DB5115 T 104.5-2023 换电式重卡车载换电系统互换性 第5部分:车辆与电池系统的通信.pdf
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1、ICS43.020CCS T 405115四 川 省(宜 宾 市)地 方 标 准DB 5115/T 104.52023换电式重卡车载换电系统互换性第 5 部分:车辆与电池系统的通信Compatibility of on-board battery swap system for battery electric heavyduty trucksPart 5:Communication between vehicle and battery pack2023-06-06 发布2023-07-06 实施宜宾市市场监督管理局发 布DB 5115/T 104.52023I目次前言.II引言.III1
2、范围.12 规范性引用文件.13 术语和定义.24 缩略语.25 一般要求.26 总线要求.57 报文分类.6附录A(规范性)上下电及充电流程.33附录B(规范性)信号位置定义.38DB 5115/T 104.52023II前言本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件是 DB 5115/T 1042023换电式重卡车载换电系统互换性的第 5 部分。DB 5115/T 1042023已经发布了以下部分:第 1 部分:换电电气接口第 2 部分:换电冷却接口第 3 部分:换电机构第 4 部分:换电电池系统第 5 部分:车辆与电池系统的通信
3、请注意本文件的某些内容可能涉及专利,本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由四川智锂智慧能源科技有限公司提出。本文件由宜宾市经济合作和新兴产业局归口。本文件起草单位:浙江吉利新能源商用车集团有限公司、四川智锂智慧能源科技有限公司、四川时代新能源科技有限公司、四川新能源汽车创新中心有限公司、宜宾宜瑞汽车有限公司、宜宾三江绿城能源科技有限公司、宜宾市消防救援支队、中国汽车工程研究院股份有限公司。本文件主要起草人:于祥珍、洪木楠、王清明、李立国、许正功、曾云川、沈明、聂开武、武春莉、邱远强、王利军、何富伟、熊萌。本文件为首次发布。DB 5115/T 104.52023III引言换电式重卡车载换
4、电系统互换性系列标准旨在规范换电式重卡车载换电系统的互换性,从而实现车辆、换电电池系统和换电站之间的互换。该系列标准拟由五个部分组成:第 1 部分:换电电气接口。目的在于规范换电系统电气接口,包括电气接口的一般要求、电气要求、结构要求、安全要求、性能要求和试验方法。第 2 部分:换电冷却接口。目的在于规范换电冷却接口,包括冷却接口的性能要求、尺寸布置和试验方法。第 3 部分:换电机构。目的在于规范换电电池系统的抓取接口、承载面、导向定位、锁止等机械接口形式及尺寸,以及电气接口和冷却接口安装位置,保证换电电池系统抓取性能、导向定位能力和锁紧能力,实现换电电池系统在结构形式上的互换。第 3 部分:
5、换电机构。目的在于规范换电电池系统的抓取接口、承载面、导向定位、锁止等机械接口形式及尺寸,以及电气接口和冷却接口安装位置,保证换电电池系统抓取性能、导向定位能力和锁紧能力,实现换电电池系统在结构形式上的互换。第 4 部分:换电电池系统。目的在于规范换电电池系统,包括换电电池系统的一般要求和尺寸要求。第 5 部分:车辆与电池系统的通信。目的在于通过规定高压架构、上下电逻辑及交互信号等,实现不同厂家车辆与不同厂家的电池互换后无障碍通信。DB 5115/T 104.520231换电式重卡车载换电系统互换性第 5 部分:车辆与电池系统的通信1范围本文件规定了后背式换电的电动重卡车载换电系统电气接口的一
6、般要求、总线要求和报文分类。本文件适用于后背式电池系统整体换电的电动重卡,其他形式换电车辆可参考使用。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;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 16735 道路车辆 车辆识别代号(VIN)GB/T 18487.1 电动汽车传导充电系统 第1部分:通用要求GB/T 20234.1 电动汽车传导充电用连接装置 第1部分:通用要求GB/T 20234.3 电动汽车传导充电用连接装置_第3部分:直流充电接口GB/T 27930 电动汽车非车
