直流充电设备通用技术规范附件2 功率控制模块与充电模块通信协议.docx

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直流充电设备通用技术规范附件2功率控制模块与充电模块通信协议

电动汽车非车载传导式充电机功率控制模块与充电模块通信协议

1　范围

本部分规定了电动汽车非车载传导式充电机功率控制模块与充电模块之间基于控制器局域网（ControlAreaNetwork，以下简称CAN）的通信物理层、数据链路层、交互流程、报文分类、报文格式和内容的定义。

本部分适用于电动汽车非车载传导式充电机功率控制模块与充电模块之间的通信。

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。

凡是注日期的引用文件，仅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/T19596　电动汽车术语

IEC60870-5-101基本远动任务的配套标准（TransmissionProtocols-CompanionStandardforBasicTelecontrolTasks）

ISO11898-1:

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（Roadvehicle–Controlareanetwork（CAN）Part1:

Datalinklayerandphysicalsignaling）

SAEJ1939-11:

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（RecommentedpracticeforserialcontrolandcommunicationvehiclenetworkPart11:

Physicallayer–250Kbits/s,twistedshieldedpair）

SAEJ1939-21:

2006商用车控制系统局域网CAN通信协议第21部分：

数据链路层（RecommentedpracticeforserialcontrolandcommunicationvehiclenetworkPart21:

Datalinklayer）

3　术语和定义

GB/T19596界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

帧frame

组成一个完整信息的一系列数据位。

CAN数据帧CANdataframe

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。

报文messages

一个或多个具有相同参数组编号的CAN数据帧。

标识符identifier

CAN仲裁域的标识部分。

标准帧standardframe

CAN总线中定义的使用11位标识符的CAN数据帧。

扩展帧extendedframe

CAN总线中定义的使用29位标识符的CAN数据帧

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，最高优先权为0级，最低优先权为7级。

参数组parametergroup

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。

参数组编号parametergroupnumber

用于唯一标识一个参数组的一个24位值。

参数组编号包括：

保留位、数据页、PDU格式域（8位）、组扩展域（8位）。

可疑参数编号suspectparameternumber

应用层通过参数描述信号，给每个参数分配的一个19位值。

协议数据单元protocoldataunit（PDU）

一种特定的CAN数据帧格式。

传输协议transportprotocol

数据链路层的一部分，为传送数据在9字节或以上的PGN提供的一种机制

七个八位位组二进制时间（CP56time2a）

时间定义在IEC60870-5-101中的7.2.6.18。

直流充电控制器DCchargecontroller

直流充电设施内实现充电启停控制、输出控制保护控制及充电状态信息上传功能的控制单元。

充电主控模块Chargemainmodule

充电主控模块是直流充电控制器的组成部分，负责与车辆BMS之间的通信交互，负责与计费控制单元通信，负责控制充电设备的运行。

功率控制模块Powercontrolmodule

功率控制模块是直流充电控制器的组成部分，负责充电模块运行状态及输出参数的控制调节，负责与充电主控模块通信并接受其控制。

充电模块Chargemodule

直流充电设施内实现将交流或直流电网（电源）调整为标准的电压/电流的电能转换装置。

4　缩略语

　　下列缩略语适用于本文件。

PG：

参数组（ParameterGroup）

PGN：

参数组编号（ParameterGroupNumber）

SPN：

可疑参数编号（SuspectParameterNumber）

PGU：

协议数据单元（ProtocoldataUnit）

5　总则

功率控制模块与充电模块之间通信网络采用CAN2.0B通信协议。

在运行过程中，功率控制模块实时监测充电模块状态，同时控制整个充电过程。

功率控制模块与充电模块之间的CAN通信网络应由功率控制模块与充电模块等节点组成。

本部分数据传输采用低字节先发送的格式。

充电模块上电后未收到功率控制模块发送的报文前，或运行过程中判断出现通信超时后，发送报文的目的地址使用功率控制模块广播地址。

功率控制模块发送报文的目的地址使用充电模块广播地址，充电模块无需回送应答报文。

充电模块接收到快速开机命令后，从输出电压建立开始，到输出电压上升至给定电压时间不大于4秒。

功率控制模块与充电模块之间通信超时通过监测对方发送的遥控、心跳、遥测等报文来进行判断，超时判断时间依据定值设置中的“通信超时时间”；工作状态下，充电模块在检测到功率控制模块下发遥控报文报文超时后，自动转入待机状态。

