3.4
标识符 Identifier
CAN 仲裁域的标识部分。
3.5
标准帧 Standard Frame
ISO 11898-1-2003中定义的使用 11位标识符的CAN数据帧。
3.6
扩展帧 Extended Frame
ISO 11898-1-2003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,昀高优先级为 0级,昀低优先级为7级。
3.8
参数组 Paramenter Group (PG)
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 (PGN)
用于唯一标识一个参数组的一个24位值。参数组标号包括:保留为、数据页位、PDU格式域(8位)、组扩展域(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,为传送数据在9字节或以上的PGN提供的一种机制。
3.13
单体蓄电池 Cell
构成蓄电池的昀小单元,一般由正极、负极及电解质等组成,其标称电压为电化学偶的标称电压。
3.14
蓄电池模块 Battery Module
一组相联的单体蓄电池的组合。
3.15
蓄电池组 Battery Pack
由一个或多个蓄电池模块组成的单一机械总成。
3.16
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。
3.17
停帧 Freeze Frame
诊断故障代码发生时截取的一部分运行参数。
4 总则
4.1 本部分充电机监控单元与电动汽车 BMS之间的通信系统采用CAN(控制器局域网)通信协议。
4.2 通信协议的物理层与 ISO 11898-1-2003标准相兼容,数据链路层符合 ISO 11898-1-2003的规定。
5 网络拓扑结构
5.1 充电机监控单元与电动汽车 BMS之间的 CAN通信网络一般包括两个节点,即充电机监控单元和BMS。
5.2 充电机监控单元和 BMS的网络拓扑结构示意图见图1。
6 物理层
6.1 采用本部分的通信物理层,应符合国际标准ISO 11898、SAE J1939-11的规定。
6.2 本部分BMS系统推荐采用双 CAN口,与充电机监控单元的通信使用独立的 CAN口。
6.3 位时间推荐采用 4 μs,对应的位速率250 kbit/s。
7 数据链路层
7.1 一般要求
数据链路层为物理连接之间提供可靠数据传输。本规范BMS与充电机之间的数据帧格式符合ISO 11898-1-2003的规定。
7.2 帧格式
采用本规范的设备必须使用CAN扩展帧的29位标识符。具体每个位分配的相应定义符合SAEJ1939-21的规定。
7.3 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),如表1所示。协议数据单元由七部分组成,分别是优先级,保留位,数据页,PDU格式,特定PDU,源地址和数据域
7.4 协议数据单元(PDU)格式
SAE J1939-21规范定义两种PDU 格式:PDU1 格式(PS 为目标地址)和PDU2 格式(PS为组扩展)。PDU1 格式实现CAN 数据帧定向到特定目标地址的传输。PDU2 格式仅用于不指向特定目标地址的传输。本规范考虑到充电机监控单元与BMS之间点对点方式通信的数据安全性,选用PDU1格式。
7.5 参数组编号(PGN)
参数组编号PGN是一个24位的值,用来识别CAN数据帧的数据域属于哪个参数组,包括:保留位、数据页位、PDU格式域(8位)和组扩展域(8位)。
若PF 值<240,PGN 的低字节置0。否则,将其值设为组扩展域的值。本规范PDU采用PDU1格式,因此PGN的第二个字节即为PDU格式(PF)值,高字节和低字节位均为00H。具体定义详见SAE J1939-21《商用车控制系统局域网CAN通信协议-数据链路层》的规定。
7.6 传输协议功能
传输协议为传送数据在9字节或以上的PGN提供的一种机制。传输协议功能可分为两个主要功能:消息的拆装和重组、连接管理。本规范中使用多包数据传输机制的数据为BMS向充电机监控单元发送的各电池单元数据,具体连接初始化、数据传输、连接关闭遵循SAE J1939-21《商用车控制系统局域网CAN通信协议-数据链路层》的规定。
7.7 地址的分配
