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

1、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（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/T 19596电动

2、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通信协议 第11部分：物理层，250K比特/秒，屏蔽双绞线（Recom

3、mented 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 link layer）3术语和定义GB/T 19596界定的以及下列术语和

4、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 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。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 identifierCAN仲裁域的标识部分。标准帧 standard frameCAN总线中定义的使用11位标识符的CAN数据帧。扩展帧 extended frameCAN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

5、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。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）。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。协议数据单元 protocol data unit (PDU)一种特定的CAN数据帧格式。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提供的一种机制七个八

6、位位组二进制时间（CP56time2a）时间定义在 IEC 60870-5-101 中的7.2.6.18。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。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 Power 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。充电模块 Ch

7、arge module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（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

8、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ISO 11898-1

9、:2003、SAE J1939-11:2006 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125 kbit/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

10、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 0x8710x88 0x8F20x90 0x9730x98 0x9E40x60 0x6750x68 0x6F60x70 0x7770x78 0x7F8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

11、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）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

12、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SAE J1939-21：2006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，

13、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

14、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

15、。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（固定分组模式）256000100H68BIN50 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）512000200H68BIN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）7680x00030068BIN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）

16、10240x00040068BIN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）12800x00050068BIN50 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）15360x00060068BIN非周期报文充电模块-功率控制模块定值设置命令帧327680x00800068BIN非周期报文功率控制模块-充电模块定值设置应答帧330240x00810068BIN非周期报文充电模块-功率控制模块定值查询命令帧332800x00820068BIN非周期报文功率控制模块-充电模块定值查询应答帧335360x00830068BIN非周期报文充电模块-功率控制模块数据

17、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40960x00200068BIN100 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163840x00400068BIN2000功率控制模块-充电模块心跳帧166400x00410068BIN2000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

18、。表 8 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功率控制模块-充电模块升级心跳应答帧28928007100H48BIN1000充电模块-功率控制模块启动下载命令帧29184007200H48BIN500功率控制模块-充电模块启动下载应答帧29440007300H48BIN500充电模块-功率控制模块索要区间命令帧29696007400H4不定BIN500功率控制模块-充电模块索要区间应答帧129952007500H48BIN500充电模块-功率控制模块索要区间应答帧2

19、30208007600H48BIN500充电模块-功率控制模块启动组包命令帧30464007700H48BIN500功率控制模块-充电模块启动组包应答帧30720007800H48BIN500充电模块-功率控制模块数据发送帧30976007900H48BIN10功率控制模块-充电模块完成组包命令帧31232007A00H48BIN500充电模块-功率控制模块完成组包应答帧31488007B00H48BIN500充电模块-功率控制模块程序校验数据帧31744007C00H48BIN500功率控制模块-充电模块程序校验应答帧32000007D00H48BIN500充电模块-功率控制模块立即复位命令

20、帧32256007E00H48BIN500功率控制模块-充电模块立即复位应答帧32512007F00H48BIN500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

21、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

22、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

23、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BIN1ByteBit7： 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

24、 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BIN1Byte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 0x0

25、1 - 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BIN2Byte单 位：V分辨率：0.1V/位范 围：0 1000V偏移量：

26、05给定电流BIN2Byte单 位：A分辨率：0.01A/位范 围：0 600A偏移量：07电池电压BIN2Byte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： 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-5

27、00V） 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BIN1Byte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