7、载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议GB/T 32960.3 电动汽车远程服务与管理系统技术规范 第3部分:通讯协议及数据格式GB/T 34014 汽车动力蓄电池编码规则GB/T 38661 电动汽车用电池管理系统技术条件DB5115/T 104.1-2023 换电式重卡车载换电系统互换性 第1部分:换电电气接口ISO 11898-1 道 路 车 辆控 制 器 区 域 网 络(CAN)第 1 部 分:数 据 连 接 层 和 物 理 信 号(Roadvehicles-Controller area network(CAN)-Part1:Data link layer and physica
8、l signaling)ISO 11898-2 道 路 车 辆控 制 器 区 域 网 络(CAN)第 2 部 分:高 速 介 质 访 问 单 元(Roadvehicles-Controller area network(CAN)-Part2:High-speed medium access unit)ISO 11898-5 道路车辆 控制器区域网络(CAN)第5部分:具有低功耗模式的高速介质访问单元(Road vehicles-Controller area network(CAN)-Part5:High-speed medium access unit withlow-power mode)
9、ISO 14229-1 道路车辆 统一诊断业务(UDS)第1部分:应用层(Road vehicles-Unified diagnosticservices(UDS)-Part 1:Application layer)ISO 14229-3 道路车辆-统一诊断服务(UDS)第3部分:有关CAN实施的统一诊断服务(UDSonCAN)(Road vehicles-Unified diagnostic services(UDS)-Part3:Unified diagnostic services on CANimplementation(UDSonCAN))DB 5115/T 104.520232IS
10、O 15765-4-2016 道路车辆 控制器局域网络的诊断通信(DoCAN)第4部分:排放系统的要求(Roadvehicles-Diagnostic communication over Controller Area Network(DoCAN)-Part4:Requirementsfor emissions-related systems)SAE J1939-11 物理层 250Kbps 屏蔽双绞线 物理层(Physical Layer,250Kbps,Twisted ShieldedPair)SAE J1939-14 物理层 500Kbps(Physical Layer,500Kbps
11、)SAE J1939-21-2016 数据链路层(Data Link Layer)3术语和定义GB/T 27930、GB/T 38661和DB5115/T 104.1-2023 界定的术语和定义适用于本文件。4缩略语下列缩略语适用于本文件。BTMS:电池热管理系统(battery thermal management system)SOC:荷电状态(state of charge)UDS:统一诊断服务(unified diagnostic services)SOH:电池健康状态(state of health)VCU:整车控制器 vehicle control unitTBOX:远程信息处理控
12、制器 telematics boxVIN:车辆识别代号(vehicle identification number)ASCII:美国信息交换用标准代码(american standard code for information interchange)CSC:电池监控单元(cell supervision circuit)5一般要求5.1总则5.1.1BMS 激活后,应在规定时间(由 BMS 硬件决定)内完成自检,并发出第一帧有效报文。5.1.2BMS 在收到下电命令后,应在规定时间(由 BMS 硬件决定)内停发报文并完成休眠。5.1.3终端电阻 R 阻值应为 120,容差不应超过5%。5.
