純電動乘用車換電平臺 第4部分：電池包與設施的通信

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(shù)據(jù)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1S011898-1道路車輛控制器局域網絡(CAN)第1部分：數(shù)據(jù)鏈路層和物理信令[Roadvehieles—Controllerareanetwork(CAN)—Part1:Datalinklayerand1S011898-2道路車輛控制器局域網絡(CAN)第2部分；高速媒體訪問層[Roadvehicles—Controllerareanetwork(CAN)—Part2:High-speedmedium1S014229-1:2012道路車輛通用診斷服務(UDS)第1部分：診斷規(guī)范和雷求[Roadvchi-cles—Unifieddagnostieservioes(UDs)—Part1:Specificationand(Recommendedpracticeforserialcontrolsndcommunicationvehiclelayer,250kbits/s,twistedshieldedpair)SAEJ1939-81商用車控制系統(tǒng)局域網通信協(xié)議第81部分：應用層網絡管理[Recommendedpracticeforserialcontrolandcommunicationvchiclenetwork—Part3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動力蓄電池tractionhatter為電動汽車動力系統(tǒng)提供能量的蓄電池。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)?？梢詾樾铍姵靥峁┩ㄐ拧踩?、電芯均衡及管理控制，并提供與應用設備通信接口的系統(tǒng)。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。為電動汽車提供電池更換服務的場所。電池更換系統(tǒng)hatteryswapsgstem實現(xiàn)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)。電池箱存儲架batterypackstoragerack用于集中承載電池箱的設備。通過空中下載技術(OTA)或軟件升級等措施更改電池管理參數(shù)，如調整電池系統(tǒng)充電電壓限值、可用電量(S0C)使用區(qū)間、電池充放電功率限值等，來控制電池可攜帶的電量和保護電池的手段。以幀起始(SOF)開始，幀結束(EOT)結尾，用于傳輸數(shù)據(jù)的CAN協(xié)議所必需的有序位域標識符identifierCAN仲裁域的標識部分。標準幀standardframeCAN2.0B規(guī)范中定義的使用11位標識符的CAN數(shù)據(jù)幀。擴展幀extendedframeCAN2.0B規(guī)范中定義的使用29位標識符的CAN數(shù)據(jù)幀。診斷故障碼dingnostictroublecode在線診斷系統(tǒng)中用來識別故障條件的通用數(shù)字標識符參數(shù)組編號parametergroupnumber;PGN用于唯一標識一個參數(shù)組的24位值。4.1按照GB/T29772—2013中4.2的要求，換電站可包括，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。4.3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他功能的4.4換電站的充電設備與電池管理系統(tǒng)之間根據(jù)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—2016定義的通信協(xié)議進行其他功能的通信，此種通信模式定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(shù)，同時電池管理系統(tǒng)應根據(jù)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(jù)GB/T32895-2016的附錄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電子控制單元(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)中充電CAN的物理層應符合18011898-1、SAEJ1939-11中關于物理層的規(guī)定，或者符合電池管理系統(tǒng)應各自匹配終端電阻。診斷與監(jiān)控CAN的物理層應符合IS011898-2中關于高速物理層的規(guī)定，通信速率應不低于7數(shù)據(jù)鏈路層7.1充電CAN網絡支持SAEJ1939-11協(xié)議的物理層，數(shù)據(jù)鏈路層應采用GB/T277.2若給定參數(shù)組數(shù)據(jù)長度≤8字節(jié)，按照給定的報文長度進行傳輸。若給定參數(shù)組數(shù)據(jù)長度為9字節(jié)~1785字節(jié)時，數(shù)據(jù)傳輸需采用多個CAN數(shù)據(jù)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(shù)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)議的網路地址，網絡地址分配見表1。