(正式版)QC∕T 1205.4-2024 純電動乘用車換電通 用平臺 第4部分：電池包與設施的通信

ICS43.040CCST36QCAll-electricpassengervehiclepowerexchangeplatform-Part4:Communicabetweenbatterypackandfacilities2024-07-05發(fā)布2025-01-QC/T1205.4—2024 12規(guī)范性引用文件 13術語和定義 14總則 25網絡拓撲 36物理層 47數據鏈路層 48報文格式和內容 4QC/T1205.4—2024本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件是QC/T2024X《純電動乘用車換電通用平臺》的第4部分：電池包與設施的通信，其他以下3部分：——第1部分：車輛；——第2部分：電池包；——第3部分：車輛與設施的通信。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由全國汽車標準化技術委員會（SAC/TC114）提出并歸口。本文件起草單位：蔚來汽車科技（安徽）有限公司、中國汽車技術研究中心有限公司、奧動新能源汽車科技有限公司、寧德時代新能源科技股份有限公司、合肥國軒高科動力能源有限公司、北京新能源汽車股份有限公司、浙江吉智新能源汽車科技有限公司、中汽研新能源汽車檢驗中心（天津）有限公司、上海汽車集團股份有限公司創(chuàng)新研究開發(fā)院、時代電服科技有限公司、北京勝能能源科技有限公司、上海捷能智電新能源科技有限公司、比亞迪汽車工業(yè)有限公司、深圳供電局有限公司、杭州鴻途智慧能源技術有限公司、上海啟源芯動力科技有限公司。本文件主要起草人：劉財志、劉桂彬、王芳、陸文成、曹冬冬、張凱、胡攀攀、曾士哲、張志祥、王春超、徐斌、王凱、張寶強、汪國康、張珺、吳冠軍、侯艷麗、王鋒、高一峰、何山、羅浩亮、蔣園媛。QC/T1205.4—2024引言電動汽車換電模式進入產業(yè)化、市場化階段，亟需標準支撐與引領行業(yè)的發(fā)展，換電安全性和換電兼容性成為現階段標準化主要工作目標。在換電安全性標準方面，已經發(fā)布了GB/T40032《電動汽車換電安全要求》。換電兼容性標準體系劃分為兩個系列，一是車載換電系統(tǒng)互換性系列標準，規(guī)定具體接口、電池包結構尺寸等軟硬件要求，用于實現微觀部件的互換性，如電池包的互換；二是換電通用平臺系列標準，規(guī)定了車輛外廓尺寸、最大總質量等內容，用于實現車輛、電池包和換電站在軟硬件宏觀層面上的兼容換電，滿足行業(yè)的共享換電需求。QC/T2024X《純電動乘用車換電通用平臺》擬由四個部分組成：——第1部分：車輛。規(guī)定車輛外廓尺寸、離地間隙、最大總質量、軸距、輪距等?！?部分：電池包。規(guī)定電池包在車輛上的安裝方位、接口和機構在電池包上的安裝位置、電池包質量、母線電壓、充放電最大電流、控制電路拓撲結構等?！?部分：車輛與設施的通信。規(guī)定車輛與換電站進行兼容換電時必需的通信要求?！?部分：電池包與設施的通信。規(guī)定電池包在換電站中進行充電時必需的通信要求。本文件的發(fā)布機構提請注意，聲明符合本文件時，可能涉及8.2和8.4其對應內容相關的專利的使用。本文件的發(fā)布機構對于該專利的真實性、有效性和范圍無任何立場。該專利持有人已向本文件的發(fā)布機構承諾，并愿意同任何申請人在合理且無歧視的條款和條件下，免費許可任何組織或者個人在實施該標準時實施專利。該專利持有人的聲明已在本文件的發(fā)布機構備案。相關信息可以通過以下聯系方式獲得：專利1持有人姓名：上海蔚來汽車有限公司地址：上海市嘉定區(qū)專利2持有人姓名：蔚來控股有限公司地址：安徽省合肥市經濟技術開發(fā)區(qū)——請注意除上述專利外，本文件的某些內容仍可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。1QC/T1205.4—2024純電動乘用車換電通用平臺第4部分：電池包與設施的通信本文件規(guī)定了純電動乘用汽車電池包與設施之間基于控制器局域網（ControllerAreaNetwork,以下簡稱CAN）的通信物理層、數據鏈路層及應用層的通信要求。本文件適用于純電動乘用車換電用電池包與換電設施之間的通信。