直流充电设备通用技术规范附件4 充电控制器充电主模块与功率控制模块通信协议.docx

1、直流充电设备通用技术规范附件4 充电控制器充电主模块与功率控制模块通信协议电动汽车非车载传导式充电机直流充电控制器充电主控模块器与功率控制模块通信协议1范围本部分规定了电动汽车非车载传导式充电机直流充电控制器充电主控模块与功率控制模块之间基于控制器局域网（Control Area Network，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直流充电控制器充电主控模块与功率控制模块之间的通信。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，

2、其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 19596电动汽车术语IEC 60870-5-101 基本远动任务的配套标准（Transmission Protocols-Companion Standard for Basic Telecontrol Tasks）ISO 11898-1:2003 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（Road vehicle Control area network (CAN) Part 1: Data link layer and physical signaling）SAE J1939-11:2006 商用车控制系统局域网CAN通

3、信协议 第11部分：物理层，250K比特/秒，屏蔽双绞线（Recommented practice for serial control and communication vehicle network Part 11: Physical layer250K bits/s, twisted shielded pair）SAE J1939-21:2006 商用车控制系统局域网CAN通信协议 第21部分：数据链路层（Recommented practice for serial control and communication vehicle network Part 21: Data lin

4、k layer）3术语和定义GB/T 19596界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1帧 frame组成一个完整信息的一系列数据位。3.2CAN 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。3.4标识符 identifierCAN仲裁域的标识部分。3.5标准帧 standard frameCAN总线中定义的使用11位标识符的CAN数据帧。3.6扩展帧 extended frameCAN总线中定义的使用29位标识符的CAN数据帧3.7优

5、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。3.8参数组 parameter group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 number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）。3.10可疑参数编号 suspect parameter number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

6、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字节或以上的PGN提供的一种机制3.13七个八位位组二进制时间（CP56time2a）时间定义在 IEC 60870-5-101 中的7.2.6.18。3.14直流充电控制器 DC charge controller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。3.15充电主控模块 Charge main module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 P

7、ower control module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。4缩略语下列缩略语适用于本文件。PG：参数组（Parameter Group）PGN：参数组编号（Parameter Group Number）SPN：可疑参数编号 （Suspect Parameter Number） PGU：协议数据单元（Protocol data Unit）5总则5.1充电主控模块与功率控制模块之间通信网络采用CAN2.0B通信协议。5.2在运行过程中，充电主控模块实时监测功率控制模块状态，同时控制整个充电过程。5.3

8、充电主控模块与功率控制模块之间的 CAN 通信网络应由充电主控模块与功率控制模块等节点组成。5.4本部分数据传输采用低字节先发送的格式。5.5直流充电主控模块与功率控制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；工作状态下，直流充电主控模块在检测到功率控制模块上送遥测报文超时后，先发向功率控制器送停机命令，再执行终止充电过程；工作状态下，功率控制器在检测到直流充电主控模块下发遥控报文、遥信遥测等任一报文超时后，终止充电过程，同时向直流充电主控模块发送故障告警信息。6物理层采用本协议的物理层应符合ISO 11898-1:2003、SAE J1939-11:2006 中关于

9、物理层的规定。充电主控模块与功率控制模块之间的通信速率应采用125 kbit/s。7数据链路层7.1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。充电主控模块与功率控制模块定义为可配置地址，可通过拨码开关或通信等方式进行通信地址变更。充电主控模块与功率控制模块分配的地址如表1所示。表1 充电主控模块与功率控制模块地址分配装置首选地址充电主控模块地址范围：0x30 0x4E,0x4F作为广播地址使用功率控制模块地址范围：0x10 0x2E,0x2F作为广播地址使用7.2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2。协议数据单元由七部分

10、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2 协议数据单元（PDU）RDP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28PPFPSSADATA3118880 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

11、。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。7.3协议数据单元(PDU)格式选用SAE J1939-21：2006中定义的PDU1格式。7.4参数组编号（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。7.5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

12、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 3 多帧数据传输协议格式帧序号Data1Data2Data3Data4Data5Data6Data7Data81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042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00H00H00H00H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

13、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充电主控模块与功率控制模块交互流程8.1主交互流程图 1 充电主控模块与功率控制模块交互主流程图8.2充电交互流程图 2 充电主控制器与功率控制模块交互控制流程图8.3软件在线更新交互流程图 3 软件在线更新主控制器与功率控制模块流程图9报文分类9.1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