本部分的网络地址用于保证消息标识符的唯一性以及表明消息的源地址。单个充电机监控单元与BMS之间是点对点独立的CAN通信网络,该网络在物理层上与其他充电机监控单元不相关,也与充电机监控单元与充电站监控系统的通信网络不相关。鉴于其网络的独立性,分配的首选地址如表2所示。
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。
7.8 消息类型
ISO 11898-1-2003支持五种类型的消息,分别为命令、请求、广播/响应、确认和组功能。本部分仅使用常用的两种:请求和确认。具体定义遵循SAE J1939-21的规定。
8 应用层
8.1 应用层是充电机监控单元与电动汽车BMS之间数据通信的核心。本规范应用层的定义主要遵循SAE J1939-71,采用参数和参数组定义的形式。
8.2 本部分应用层数据采用协议数据单元 PDU的PDU1格式(PS为目标地址)。
8.3 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。
8.4 使用“请求PGN ”来主动获取其他节点的参数组,详见 7.7条。
8.5 采用周期发送和事件驱动的方式来发送数据。
8.6 整个充电过程应用层中需发送多个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成功。
8.7 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。
8.8 修改本部分已定义的参数组时,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;对于功能相近的 ECU可以利用原来已定义的PGN,利用未定义部分来增加识别位判断出 ECU的功能,充分利用原来已定义的参数。
8.9 故障诊断的定义遵循 SAE J 1939-73中关于 CAN总线应用层-诊断的技术要求,适用于充电过程中BMS和充电机监控单元的各种故障诊断。
9 充电机监控单元和BMS间充电报文规范
9.1 一般规定 本部分定义的充电机监控单元和BMS间的网络通信报文主要针对正常情况下的自动充电方式。
9.2 充电总体流程
整个充电过程包括四个阶段: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。超时
告警信息除特殊规定外,均为10 s。当出现超时后,返回错误,并给予提示。充电总流程具体见图 2。
9.3.3 充电阶段
充电结束阶段
PGN6144蓄电池组平均模块电压值报文(BAV)
报文目的:各蓄电池组平均模块电压。数据域长度超出8字节时,需使用传输协议功能传输,格式详见7.5条。
9.4.3.10 PGN6400 BMS终止充电报文(BST)
报文目的:让充电机确认BMS将发送终止充电报文以令充电机结束充电过程以及结束充电原因
9.4.3.11 PGN6656 充电机终止充电报文(CST)
报文目的:让BMS确认充电机即将结束充电以及结束充电原因。
9.4.3.12 PGN6912 充电阶段错误代码(CE3)
报文目的:充电阶段错误代码
9.4.4 充电结束阶段报文格式和内容
9.4.4.1 PGN7168 BMS统计数据报文(BSD)
报文目的:让充电机确认本次充电过程的具体统计数据
表 31 PGN7168报文格式(续)
注1:SPN2609 初始荷电状态SOC 数据分辨率:1%/位,0%偏移量;数据范围:0~100%; 注2:SPN2610 终止荷电状态SOC 数据分辨率:1%/位,0%偏移量;数据范围:0~100%; 注3:SPN2611 电池组昀低温度 数据分辨率:1 ºC/位,-40 ºC偏移量;数据范围:-40 ºC ~+210 ºC; 注4:SPN2612 电池组昀高温度 数据分辨率:1 ºC/位,-40 ºC偏移量;数据范围:-40 ºC~+210 ºC。
9.4.4.2 PGN7424 充电机统计数据报文(CSD)
报文目的:让BMS确认充电机关于本次充电过程的具体统计数据。
故障诊断报文格式和内容
PGN8192 诊断信息1,当前故障码报文(DM1)
报文目的:发生故障时,发送当前的故障代码。每个故障代码4字节。数据段多余8字节采用传输协议功能传输,格式详见7.5条。
10.3.2 PGN8448 诊断信息2,历史故障码报文(DM2)
报文目的:该数据包括了一系列诊断代码以及历史故障码的发生次数。每个故障代码4字节。数据段多余8字节采用传输协议功能传输,格式详见7.5条
图A.1 充电握手阶段流程图
图A.2 充电参数配置阶段流程图
图A.3 充电阶段流程图