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T19596電動汽車術語GB/T27930—2015電動汽車非車載傳導式充電機與電池管理系統(tǒng)之間的通信協(xié)議GB/T29317電動汽車充換電設施術語GB/T29772—2013電動汽車電池更換站通用技術條件GB/T32895—2016電動汽車快換電池箱通信協(xié)議ISO11898-1:2015道路車輛控制器局域網絡第1部分：數據鏈路層和物理信令[Roadvehicles—Controllerareanetwork(CAN)—Part1:Datalinklayerandphysicalsignaling]ISO11898-2:2016道路車輛控制器局域網絡第2部分：高速媒體訪問層[Roadvehicles—Controllerareanetwork(CAN)—Part2:High-speedmediumaccessunit]ISO11898-3:2006道路車輛控制器局域網絡第3部分：低速媒體訪問層[Roadvehicles—Controllerareanetwork(CAN)—Part3:Low-speed,fault-tolerant,medium-dependentinterface]ISO14229-1:2013道路車輛通用診斷服務第1部分：診斷規(guī)范和需求[Roadvehicles—Unifieddiagnosticservices(UDS)—Part1:Specificationandrequirements]SAEJ1939-11:2016商用車控制系統(tǒng)局域網CAN通信協(xié)議第11部分：物理層，250K比特/秒，屏蔽雙絞線[Recommendedpracticeforserialcontrolandcommunicationvehiclenetwork—Part11:Physicallayer-250Kbits/s,twistedshieldedpair]SAEJ1939-21：2022商用車控制系統(tǒng)局域網CAN通信協(xié)議第21部分：數據鏈路層[Recommendedpracticeforserialcontrolandcommunicationvehiclenetwork—Part21:Datalinklayer]SAEJ1939-81:2017商用車控制系統(tǒng)局域網CAN通信協(xié)議第81部分：應用層-網絡管理[Recommendedpracticeforserialcontrolandcommunicationvehiclenetwork—Part81:Applicationlayer-NetworkManagement]3術語和定義GB/T19596和GB/T29317界定的以及下列術語和定義適用于本文件。3.1動力蓄電池tractionbattery為電動汽車動力系統(tǒng)提供能量的蓄電池。[來源：GB/T19596—2017，3.3.1.1.1.1]3.2蓄電池管理系統(tǒng)batterymanagementsystem；BMS監(jiān)視蓄電池的狀態(tài)(溫度、電壓、荷電狀態(tài)等)，可以為蓄電池提供通訊、安全、電芯均衡及管理控制，并提供與應用設備通訊接口的系統(tǒng)。[來源：GB/T19596—2017，3.3.2.1.10]2QC/T1205.4—20243.3換電電池包swappablebatterypack通常包括蓄電池組、蓄電池管理系統(tǒng)、快換動力蓄電池箱及相應附件(冷卻部件、連接線纜等)，具有從外部獲得電能并可對外輸出電能的單元。3.4電池更換站（換電站）batteryswapstation采用電池更換模式為電動汽車提供電能的場所。[來源：GB/T29317—2012，5.2]3.5電池更換系統(tǒng)batteryswapsystem實現電動汽車動力蓄電池更換的機械設備和電氣設備組成的系統(tǒng)。電池更換系統(tǒng)由動力蓄電池箱、電池箱連接器、充電架、電池箱存儲架、電池箱更換設備、電池箱轉運設備、車輛導引系統(tǒng)等組成。[來源：GB/T29317—2012，6.3]3.6電池箱存儲架batterypackstoragerack用于集中承載電池箱的設備。[來源：GB/T29317—2012，6.3.4]3.7鎖電batterylock通過OTA升級或軟件升級等措施更改電池管理參數，如調整電池系統(tǒng)充電電壓限值、SOC使用區(qū)間、電池能量輸出閾值等，來控制電池可攜帶的電量。3.8CAN數據幀CANdataframe用于傳輸數據的CAN協(xié)議所必需的有序位域，以幀起始(SOF)開始，幀結束(EOF)結尾。