14、。9.2命令帧命令帧包含遥控、定值设置和定值查询，命令帧格式应符合表4。表 4 命令帧分类报文描述PGNPGN（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2560x00010068BIN50 500，默认250ms充电主控模块-功率控制模块遥控应答帧5120x00020068BIN/功率控制模块-充电主控模块定值设置命令帧327680x00800068BIN/充电主控模块-功率控制模块定值设置应答帧330240x00810068BIN/功率控制模块-充电主控模块定值查询命令帧332800x00820068BIN/充电主控模块-功率控制模块定值查询应答帧

15、335360x00830068BIN/功率控制模块-充电主控模块9.3数据帧数据帧包含遥信帧和遥测帧，数据帧格式应符合表5。表 5 据帧分类报文描述PGNPGN（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81920x00200068BIN1000充电主控模块-功率控制模块遥信遥测帧84480x00210068BIN1000充电主控模块-功率控制模块工作状态及故障信息帧87040x00220068BIN1000功率控制模块-充电主控模块遥测帧89600x00230068BIN2000功率控制模块-充电主控模块告警信息帧92160x00240068BIN1

16、000功率控制模块-充电主控模块9.4心跳帧心跳帧格式应符合表 6。表 6 心跳帧分类报文描述PGNPGN（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16384004000H68BIN2000充电主控模块-功率控制模块心跳帧16640004100H68BIN2000功率控制模块-充电主控模块9.5程序在线更新帧程序在线更新数据帧格式应符合表 7。表 7 程序在线更新帧分类报文描述PGNPGN（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28672007000H48BIN1000充电主控模块-功率控制模块升级心跳应答帧

17、28928007100H48BIN1000功率控制模块-充电主控模块启动下载命令帧29184007200H48BIN500充电主控模块-功率控制模块启动下载应答帧29440007300H48BIN500功率控制模块-充电主控模块索要区间命令帧29696007400H4不定BIN500充电主控模块-功率控制模块索要区间应答帧129952007500H48BIN500功率控制模块-充电主控模块索要区间应答帧230208007600H48BIN500功率控制模块-充电主控模块 启动组包命令帧30464007700H48BIN500充电主控模块-功率控制模块启动组包应答帧30720007800H48B

18、IN500功率控制模块-充电主控模块数据发送帧30976007900H48BIN10充电主控模块-功率控制模块完成组包命令帧31232007A00H48BIN500充电主控模块-功率控制模块完成组包应答帧31488007B00H48BIN500功率控制模块-充电主控模块程序校验数据帧31744007C00H48BIN500充电主控模块-功率控制模块程序校验应答帧32000007D00H48BIN500功率控制模块-充电主控模块立即复位命令帧32256007E00H48BIN500充电主控模块-功率控制模块立即复位应答帧32512007F00H48BIN500功率控制模块-充电主控模块10报文格

19、式和内容10.1遥控命令直流充电主控模块在启动充电、参数调节、停止充电等时刻，下发遥控命令至功率控制模块。直流充电主控模块下发快速开机命令时，在充电模块直流输出电压上升至设定直流输出电压后，先闭合直流输出接触器，再停止发送快速开机命令，最后启动发送参数调节命令；快速开机命令中，设定直流输出电压值为绝缘检测电压值，电池电压值为绝缘检测电压值。直流充电主控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设定直流输出电压后，先闭合直流输出接触器，再停止发送软启开机命令，最后启动发送参数调节命令；软启开机命令中，设定直流输出电压为电池电压（直流充电主控模块采样的直流输出接触器外侧电压）以下10V以

20、内，控制报文中的电池电压数据项用于充电模块做软启动控制。直流充电主控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。直流充电主控模块发送遥控命令报文中，执行停止充电操作时，为保证功率控制模块可靠执行操作，报文持续时间可为1秒至15秒，并可在功率控制模块待机后提前停止发送。功率控制模块在待机情况下，仅响应操作指令为快速开机和软起开机的遥控命令帧；功率控制模块在工作状态下，仅响应操作指令为停止充电，参数修改的遥控命令帧。直流充电主控模块判断功率控制模块启动和停机完成依据为功率控制模块上送工作状态，超时时间为15秒。功率控制模块判断待机

