1、1ICS 29.200K 81中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准GB/T 279302015代替 GB/T 27930-2011电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议Communication protocols between off-board conductive chargerand battery management system for electric vehicle2015-12-28 发布 2016-01-01 实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会发布I目次前言 .II1 范围 .12 规范性引用文
2、件 .13 术语和定义 .14 总则 .25 物理层 .26 数据链路层 .37 应用层 .48 充电总体流程 .49 报文分类 .510 报文格式和内容 .7附录 A （资料性附录）充电流程 .19附录 B （资料性附录）充电机和 BMS 故障诊断报文 .37附录 C （资料性附录）充电过程故障处理方式 .40附录 D （资料性附录）报文开始发送条件和中止发送条件 .42II前言本标准按照 GB/T 1.1-2009 给出的规则起草。本标准代替 GB/T 27930-2011电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议 。与 GB/T 27930-2011 相比，除编辑性修改外主要
3、技术变化： 规定了“执行本标准的充电机和 BMS 宜具备向前兼容性” （见 4.6） ； 通信环境恶劣的情况增加 50kbit/s 的通信速率（见第 5 章） ； 规定了“可选项所有位按照本标准规定格式发送或填充 1，本标准未规定的无效位或字段填充 1”（见 7.9） ； 修改了总体流程图（见第 8 章） ； 增加通信握手报文 BHM 和 CHM（见 9.1） ； BRM 增加 8 个字节用于预留（见 10.1.4） ； CML 增加最小充电电流字段（见 10.2.3） ； CCS 增加充电暂停字段（见 10.3.3） ； 增加 BMS 中止充电故障原因（见 10.3.8） ； 增加充电时序流
4、程图（见 A.2） ； 增加充电过程故障处理方式（见附录 C） ； 增加报文开始发送条件和中止发送条件（附录 D） 。本标准由中国电力企业联合会提出并归口。本标准负责起草单位：国家电网公司、中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司、南瑞集团有限公司、中国汽车技术研究中心。本标准参加起草单位：中国电力企业联合会、许继集团有限公司、中国电力科学研究院、深圳奥特迅电力设备股份有限公司、比亚迪汽车工业有限公司、比亚迪戴姆勒新技术有限公司、上海汽车集团股份有限公司、普天新能源有限责任公司、中国电器科学研究院、上海电器科学研究院。本标准主要起草人：沈建新、刘永东、武斌、吾喻明、张雪焱、孟祥峰、倪峰、董
5、新生、李志刚、史双龙、周荣、王洪军、王治成、邓晓光、徐枭、吕国伟、李新强、耿群峰、戴敏、邵浙海、李晓强、马建伟、李彩生、孟凡提、夏露。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：GB/T 279302011。GB/T 27930-20151电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议1 范围本标准规定了电动汽车非车载传导式充电机（以下简称充电机）与电池管理系统（Battery Management System，以下简称BMS）之间基于控制器局域网（Control Area Network，以下简称CAN ）的通信物理层、数据链路层及应用层的定义。本标准适用于采用GB/T 18487.1规
6、定的充电模式4的充电机与BMS 之间的通信，也适用于充电机与具有充电控制功能的车辆控制单元之间的通信。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 电动汽车术语GBT18487.1电动汽车传导充电系统第1部分通用要求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 phys
7、ical 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（Recommented practice for serial control and communication vehicle network Part 11: Physical layer 250K 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