3.9標識符identifierCAN仲裁域的標識部分。3.10標準幀standardframeCAN2.0B規(guī)范中定義的使用11位標識符的CAN數據幀。3.11擴展幀extendedframeCAN2.0B規(guī)范中定義的使用29位標識符的CAN數據幀。3.12診斷故障碼diagnostictroublecode在線診斷系統(tǒng)中用來識別故障條件的通用數字標識符。4總則4.1按照GB/T29772—2013中4.2的要求，換電站內可包括：充電設備、電池箱更換設備、電池箱存儲設備、電池箱轉運設備、車輛導引系統(tǒng)、電池檢測與維護設備、監(jiān)控室、配電室、安全防護設施、行車道、停車位、營業(yè)室以及其他輔助設施。4.2換電站與電池管理系統(tǒng)通過電池箱連接器進行電氣連接。3QC/T1205.4—20244.3換電站（換電設施）與電池包（電池管理系統(tǒng)）之間的通信，應包括充電功能的通信和其它功能的通信。4.4換電站的充電設備與電池管理系統(tǒng)之間根據GB/T27930規(guī)定的通信協(xié)議進行充電功能的通信，并且電池管理系統(tǒng)支持GB/T32895定義的通信協(xié)議進行其它功能的通信，此種通信模式定義為模式1。4.5換電站的充電設備與電池管理系統(tǒng)之間不采用GB/T27930規(guī)定的通信協(xié)議進行充電功能的通信，采用CAN標準幀或自定義充電交互流程，此種通信模式定義為模式2。4.6在充電過程中，充電機與電池管理系統(tǒng)應監(jiān)測電壓、電流和溫度等參數，同時電池管理系統(tǒng)應根據充電控制算法管理整個充電過程。4.7換電電池包內，正的電流值代表放電，負的電流值代表充電。4.8換電電池包應能識別電池包在車上或在換電站內，并且在換電站內的電池包應關閉與整車通信相關的故障診斷。5網絡拓撲根據GB/T32895—2016附錄A中規(guī)定的換電電池包網絡拓撲結構，非車載充電機通過車輛ECU或電池箱架控制器對電池箱組進行充放電管理，車輛ECU或電池箱架控制器與非車載充電機之間的通信協(xié)議應按照GB/T27930的規(guī)定，車輛ECU或電池箱架控制器與電池箱之間可以通過有線或者無線的方式進行通信，網絡拓撲見圖1。車輛ECU或電池箱架控制器可以集成在電池管理系統(tǒng)中。圖1電動汽車快換電池包網絡拓撲在換電站內，充電設備、電池檢測與維護設備等設備，與換電電池包或電池箱架控制器形成新的網絡拓撲，見圖2。4QC/T1205.4—2024圖2換電站電池更換系統(tǒng)網絡拓撲6物理層按照圖2中定義的網絡拓撲，換電電池包與電池更換系統(tǒng)之間應至少有2路CAN總線：充電CAN和診斷與監(jiān)控CAN。充電CAN的物理層應符合ISO11898-1、SAEJ1939-11中關于物理層的規(guī)定，或者符合ISO11898-2中關于高速物理層的規(guī)定，通信速率應不低于250kbit/s。充電CAN網絡中，充電設備和電池管理系統(tǒng)應各自匹配終端電阻。診斷與監(jiān)控CAN的物理層應符合ISO11898-2中關于高速物理層的規(guī)定，通信速率應不低于500kbit/s，屏蔽雙絞線。7數據鏈路層7.1充電CAN網絡支持SAEJ1939-11協(xié)議的物理層，數據鏈路層應采用GB/T27930中定義的擴展幀格式，29位標識符。7.2若給定參數組數據長度≤8字節(jié)，按照給定的報文長度進行傳輸。若給定參數組數據長度為9～1785字節(jié)時，數據傳輸需采用多個CAN數據幀，通過傳輸協(xié)議功能的連接管理能力來建立和關閉多包參數組的通信。7.3換電站設備與電池管理系統(tǒng)應支持SAEJ1939-81協(xié)議的網絡地址，網絡地址分配見表1。表1支持SAEJ1939協(xié)議的網絡地址分配7.4支持ISO11898-2協(xié)議的高速物理層，數據鏈路層應符合ISO11898-1中關于數據鏈路層和物理信號的規(guī)定。電池充電設備以及電池檢測與維修設備等與電池管理系統(tǒng)之間采用CAN2.0B或CANFD幀格式通信。8報文格式和內容5QC/T1205.4—20248.1換電電池包自檢8.1.1在換電站內對電池包進行充放電控制之前，應對電池包進行自檢。