13、1.4BMS 应具备 KeyON、充电唤醒的功能并宜具备网络管理报文唤醒等功能。5.2网络拓扑5.2.1 车辆与BMS的网络拓扑应符合图1的两种架构之一。DB 5115/T 104.5202335.2.2BMS 至少支持 3 路 CAN,定义应符合 DB5115/T 104.1-2023 中第 5 章和表 1 或表 2 定义的要求。5.2.3BMS 的充电 CAN 应符合 GB/T 27930 的要求。BMS车辆动力 CAN 500 kbps充电CAN250Kbps 终端电阻预留 CAN 250/500kbps图 1车辆与 BMS 的网络拓扑5.3高压架构5.3.1高压主正、主负、预充、充电正
14、、充电负继电器应设置在换电电池系统内部,由 BMS 负责控制及检测继电器状态及故障。5.3.2高压架构应符合图 2 的要求。5.3.3高压架构应具有对换电接口功率端子温度检测功能;换电接口功率端子的温度检测应由换电电池系统负责,车辆充电插座的温度应由车辆负责检测采集,并将功率端子的温度值发送至车辆动力 CAN。5.3.4换电电池系统和车辆控制器应从车辆动力 CAN 线上获取功率端子温度。MSD图 2高压架构图5.4功能要求5.4.1电池基本信息上传电池基本信息应至少包括电池单体电压、单体温度、电池总电压、电流、SOC、能量估算、绝缘检测,电池热失效、电池类型、电池编码、BMS软硬件版本信息等。
15、DB 5115/T 104.5202345.4.2高压上下电控制车辆有行车及充电需求时,整车控制器应收到唤醒信号、引导BMS上下电、控制策略应符合如下要求:a)上电策略:BMS 被唤醒后,上报自检状态,在整车无限制上高压故障的条件下、收到整车控制器上高压指令、依次闭合主负继电器、预充继电器、检测预充电过程完成后闭合主正继电器、延时断开预充继电器。BMS 完成上电后,将上电完成状态和继电器状态反馈给整车控制器。上电流程宜符合附录 A 的要求;b)下电策略:BMS 在收到整车控制器发出的下高压指令后,检测整车母线电流不大于 10A 后,依次断开主正继电器和主负继电器并上报继电器状态。整车高压泄放完
16、成后,BMS 接收整车控制器的下低压指令或唤醒源消失持续 10s,则进行部件存档并反馈状态信息,最后进入休眠状态。下电流程宜符合附录 A 的要求;c)紧急下电:BMS 检测到极限过压、极限欠压、极限过温、火灾报警故障信息,应实现紧急下电。5.4.3充电功能充电应符合GB/T 27930、GB/T 18487.1、GB/T 20234.1和GB/T 20234.3的要求,充电流程宜符合附录A的要求。充电策略应符合如下规定:a)插入充电枪有效,唤醒整车各控制器;b)BMS 检测到快充充电枪有效后发出充电连接信号;c)BMS 对硬件自身状态等进行自检,上电唤醒后 BMS 自检完成无故障发送自检正常状
17、态;自检失败进入 Fault 模式,上报自检故障、故障等级、故障码及最大允许充、放电电流;d)BMS 检测粘连状态确定继电器状态:1)若检测到负极、正极继电器或者加热继电器粘连,BMS 发送继电器触点粘连故障,BMS 上报故障等级、故障码及按照故障阈值表处理,进入 Error 状态;2)若继电器无粘连故障,等待执行步骤 e);3)若正极、负极继电器无粘连故障,且接收到整车端发送的上高压请求,BMS 闭合总负、总正继电器;e)等待整车控制器发送允许充电指令,接收到整车发送允许充电后,BMS 闭合快充继电器;f)BMS 高压继电器闭合完毕,进入“准备就绪”模式,等待 BMS 与充电桩交互完毕,进入
18、充电。5.4.4故障上报及处理BMS应实时监测电池管理系统是否存在故障,并将故障等级上报整车,整车控制器根据上报故障执行相应的故障处理策略。DB 5115/T 104.520235故障定义应符合如下要求:a)故障等级定义为 1 级故障,2 级故障,3 级故障,其中 1 级2 级目的地址1BMS_BattTermVolINMainPos主正继电器内侧电池端电压160 xFFFF:Invalid分辨率:0.1偏移量:0单位:V实际范围:06553.5BMS-车辆2BMS_BattBusVolOutMainPos主正继电器外侧母线电压160 xFFFF:Invalid分辨率:0.1偏移量:0单位:V
19、实际范围:06553.5BMS-车辆3BMS_BattCurr动力电池组电流160 xFFFF:Invalid分辨率:0.1偏移量:-2000单位:A实际范围:-20004553.5BMS-车辆4BMS_BattSOC电池包SOC80 xFF:SignalInvalid分辨率:0.4偏移量:0单位:%实际范围:0100BMS-车辆DB 5115/T 104.5202375BMS_BattSOH电池包SOH80 xFF:SignalInvalid分辨率:0.4偏移量:0单位:%实际范围:0100BMS-车辆6BMS_BattCurrentStsBMS 当前工作状态20 x0:高压开启0 x1:预