8、 communication vehicle network Part 21: Data link layer）SAE J1939-73:2006商用车控制系统局域网CAN 通信协议 第73部分：应用层诊断（Recommented practice for serial control and communication vehicle network Part 73: Application Layer Diagnostics）3 术语和定义GB/T 19596、SAE J1939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
9、CAN data frame用于传输数据的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。3.5GB/T 27930-20152标准帧 standard frameCAN2.0B规范中定义的使用11位标识符的CAN数据帧。3.6扩展帧 extended frameCAN2.0B规范中定义的使用29位标识符的CAN数据帧。3.7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。
10、3.8参数组 parameter group (PG)在一报文中传送参数的集合。3.9参数组编号 parameter group number (PGN)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） 、PDU特定域（ 8位） 。3.10可疑参数编号 suspect parameter number (SPN)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91
11、785字节的PGN提供的一种机制。3.13电子控制单元 electronic control unit (ECU)电子控制单元，即车载电脑，由微控制器和外围电路组成。3.14诊断故障代码 diagnostic trouble code（DTC）一种用于识别故障类型、相关故障模式以及发生次数的4字节数值。4 总则4.1 充电机与 BMS 之间通信网络采用 CAN2.0B 通信协议。充电流程参见附录 A。4.2 在充电过程中，充电机和 BMS 监测电压、电流和温度等参数，同时 BMS 管理整个充电过程。4.3 充电机与 BMS 之间的 CAN 通信网络应由充电机和 BMS 两个节点组成。4.4 数
12、据信息传输采用低字节先发送的格式。4.5 正的电流值代表放电，负的电流值代表充电。4.6 执行本标准的充电机和 BMS 宜具备向前兼容性。5 物理层GB/T 27930-20153采用本标准的物理层应符合ISO 11898-1:2003、SAE J1939-11:2006中关于物理层的规定。本标准充电机与BMS的通信应使用独立于动力总成控制系统之外的CAN 接口。充电机与BMS 之间的通信速率采用250 kbit/s。注：在通信环境恶劣的专用场合（如通信距离较长的商用车充电站），经供电设备制造商和电动汽车制造商协商一致，可采用50kbit/s 通信速率。6 数据链路层6.1 帧格式采用本标准的
13、设备应使用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中的相关规定。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，保留位，数据页，PDU格式，PDU 特定，源地址和数据域。表1 协议数据单元（ PDU）D P R P PF PS SA DATA3 1 1 8 8 8 0-64数据格式要求：1、P 为优先权：从最高 0 设置到最低 7。2、R 为保留位：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
14、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。在本标准中采用 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，按照本标准第 9 章规定的报文长度进行传输。若给定参数组数据长度为 91785 字节时，数据传输需多个 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多包参数组的通信, 详见本标准 6.5 的规定。8、本表第三行表示位数。6.3 协议数据单元(PDU)格式选用SAE J1939-21:2006中定义的PDU1格
