) 30 3 字节 10011 生产日期( YY-MM-DD) YY,年,偏移量: 1985,数据范围: 1985 2235 MM,
23、月,偏移量: 0,数据范围: 1 12 DD,日,偏移量: 0,数据范围: 1 31 33 1 字节 10012 电池箱电子控制单元硬件版本 34 4 字节 10013 MAC Q / GDW11174 2014 6 10.1.2 基本信息 2 PGN63490 该报文默认不主动上报,只有收到请求该 PGN 时,才回应上报。基本信息 2 报文格式见表 7。 表 7 基本信息 2 报文格式 起始位 或字节 数据长度 SPN SPN 定义 1 1 字节 10037 密钥版本 2 1 字节 10039 电池箱电子控制单元软件版本 3 6 字节 保留 10.1.3 报警阈值参数 PGN63491 该报
24、文默认不主动上报,只有收到请求该 PGN 时,才回应上报。报警阈值参数报文格式见表 8。 表 8 报警阈值参数报文格式 起始位 或字节 数据长度 SPN SPN 定义 1 2 字节 10064 单体电压低电压值 分辨率: 0.001V/位,偏移量: 0V,数值范围: 0 64.255V 3 2 字节 10065 单体电压高电压值 分辨率: 0.001V/位,偏移量: 0V,数值范围: 0 64.255V 5 2 字节 10066 单体电压偏差大电压值 分辨率: 0.001V/位,偏移量: 0V,数值范围: 0 64.255V 7 2 字节 10067 单体电压极低电压值 分辨率: 0.001V
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