21、转充电条件为所操作的任一充电模块工作状态变为工作状态，功率控制模块判断充电转待机条件为所操作的全部充电模块工作状态变为待机状态。功率控制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，电池电压超出功率控制模块输出电压范围，或给定电流超出功率控制模块输出电流范围，均为无效报文，不执行相应操作；显示地址等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。功率控制模块在工作状态下，在通讯超时时间内未收到直流充电主控模块下发的有效的遥控命令帧，或未收到直流充电主控模块下发的任何有效报文，则自动转入待机状态。充电机所配置的充电模块采用

22、分段恒功率时，遥控命令中的“电压输出范围选择”标识应与充电模块当前输出电压范围保持一致；充电机所配置的充电模块采用连续恒功率方案，能同时覆盖低电压和高电压段时，遥控命令中的“电压输出范围选择”使用“高电压段”。充电主控模块向功率控制模块发送遥控命令帧：优先级6，PF：0x01。表 8 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BIN1ByteBit7： 预留Bit6： 充电回路主接触器状态 0x00 - 分断 0x01 - 闭合Bit5： 预留Bit4： 电压输出范围选择 0x00 - 低电压段（200V-500V） 0x01 - 高电压段（500V-750V、500V-95

23、0V）Bit3 Bit0：操作指令 0x01 - 快速开机（绝缘检测阶段使用） 0x02 - 停止充电（充电模块需保留给当前充电端口使用） 0x03 - 软起开机（预启动阶段使用） 0x04 - 显示地址 0x05 - 参数修改 0x06 - 停止充电 （充电模块退出运行，可给其他充电端口使用）2预留BIN1 Byte 3设定直流输出电压BIN2 Byte单 位：V分辨率：0.1V/位范 围：0 1000V偏移量：05设定直流输出电流BIN2 Byte单 位：A分辨率：0.01A/位范 围：0 600A偏移量：07电池电压BIN2 Byte单 位：V分辨率：0.1V/位范 围：0 1000V偏

24、移量：0功率控制模块向充电主控模块发送遥控应答帧：优先级6，PF：0x02。表 9 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BIN1ByteBit7： 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： 预留Bit4： 电压输出范围选择 0x00 - 500V 0x01 - 750VBit3 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 0x06 - 停止充电 （模

25、块可退出运行）2预留BIN1 Byte3设定直流输出电压BIN2 Byte单 位：V分辨率：0.1V/位范 围：0 1000V偏移量：05设定直流输出电流BIN2 Byte单 位：A分辨率：0.01A/位范 围：0 600A偏移量：07电池电压BIN2 Byte单 位：V分辨率：0.1V/位范 围：0 1000V偏移量：010.2定值设置充电主控模块在设定功率控制模块定值参数时，下发定值设置命令帧，定值设置命令和定值设置应答帧按照“7.5 传输协议功能”进行传输。图 4 定值设置交互流程充电主控模块向功率控制模块发送定值设置命令帧：优先级6，PF：0x80。表 10 定值设置命令帧起始字节或位

26、参数名称数据格式字段长度备 注1充电接口标识BIN1Byte一桩（机）多充时用来标记接口号。一桩（机）一充时此项为 0，多个接口时顺序对每个接口进行编号，范围 1255。2设备类型BIN1 Byte0x01 - 直流充电控制器0x02 - 交流充电控制器0x03 - 功率控制模块0x04 - 充电模块0x05 - 开关模块3设备通信地址BIN1 Byte4定值序号BIN2 Byte单 位：无分辨率：1/位范 围：1 200偏移量：06预留BIN1 Byte7定值信息/参见附录A中表A.1功率控制模块向充电主控模块发送定值设置应答帧：优先级6，PF：0x81。表 11 定值设置应答帧起始字节或位

27、参数名称数据格式字段长度备 注1充电接口标识BIN1Byte一桩（机）多充时用来标记接口号。一桩（机）一充时此项为 0，多个接口时顺序对每个接口进行编号，范围 1255。2设备类型BIN1 Byte0x01 - 直流充电控制器0x02 - 交流充电控制器0x03 - 功率控制模块0x04 - 充电模块0x05 - 开关模块3设备通信地址BIN1 Byte4定值序号BIN2 Byte单 位：无分辨率：1/位范 围：1 200偏移量：06操作返回BIN1 ByteBit7： 成功标识 0x00 - 失败 0x01 - 成功Bit6 Bit4：预留Bit3 Bit0：失败原因 0x00 - 成功 0x01 - 无该定值 0x02 - 禁止写入 0x03 - 写入失败 0x04 - 给定越限