244(F(H)或12B(80HD(首選地址)7.4支持1S011898-2協(xié)議的高速物理層，數(shù)據(jù)鏈路層應符合1S011898-1中關于數(shù)據(jù)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。電池自圖3。8.1.2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1S014229-1:2013中10.2規(guī)定的通用診斷服務$22-ReadDataByldentificer訪問BMS內存儲的數(shù)據(jù)。來識別電池的生產批次，電池包批次性數(shù)據(jù)宜符合表2的要求。表2電池包批次性數(shù)據(jù)(推薦)BatteryPackProductCoVchicleManufacturerVehicleManufacturerHardwVehicleManufacturerSofiwECUManufacturingD38.1.3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-ReadDataByldentifier來檢測電池包內零部件的壽命，電池包零部件壽命數(shù)據(jù)宜符合表3的要求。表3電池包零部件壽命數(shù)據(jù)(電流在200A以內)210次200A)數(shù)(電流超過200A)210次20次20次表3電池包零部件壽命數(shù)據(jù)(續(xù))樣度計數(shù)值20次1810次電流傳感器過溫的20次8.1.4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-RendDataByldentifier來獲取電池的健康狀態(tài)，電池包壽命健康數(shù)據(jù)宜符合表4的要求。表4電池包健康狀態(tài)數(shù)據(jù)比特長片21020020410410410表4電池包健康狀態(tài)數(shù)據(jù)(續(xù))410電池包在高溫下累積的410210次210次8.1.5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(shù)據(jù)報文分類日標地址1682636845856866768689688.2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)進人充電階段。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(shù)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6362687充電參數(shù)配置階段報文分類見表7。表7充電參數(shù)配置階段報文分類767684141在充電過程中，換電站充電機根據(jù)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。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16825836846566687688689686868586868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目標地址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(比特)12<0x0>.默認i<0xl>:無雷求i<0x2>:開白加熱雷求i<0x3>(比特)38分解率，0.5℃/位，偏移量，-40℃,數(shù)值范圍，-40℃~878分辨率，0.5℃/位，偏移量：-40℃,數(shù)值范圍：-40℃0xFB-0xFE:Reserved(預留)8分辨率：0.5℃/位.偏移量：-40℃,數(shù)值范圍：-40℃-870xFB~-0xFE?Reserved(預留)(推薦)168(位)1小計外接充電能量(兩次換電之間的累加外接小計外接放電能量(兩次換電之間的常加外接小計外接回充能量(兩次換電之間的累加外接表14電池包充電控制和溫度控制實時數(shù)據(jù)(推薦)數(shù)值范圍(推薦)VA49~15——預留(Reserved)34~6——預留(Restrved)7——無效的(Iavalid)2電池包充電電流限制A電池包充電可用標志11——可用34-6——預留(Reserved)7——無效的(Invalid)VA表14電池包充電控制和溫度控制實時數(shù)據(jù)(續(xù))(推薦)數(shù)值范圍(推薦)23——無效的(Invabd)電池包充電預估時問VVV8B8C8088O電池sO08%B%7電池溫度控制的目標溫度有效性1336——充電系統(tǒng)嚴重故障7——無效的(Inwalid)表14電池包充電控制和溫度控制實時數(shù)據(jù)(續(xù))(推薦)數(shù)值范圍(推薦)22——預留(Reserved)3——無效的(Iavalid)23——無效的(Iavalid)23——無效的(Iavalid)23——無效的(Invalid)23——無效的(Iavalid)223——無效的(lavalid)1表14電池包充電控制和溫度控制實時數(shù)據(jù)(續(xù))(推薦)數(shù)值范圍(推薦)5.6—預留(Reserved)7——無效的(Jnvalid)23———無效的(Inwalid)VA2 123456789校驗碼，基于CRC8算法進行數(shù)據(jù)check8.4換電電池包軟件版本更新8.4.1換電站運營過程中，用戶發(fā)起換電請求時，換電調度系統(tǒng)雷要獲取整車軟件版本，然后根據(jù)車機軟件版本來匹配電池包的軟件版本。8.4.2支持模式1和模式2的電池管理系統(tǒng)可以通過診斷與監(jiān)控CAN,并基于UDS刷寫規(guī)范來進行軟件刷寫。8.5換電電池包電池安全監(jiān)控