6　物理层

采用本协议的物理层应符合ISO11898-1:

2003、SAEJ1939-11:

2006中关于物理层的规定。

功率控制模块与充电模块之间的通信速率应采用125kbit/s。

7　数据链路层

地址的分配

本部分网络地址用于保证信息标识符的唯一性以及表明信息的来源。

功率控制模块和充电模块定义为可配置地址，可通过按键或通信等方式进行通信地址变更。

功率控制模块和充电模块分配的地址如表1所示。

表1功率控制模块与充电模块地址分配

装置

首选地址

功率控制模块

地址范围：

0xA0～0xAE,0xAF作为广播地址使用

充电模块

地址范围：

0x20～0x9E,0x9F作为广播地址使用

充电模块在运行中使用固定分组和动态分组两种分组模式，用以功率控制模块进行充电启动、充电停止、充电参数调节等控制操作。

充电模块固定分组和动态分组的设置在设备出厂阶段通过定值设置进行配置。

固定分组模式是充电模块根据预先设定的通信地址，按照通信地址与分组编号之间的映射关系，响应功率控制模块下发的与自身分组编码一致的控制命令。

固定分组模式通信地址与分组编码之间的映射关系如表2所示。

表2固定分组模式充电模块通信地址与分组编码映射关系

地址区间

分组编码

0x80～0x87

1

0x88～0x8F

2

0x90～0x97

3

0x98～0x9E

4

0x60～0x67

5

0x68～0x6F

6

0x70～0x77

7

0x78～0x7F

8

动态分组模式是充电模块按照功率控制模块下发的分组编码，进行分组编码调整，响应功率控制模块下发的与自身分组编码一致的控制命令。

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3。

协议数据单元由七部分组成，分别是优先权、保留位、数据页、PDU格式、PDU特定、源地址和数据域。

表3协议数据单元（PDU）

R

DP

表1　

表2　

表3　

表4　

表5　

表6　

表7　

表8　

表9　

表10　

表11　

表12　

表13　

表14　

表15　

表16　

表17　

表18　

表19　

表20　

表21　

表22　

表23　

表24　

表25　

表26　

...

表27　

表28　

P

PF

PS

SA

DATA

3

1

1

8

8

8

0～64

说明：

（数据格式要求）

1.P为优先权：

从最高0设置到最低7。

2.R位保留位：

备今后开发使用，本标准设为0。

3.DP为数据页：

用来选择参数组描述的辅助页，本标准设为0。

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。

5.PS为PDU特定格式：

PS值取决于PDU格式。

本标准中采用PDU1格式，PS值为目标地址。

6.SA为源地址：

发送此报文的源地址。

7.DATA为数据域：

若给定参数组数据长度≤8字节，按照8字节进行传输，缺省值为00H。

若给定参数组数据长度为9～1785，数据传输需要多个CAN数据帧，通过协议传输功能通信，详见7.5的规定。

8.本表第三行表示位数。

协议数据单元（PDU）格式

选用SAEJ1939-21：

2006中定义的PDU1格式。

参数组编号（PGN）

PGN的第二个字节为PDU格式（PF）值，高字节和低字节均置为00H。

传输协议功能

本部分中的大于8字节的数据帧应采用以下多帧传输协议传输。

接收完多帧协议数据时，应进行数据的校验，当校验不通过时，丢弃此次传输数据。

多帧报文不能嵌套发送。

对于多帧报文，报文周期为整个数据包的发送周期，单帧报文间隔时间不小于10ms。

表4多帧数据传输协议格式

帧序号

Data1

Data2

Data3

Data4

Data5

Data6

Data7

Data8

1

当前报文序号

报文总帧数

报文有效数据长度低字节

报文有效数据长度高字节

有效数据01

有效数据02

有效数据03

有效数据04

2

当前报文序号

有效数据05

有效数据06

有效数据07

有效数据08

...