15、式。6.4 参数组编号(PGN)PGN的第二个字节为PDU 格式（ PF）值，高字节和低字节位均为00H。6.5 传输协议功能BMS与充电机之间传输91785字节的数据使用传输协议功能。连接初始化、数据传输、连接关闭应遵循SAE J1939-21:2006中5.4.7 和5.10消息传输的规定。对于多帧报文，报文周期为整个数据包的发送周期。6.6 地址的分配GB/T 27930-20154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。充电机和BMS 定义为不可配置地址，即该地址固定在ECU的程序代码中，包括服务工具在内的任何手段都不能改变其源地址。充电机和BMS分配的地址如表2所示。表
16、2 充电机和BMS地址分配装置 首选地址充电机 86(56H)BMS 244(F4H)6.7 信息类型CAN总线技术规范支持五种类型的信息，分别为命令、请求、广播/响应、确认和组功能。具体定义应遵循SAE J1939-21:2006中5.4信息类型的规定。7 应用层7.1 应用层采用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
17、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 修改第 9 章已定义的参数组时，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 充电过程中充电机和 BMS 各种故障诊断定义应遵循 SAE J1939-73:2006 的 5.1 中 CAN 总线诊断系统的要求，附录 B 给
18、出了故障诊断报文定义规范。7.9 报文选项分为必须项和可选项，对于同一帧报文中全部内容为可选项的，该报文可以选择不发送，对于同一帧报文中部分内容为可选项的，可选项所有位按照本标准规定格式发送或填充 1，本标准未规定的无效位或字段填充 1。本标准未规定的位或预留位填充 1。7.10 报文的长度和必须项内容及格式需按照本标准中规定发送。8 充电总体流程整个充电过程包括六个阶段：物理连接完成、低压辅助上电、充电握手阶段、充电参数配置阶段、充电阶段和充电结束阶段。在各个阶段，充电机和BMS如果在规定的时间内没有收到对方报文或没有收到正确报文，即判定为超时（超时指在规定时间内没有收到对方的完整数据包或正
19、确数据包），超时时间除特殊规定外，均为5s。当出现超时后，BMS或充电机发送9.5规定的错误报文，并进入错误处理状态。在对故障处理的过程中，根据故障的类别，分别进行不同的处理（参见附录C）。在充电结束阶段中，如果出现了故障，直接结束充电流程。报文的开始发送条件和中止发送条件参见附录D。充电总流程具体见图1。GB/T 27930-20155充电参数配置阶段充电结束阶段充电握手阶段结束充电物理连接完成充电阶段低压辅助上电图 1 充电总体流程图9 报文分类9.1 低压辅助上电及充电握手阶段充电握手阶段分为握手启动阶段和握手辨识阶段，当充电机和BMS 物理连接完成并上电后，开启低压辅助电源，进入握手启
20、动阶段发送握手报文，再进行绝缘监测。绝缘监测结束后进入握手辨识阶段，双方发送辨识报文，确定电池和充电机的必要信息。CHM报文和BHM报文是为产品兼容的新增报文，用于在握手启动阶段充电机和BMS判断双方使用的标准版本。典型的充电工作状态转换参见图 A.1和图A.2，充电时序详见GB/T 18487.1。充电握手阶段报文应符合表3的要求。表 3 充电握手阶段报文分类报文代号 报文描述PGN（Dec）PGN（Hex）优先权数据长度byte报文周期ms 源地址-目的地址CHM 充电机握手 9728 002600H 6 3 250 充电机-BMSBHM 车辆握手 9984 002700H 6 2 250
21、 BMS-充电机CRM 充电机辨识 256 000100H 6 8 250 充电机-BMSBRM BMS 和车辆辨识报文 512 000200H 7 49 250 BMS-充电机9.2 充电参数配置阶段充电握手阶段完成后，充电机和BMS进入充电参数配置阶段。在此阶段，充电机向 BMS发送充电机最大输出能力的报文，BMS根据充电机最大输出能力判断是否能够进行充电。典型的充电工作状态转换参见图A.3。充电参数配置阶段报文应符合表 4的要求。表 4 充电参数配置阶段报文分类报文代号 报文描述PGN（Dec）PGN（Hex）优先权数据长度byte报文周期ms 源地址-目的地址GB/T 27930-20
22、156报文代号 报文描述PGN（Dec）PGN（ Hex）优先权数据长度byte报文周期ms 源地址 -目的地址BCP 动力蓄电池充电参数 1536 000600H 7 13 500 BMS-充电机CTS 充电机发送时间同步信息 1792 000700H 6 7 500 充电机-BMSCML 充电机最大输出能力 2048 000800H 6 8 250 充电机-BMSBRO 电池充电准备就绪状态 2304 000900H 4 1 250 BMS-充电机CRO 充电机输出准备就绪状态 2560 000A00H 4 1 250 充电机-BMS9.3 充电阶段充电配置阶段完成后，充电机和BMS进入充