電池自檢的工作流程宜參考圖3換電站電池自檢工作流程圖6QC/T1205.4—20248.1.2在電池自檢過程中，換電站中的檢測設備通過診斷與監(jiān)控CAN，并按照ISO14229-1:2013中10.2規(guī)定的通用診斷服務$22-ReadDataByIdentifier訪問BMS內存儲的數據，來識別電池的生產批次，電池包批次性數據宜符合表2的要求。表2電池包批次性數據BatteryPackProductC電池包版本號，用于識別不同類38.1.3在電池自檢過程中，換電站中的檢測設備通過診斷與監(jiān)控CAN總線，并按照ISO14229-1:2013中10.2規(guī)定的通用診斷服務$22-ReadDataByIdentifier來檢測電池包內零部件的壽命，電池包零部件壽命數據宜符合表3的要求。表3電池包零部件壽命數據210n210n20nMainpositive20nMainnegative20n1810n7QC/T1205.4—2024210n8.1.4在電池自檢過程中，換電站中的檢測設備通過診斷與監(jiān)測CAN總線，并按照ISO14229-1:2013中10.2規(guī)定的通用診斷服務$22-ReadDataByIdentifier來獲取電池的健康狀態(tài)，電池包壽命健康數據宜符合表4的要求。表4電池包健康狀態(tài)數據21020%202041041041040104010數210n數210n8QC/T1205.4—20248.1.5支持模式1的電池管理系統(tǒng)，在低壓上電后，也可按照表5定義的報文分類與換電設施進行通信，用于電池自檢和電池包狀態(tài)監(jiān)控。表5基本報文與運行數據報文分類168263684585686單體蓄電池或蓄電67溫度檢測點溫度數據68單體蓄電池或蓄電池模塊電壓極值統(tǒng)計689溫度檢測點溫度極688.2換電電池包充電控制和溫度控制8.2.1換電電池包在完成電池自檢后，充電設施和電池管理系統(tǒng)進入充電階段。支持模式1的電池管理系統(tǒng)，在完成物理連接和低壓輔助上電后，通過充電握手、充電參數配置、充電過程和充電結束等階段，完成電池包充電功能。低壓輔助上電及充電握手階段報文分類見表6。表6充電握手階段報文分類址6362687充電參數配置階段報文分類見表7。表7充電參數配置階段報文分類址7充電機發(fā)送事件同步6768態(tài)41充電機輸出準備就緒41在充電過程中，換電站充電機根據電池充電需求來調整充電電壓和充電電流以保證充電過程正常進行。充電階段報文分類見表8。表8充電階段報文分類9QC/T1205.4—2024址65796867774444同時在充電過程中，應對充電電池包進行實時狀態(tài)監(jiān)測，實時監(jiān)控報文分類宜采用表9的規(guī)定。表9電池箱實時監(jiān)控報文分類168258368465據66計6876886896868685868息68具備水冷系統(tǒng)的換電電池包，宜監(jiān)測電池包熱管理信息用于電池包充電過程中的溫度控制。電池包熱管理報文分類宜采用表10的規(guī)定。表10電池包熱管理報文分類168電池包熱管理報文格式宜采用表11的規(guī)定。表11電池包熱管理報文格式1238分辨率：0.5℃/位，偏移量：-40℃,數值范圍：8分辨率：0.5℃/位，偏移量：-40℃,數值范圍QC/T1205.4—20248分辨率：0.5℃/位，偏移量：-40℃,數值范圍輸出/輸入能量報文分類宜采用表12的規(guī)定。表12輸出/輸入能量報文分類168輸出/輸入能量報文格式宜采用表13的規(guī)定。表13輸出/輸入能量報文格式1儲器記錄該值~分辨率：0.1kWh/位，偏移量：0kWh，數值范圍：0kW儲器記錄該值~分辨率：0.1kWh/位，偏移量：0kWh，數值范圍：0kW儲器記錄該值~分辨率：0.1kWh/位，偏移量：0kWh，數值范圍：0kW），分辨率：0.1kWh/位，偏移量：0kWh，數值范圍：0kWh~421108.2.2支持模式2的電池管理系統(tǒng)，在充電過程中，換電站設備與電池管理系統(tǒng)之間宜按照表14規(guī)定的報文內容來進行通信。表14電池包充電控制和溫度控制實時數據VA432QC/T1205.4—2024A13VA2minVVV8888888%8%7133QC/T1205.4—202422222221~~~~~~式3QC/T1205.4—20242VA28.2.3電池包充電過程中充電控制時序如圖4所示。圖4換電站電池包充電控制流程8.2.4電池包充電過程中溫度控制時序如圖5所示。QC/T1205.4—2024圖5換電站電池包溫度控制流程8.3換電電池包電量控制