............

当前报文序号

有效数据N

校验码低字节

校验码高字节

00H

00H

00H

00H

说明：

（数据格式要求）

1.有效数据长度是指自“有效数据01”至“有效数据N”的字节个数。

2.校验码是指自“报文总帧数”至“有效数据N”（不包含每帧报文内的“当前报文序号”）的累加和。

3.当前报文序号范围为：

1～255。

当最后一帧不满8字节时，按照8字节传输，未使用部分置为00H。

8　功率控制模块与充电模块交互流程

主交互流程

图1功率控制模块与充电模块交互主流程图

充电交互流程

图2功率控制模块与充电模块充电交互控制流程图

程序在线更新流程

图3功率控制模块与充电模块程序在线更新流程图

9　报文分类

总则

本部分报文按照类型分为：

命令帧、数据帧、心跳帧。

报文数据长度为8字节，实际数据不足8字节的按照8字节上送，未使用部分置为00H。

命令帧

命令帧包含遥控、定值设置、定值查询和分组设置，命令帧格式应符合表5。

表5命令帧分类

报文描述

PGN

PGN

（Hex）

优先

权

数据长度

（Byte）

数据

类型

报文周期

（ms）

源地址--目的地址

遥控命令帧（固定分组模式）

256

000100H

6

8

BIN

50～500，默认250ms

功率控制模块-充电模块

遥控应答帧（固定分组模式）

512

000200H

6

8

BIN

非周期报文

充电模块-功率控制模块

分组设置命令帧（动态分组模式）

768

0x000300

6

8

BIN

非周期报文

功率控制模块-充电模块

分组设置应答帧（动态分组模式）

1024

0x000400

6

8

BIN

非周期报文

充电模块-功率控制模块

遥控命令帧（动态分组模式）

1280

0x000500

6

8

BIN

50～500，默认250ms

功率控制模块-充电模块

遥控应答帧（动态分组模式）

1536

0x000600

6

8

BIN

非周期报文

充电模块-功率控制模块

定值设置命令帧

32768

0x008000

6

8

BIN

非周期报文

功率控制模块-充电模块

定值设置应答帧

33024

0x008100

6

8

BIN

非周期报文

充电模块-功率控制模块

定值查询命令帧

33280

0x008200

6

8

BIN

非周期报文

功率控制模块-充电模块

定值查询应答帧

33536

0x008300

6

8

BIN

非周期报文

充电模块-功率控制模块

数据帧

数据帧包含遥信帧和遥测帧，数据帧格式应符合表6。

表6数据帧分类

报文描述

PGN

PGN

（Hex）

优先

权

数据长度

（Byte）

数据

类型

报文周期

（ms）

源地址--目的地址

遥信遥测帧

4096

0x002000

6

8

BIN

100～5000，默认1000ms

充电模块-功率控制模块

心跳帧

心跳帧格式应符合表7。

表7心跳帧分类

报文描述

PGN

PGN

（Hex）

优先

权

数据长度

（Byte）

数据

类型

报文周期

（ms）

源地址--目的地址

心跳帧

16384

0x004000

6

8

BIN

2000

功率控制模块-充电模块

心跳帧

16640

0x004100

6

8

BIN

2000

充电模块-功率控制模块

程序在线更新帧

程序在线更新数据帧格式应符合表8。

表8程序在线更新帧分类

报文描述

PGN

PGN

（Hex）

优先

权

数据长度

（Byte）

数据

类型

报文周期

（ms）

源地址--目的地址

升级心跳帧

28672

007000H

4

8

BIN

1000

功率控制模块-充电模块