23、电阶段。在整个充电阶段， BMS实时向充电机发送电池充电需求，充电机根据电池充电需求来调整充电电压和充电电流以保证充电过程正常进行。在充电过程中，充电机和BMS相互发送各自的充电状态。除此之外， BMS根据要求向充电机发送动力蓄电池具体状态信息及电压、温度等信息。BMV，BMT，BSP为可选报文，充电机不对其进行报文超时判定。BMS根据充电过程是否正常、电池状态是否达到BMS自身设定的充电结束条件以及是否收到充电机中止充电报文（包括具体中止原因、报文参数值全为0和不可信状态）来判断是否结束充电；充电机根据是否收到停止充电指令、充电过程是否正常、是否达到人为设定的充电参数值，或者是否收到BMS
24、中止充电报文（包括具体中止原因、报文参数值全为0和不可信状态）来判断是否结束充电。典型的充电工作状态转换参见图A.4。充电阶段报文应符合表 5的要求。表 5 充电阶段报文分类报文代号 报文描述PGN（Dec）PGN（Hex）优先权数据字节byte报文周期 源地址-目的地址BCL 电池充电需求 4096 001000H 6 5 50ms BMS-充电机BCS 电池充电总状态 4352 001100H 7 9 250ms BMS-充电机CCS 充电机充电状态 4608 001200H 6 8 50ms 充电机-BMSBSM 动力蓄电池状态信息 4864 001300H 6 7 250ms BMS-
25、充电机BMV 单体动力蓄电池电压 5376 001500H 7 不定 10s BMS-充电机BMT 动力蓄电池温度 5632 001600H 7 不定 10s BMS-充电机BSP 动力蓄电池预留报文 5888 001700H 7 不定 10s BMS-充电机BST BMS 中止充电 6400 001900H 4 4 10ms BMS-充电机CST 充电机中止充电 6656 001A00H 4 4 10ms 充电机-BMS9.4 充电结束阶段当充电机和BMS停止充电后，双方进入充电结束阶段。在此阶段 BMS向充电机发送整个充电过程中的充电统计数据，包括：初始SOC、终了SOC 、电池最低电压和
26、最高电压；充电机收到BMS的充电统计数据后，向BMS发送整个充电过程中的输出电量、累计充电时间等信息，最后停止低压辅助电源的输出。典型的充电工作状态转换参见图A.5 。充电结束阶段报文应符合表6的要求。表 6 充电结束阶段报文分类报文代号 报文描述PGN（Dec）PGN（Hex）优先权数据字节byte报文周期ms 源地址- 目的地址BSD BMS 统计数据 7168 001C00H 6 7 250 BMS-充电机CSD 充电机统计数据 7424 001D00H 6 8 250 充电机-BMS9.5 错误报文GB/T 27930-20157在整个充电阶段，当BMS或充电机检测到存在错误时，发送错
27、误报文 。错误报文应符合表7的要求。表 7 错误报文分类报文代号 报文描述PGN（Dec）PGN（Hex）优先权数据字节byte报文周期ms 源地址- 目的地址BEM BMS 错误报文 7680 001E00H 2 4 250 BMS-充电机CEM 充电机错误报文 7936 001F00H 2 4 250 充电机-BMS10 报文格式和内容10.1 低压辅助上电及充电握手阶段报文10.1.1 PGN9728 充电机握手报文（CHM）报文功能：当充电机和电动汽车物理连接并完成上电，且电压检测正常后，由充电机向 BMS 每隔 250ms发送一次充电机握手报文，用于确定双方是否握手正常。PGN972
28、8 报文格式见表 8。表 8PGN9728 报文格式起始字节或位 长度 SPN SPN 定义 发送选项1 3 字节 2600 充电机通信协议版本号，本标准规定当前版本为V1.1，表示为：byte3，byte2 0001H；byte101H 必须项10.1.2 PGN9984 BMS 握手报文（ BHM）报文功能：当 BMS 收到 PGN9728 充电机握手报文后，向充电机每隔 250ms 返回 BMS 握手报文，提供BMS 最高允许充电总电压。PGN9984 报文格式见表 9。表 9PGN9984 报文格式起始字节或位 长度 SPN SPN 定义 发送选项1 2 字节 2601 最高允许充电总
29、电压 必须项1) SPN2601 最高输出电压（V ）：数据分辨率： 0.1 V /位，0 V 偏移量。10.1.3 PGN256 充电机辨识报文（CRM）报文功能：当充电机通过握手确认，并确定绝缘检测正常后，向BMS 每隔250ms 发送一次充电机辨识报文，用于确认充电机和BMS之间通信链路正确。在收到 BMS辨识报文前，确认码=0x00；在收到BMS辨识报文后，确认码=0xAA。 PGN256报文格式见表10。表 10 PGN256 报文格式起始字节或位 长度 SPN SPN 定义 发送选项1 1 字节 2560 辨识结果， （：=BMS 不能辨识；：=BMS 能辨识） 必须项2 4 字节 2561 充电机编号，1/位，0 偏移量，数据范围：00xFFFFFFFF 必须项6 3 字节 2562 充电机/充电站所在区域编码，标准 ASCII 码 可选项