20、先充电0 x2:高压关断0 x3:高 压 上 电故障分辨率:1偏移量:0实际范围:03BMS-车辆7BMS_PosIsolationRes电池包正极绝缘值160 xFFFF:Invalid分辨率:1偏移量:0单位:实际范围:060000BMS-车辆8BMS_NegIsolationRes电池包负极绝缘值160 xFFFF:Invalid分辨率:1偏移量:0单位:实际范围:060000BMS-车辆9BMS_BattTermVolOutMainPos主正继电器外侧电池端电压160 xFFFF:Invalid分辨率:0.1偏移量:0单位:V实际范围:06553.5BMS-车辆10BMS_BattTe
21、rmVolOutMainNeg主负继电器外侧电池端电压160 xFFFF:Invalid分辨率:0.1偏移量:0单位:V实际范围:06553.5BMS-车辆7.1.2继电器信息继电器状态及故障反馈应符合表3的要求。表 3继电器状态及故障反馈序号信号名称信号长度(bit)编码定义信号定义源地址-目的地址1BMS_MainPosConnSts主正继电器状态反馈20 x0:预留0 x1:开启0 x2:闭合0 x3:无效分辨率:1偏移量:0实际范围:03BMS-车辆2BMS_MainNegConnSts主负继电器状态反馈20 x0:预留0 x1:开启0 x2:闭合0 x3:无效分辨率:1偏移量:0实际
22、范围:03BMS-车辆3BMS_PreChgConnSts20 x0:预留0 x1:开启分辨率:1偏移量:0BMS-车辆DB 5115/T 104.520238预充继电器状态反馈0 x2:闭合0 x3:无效实际范围:034BMS_ChgPosConnSts1充电正1继电器状态20 x0:预留0 x1:开启0 x2:闭合0 x3:无效分辨率:1偏移量:0实际范围:03BMS-车辆5BMS_ChgPosConnSts2充电正2继电器状态20 x0:预留0 x1:开启0 x2:闭合0 x3:无效分辨率:1偏移量:0实际范围:03BMS-车辆6BMS_ChgNegConnSts1充电负1继电器状态20
23、 x0:预留0 x1:开启0 x2:闭合0 x3:无效分辨率:1偏移量:0实际范围:03BMS-车辆7BMS_ChgNegConnSts2充电负2继电器状态20 x0:预留0 x1:开启0 x2:闭合0 x3:无效分辨率:1偏移量:0实际范围:03BMS-车辆8BMS_HeatPosRelaySts加热正继电器状态20 x0:预留0 x1:开启0 x2:闭合0 x3:无效分辨率:1偏移量:0实际范围:03BMS-车辆9BMS_HeatNegRelaySts加热负继电器状态20 x0:预留0 x1:开启0 x2:闭合0 x3:无效分辨率:1偏移量:0实际范围:03BMS-车辆10BMS_Main
24、PosNotConnFlt主正继电器无法闭合报警10 x0:Normal0 x1:fault分辨率:1偏移量:0实际范围:01BMS-车辆11BMS_MainPosRelayWeldedFlt主正继电器粘连故障10 x0:Normal0 x1:fault分辨率:1偏移量:0实际范围:01BMS-车辆12BMS_MainNegNotConnFlt主负继电器无法闭合报警10 x0:Normal0 x1:fault分辨率:1偏移量:0实际范围:01BMS-车辆13BMS_MainNegRelayWeldedFlt主负继电器粘连故障10 x0:Normal0 x1:fault分辨率:1偏移量:0实际范
25、围:01BMS-车辆14BMS_PreChgNotConnFlt预充继电器无法闭合报警10 x0:Normal0 x1:fault分辨率:1偏移量:0实际范围:01BMS-车辆DB 5115/T 104.52023915BMS_PreChgRelayWeldedFlt预充继电器粘连故障10 x0:Normal0 x1:fault分辨率:1偏移量:0实际范围:01BMS-车辆16BMS_ChgPosNotConnFlt1充电正1继电器无法闭合报警10 x0:Normal0 x1:fault分辨率:1偏移量:0实际范围:01BMS-车辆17BMS_ChgPosWeldedFlt1充电正1继电器粘连
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