升级心跳应答帧

28928

007100H

4

8

BIN

1000

充电模块-功率控制模块

启动下载命令帧

29184

007200H

4

8

BIN

500

功率控制模块-充电模块

启动下载应答帧

29440

007300H

4

8

BIN

500

充电模块-功率控制模块

索要区间命令帧

29696

007400H

4

不定

BIN

500

功率控制模块-充电模块

索要区间应答帧1

29952

007500H

4

8

BIN

500

充电模块-功率控制模块

索要区间应答帧2

30208

007600H

4

8

BIN

500

充电模块-功率控制模块

启动组包命令帧

30464

007700H

4

8

BIN

500

功率控制模块-充电模块

启动组包应答帧

30720

007800H

4

8

BIN

500

充电模块-功率控制模块

数据发送帧

30976

007900H

4

8

BIN

10

功率控制模块-充电模块

完成组包命令帧

31232

007A00H

4

8

BIN

500

充电模块-功率控制模块

完成组包应答帧

31488

007B00H

4

8

BIN

500

充电模块-功率控制模块

程序校验数据帧

31744

007C00H

4

8

BIN

500

功率控制模块-充电模块

程序校验应答帧

32000

007D00H

4

8

BIN

500

充电模块-功率控制模块

立即复位命令帧

32256

007E00H

4

8

BIN

500

功率控制模块-充电模块

立即复位应答帧

32512

007F00H

4

8

BIN

500

充电模块-功率控制模块

10　报文格式和内容

遥控命令（固定分组模式）

在固定分组模式下，功率控制模块在进行启动充电，参数调节，停止充电和装置地址显示等操作时，向充电模块下发遥控命令帧。

功率控制模块发送遥控命令报文周期在表5规定范围内，根据充电模块数量进行调整。

功率控制模块下发快速开机命令后，在直流充电主控模块发送参数调整命令时，先停止发送快速开机命令，再启动参数调节命令发送。

功率控制模块下发软启开机命令时，在充电模块直流输出电压上升至给定电压后，需要控制开关模块闭合对应回路开关时先闭合开关模块对应回路，再停止发送软启开机命令，最后启动发送参数调节命令；功率控制模块下发软启开机命令时，无需控制开关模块闭合对应回路开关的情况下，在收到直流充电主控模块发送的参数调整命令时，先停止发送软启开机命令，再启动参数调节命令发送。

功率控制模块发送遥控命令报文中，参数调整在快速开机、软启开机等命令发送结束后开始发送，在发送停止充电命令发送前停止发送。

功率控制模块发送遥控命令报文中，执行停止充电操作时，为保证充电模块可靠执行操作，报文持续时间可为1秒至10秒，并可在所控制充电模块全部转为待机后提前停止发送。

充电模块在待机情况下，仅响应操作指令为快速开机，显示地址和软起开机的遥控命令帧；充电模块在工作状态下，仅响应操作指令为关机，参数修改和显示地址的遥控命令帧。

充电模块完成软启开机操作后，在充电回路主接触器和功率分配回路接触器（功率分配回路接触器指在使用开关模块的情况下，负责将进行软启开机控制的充电模块输出回路，连接至指定充电回路的开关模块内的特定编号接触器；若充电模块直接连接至充电机直流输出回路，则功率分配回路接触状态直接置为闭合状态）均为闭合状态下，才响应目的地址为充电模块广播地址的参数调整命令。

充电模块在收到的遥控命令帧中操作指令为快速开机、软起开机、参数修改等时，若报文内数据超出协议规定范围，或给定电压，电池电压超出充电模块输出电压范围，或给定电流充电模块输出电流范围，均为无效报文，不执行相应操作；其他操作指令无需判断给定电压，给定电流和电池电压等数据合法性。

充电模块在工作状态下，在通讯超时时间内未收到功率控制模块下发的有效的遥控命令帧，或未收到功率控制模块下发的任何有效报文，则自动转入待机状态。

图4固定分组模式下遥控交互流程

功率控制模块向充电模块发送遥控命令帧：

优先级6，PF：

0x01。

表9遥控命令帧

起始字节或位

参数名称

数据格式

字段长度

备注

1

控制字

BIN

1Byte

Bit7：

预留

Bit6：

充电回路主接触器状态

0x00---分断

0x01---闭合

Bit5：

功率分配回路接触器状态

0x00---分断

0x01---闭合

Bit4：

电压输出范围选择

0x00---低电压段（200V-500V）

0x01---高电压段（500V-750V、500V-950V）

Bit3~Bit0：

操作指令

0x01---快速开机（绝缘检测阶段使用）

0x02---停止充电

0x03---软起开机（预启动阶段使用）

0x04---显示地址（显示模块通信地址）

0x05---参数修改

2

分组编码

BIN

1Byte

当报文的目的地址为充电模块广播地址时，本字节生效。

当报文的目的地址非充电模块广播地址时，充电模块不判断本字节内容。

Bit7：

第8组选择

0x00---第08组未选择

0x01---第08组已选择

Bit6：

第7组选择

0x00---第07组未选择

0x01---第07组已选择

Bit5：

第6组选择

0x00---第06组未选择

0x01---第06组已选择

Bit4：

第5组选择

0x00---第05组未选择

0x01---第05组已选择

Bit3：

第4组选择

0x00---第04组未选择

0x01---第04组已选择

Bit2：

第3组选择

0x00---第03组未选择

0x01---第03组已选择

Bit1：

第2组选择

0x00---第02组未选择

0x01---第02组已选择

Bit0：

第1组选择

0x00---第01组未选择

0x01---第01组已选择

3

给定电压

BIN

2Byte

单位：

V

分辨率：

0.1V/位

范围：

0~1000V

偏移量：

0

5

给定电流

BIN

2Byte

单位：

A

分辨率：

0.01A/位

范围：

0~600A

偏移量：

0

7

电池电压

BIN

2Byte

单位：

V

分辨率：

0.1V/位

范围：

0~1000V

偏移量：

0

充电模块向功率控制模块发送遥控应答帧：

优先级6，PF：

0x02。

表10遥控应答帧

起始字节或位

参数名称

数据格式

字段长度

备注

1

控制字

BIN

1Byte

Bit7：

成功标识

0x00--失败0x01---成功

Bit6：

充电回路主接触器状态

0x00---分断

0x01---闭合

Bit5：

功率分配回路接触器状态

0x00---分断

0x01---闭合

Bit4：

电压输出范围选择

0x00---低电压段（200V-500V）

0x01---高电压段（500V-750V、500V-950V）

Bit3~Bit0：

操作指令

0x01---快速开机（绝缘检测阶段使用）

0x02---停止充电

0x03---软起开机（预启动阶段使用）

0x04---显示地址

0x05---参数修改

2

分组编码

BIN

1Byte

当报文的目的地址为充电模块广播地址时，本字节生效。

Bit7：

第8组选择

0x00---第08组未选择

0x01---第08组已选择

Bit6：

第7组选择

0x00---第07组未选择

0x01---第07组已选择

Bit5：

第6组选择

0x00---第06组未选择

0x01---第06组已选择

Bit4：

第5组选择

0x00---第05组未选择

0x01---第05组已选择

Bit3：

第4组选择

0x00---第04组未选择

0x01---第04组已选择

Bit2：

第3组选择

0x00---第03组未选择

0x01---第03组已选择

Bit1：

第2组选择

0x00---第02组未选择

0x01---第02组已