儲(chǔ)能變流器與電池管理系統(tǒng) 通信協(xié)議 第 1 部分：CAN 通信協(xié)議

ICS點(diǎn)擊此處添加ICS號

點(diǎn)擊此處添加中國標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)分類號

中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CIAPSxxx—xxxx

儲(chǔ)能變流器與電池管理系統(tǒng)

通信協(xié)議

第1部分：CAN通信協(xié)議

Communicationprotocolsbetween

Powerconversionsystemandbatterymanagementsystem

Part1：CANcommunicationprotocol

點(diǎn)擊此處添加與國際標(biāo)準(zhǔn)一致性程度的標(biāo)識

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施

發(fā)布

T/CIAPSxxxx-xxxx

儲(chǔ)能變流器與電池管理系統(tǒng)通信協(xié)議

第1部分CAN通信協(xié)議

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了儲(chǔ)能變流器與電池管理系統(tǒng)之間基于控制器局域網(wǎng)絡(luò)的通信物理層、數(shù)據(jù)

鏈路層、應(yīng)用層的相關(guān)定義及要求。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于儲(chǔ)能變流器與電池管理系統(tǒng)間通過CAN方式進(jìn)行的通信。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，以注日期的版本適

用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。

ISO11898-1:2015道路車輛控制器局域網(wǎng)絡(luò)第1部分：數(shù)據(jù)鏈路層和物理信令[Road

vehicle-Controlareanetwork（CAN）Part1：Datalinklayerandphysicalsignaling]

SAEJ1939-21車輛網(wǎng)絡(luò)串行通信的控制總標(biāo)準(zhǔn)第21部分：數(shù)據(jù)鏈路層

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

儲(chǔ)能變流器powerconversionsystem；PCS

電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)中，連接于電池系統(tǒng)與電網(wǎng)（和/或負(fù)荷）之間的實(shí)現(xiàn)電能雙向轉(zhuǎn)換的

變流器。

3.2

電池管理系統(tǒng)batterymanagementsystem；BMS

監(jiān)測電池的狀態(tài)（溫度、電壓、電流、荷電狀態(tài)等），為電池提供通信接口和保護(hù)的系

統(tǒng)。

3.3

控制器局域網(wǎng)絡(luò)controllerareanetwork；CAN

是一種ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議，可有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制。

3.4

幀frame

組成一個(gè)完整信息的一系列數(shù)據(jù)位。

1

T/CIAPSxxxx-xxxx

3.5

CAN數(shù)據(jù)幀CANdataframe

用于傳輸數(shù)據(jù)的CAN協(xié)議所必需的有序位域，以幀起始(SOF)開始，幀結(jié)束(EOF)結(jié)尾。

3.6

報(bào)文messages

一個(gè)或多個(gè)具有相同參數(shù)組編號的CAN數(shù)據(jù)幀。

3.7

擴(kuò)展幀extendedframe

CAN2.0B規(guī)范中定義的使用29位標(biāo)識符的CAN數(shù)據(jù)幀。

3.8

禁充prohibitcharging

禁止給電池充電。

3.9

禁放prohibitdischarging

禁止給電池放電。

3.10

BMS心跳信號heartbeatsignalofBMS

BMS正常運(yùn)行標(biāo)識值。

3.11

充電限制電壓limitedchargingvoltage

電池組的額定最大充電電壓。

3.12

放電限制電壓limiteddischargingvoltage

電池組的額定最小放電電壓。

3.13

充電限制電流limitedchargingcurrent

電池組的最大充電電流。

3.14

放電限制電流limiteddischargingcurrent

電池組的最大放電電流。

3.15

荷電狀態(tài)stateofcharge；SOC

當(dāng)前電池組中按照規(guī)定放電條件可以釋放的容量占可用容量的百分比。

2

T/CIAPSxxxx-xxxx

3.16

電池健康度stateofhealth；SOH

電池組滿充容量相對額定容量的百分比。

3.17

電池功率狀態(tài)stateofpower；SOP

反映電池功率邊界，其數(shù)值上用短時(shí)峰值功率值來表示。

3.18

充電可用電量availablecharge

電池組的可充入電量。

3.19

放電可用電量availabledischarge

電池組的可放出電量。

4總則

4.1PCS與BMS之間應(yīng)采用CAN2.0B通信協(xié)議。

4.2協(xié)議中“預(yù)留”的字節(jié)統(tǒng)一填充0x00，“預(yù)留位”統(tǒng)一填充0。

4.3數(shù)據(jù)信息傳輸采用低字節(jié)先發(fā)送的格式。

5通訊物理層

通訊物理層應(yīng)符合ISO11898-1:2015中關(guān)于物理層的規(guī)定。PCS與BMS之間的通信速

率宜采用50/250/500kbit/s，幀間隔不小于5ms。通訊物理層示意圖如圖1所示。

圖1通訊物理層示意圖

6數(shù)據(jù)鏈路層

設(shè)備應(yīng)使用CAN擴(kuò)展幀的29位標(biāo)識符，拓展幀結(jié)構(gòu)見圖2所示：

3

T/CIAPSxxxx-xxxx

其中：

SOF——幀起始位；

SRR——代用遠(yuǎn)程請求；

IDE——標(biāo)識符拓展位；

RTR——遠(yuǎn)程傳輸請求；

R1、R0——CAN保留位；

DLC——數(shù)據(jù)長度碼位；

CRC——循環(huán)冗余校驗(yàn)位；

ACK——確認(rèn)碼位；

EOF——幀結(jié)束位。

圖2CAN擴(kuò)展幀

設(shè)備采用的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）符合SAEJ1939的規(guī)定，協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)由七部分

組成，分別是優(yōu)先權(quán)、保留位、數(shù)據(jù)頁、PDU格式、PDU特定域（可作為目標(biāo)地址、組擴(kuò)展

或?qū)Ｓ茫?、源地址和?shù)據(jù)域，PDU前六部分構(gòu)成了CAN擴(kuò)展幀的29位標(biāo)識符，PDU組成部

分見圖3：

圖3協(xié)議數(shù)據(jù)單元

7應(yīng)用層

應(yīng)用層具體要求如下：

a）采用周期發(fā)送的方式發(fā)送數(shù)據(jù)。

b）定義新的報(bào)文時(shí)，應(yīng)采用相同刷新頻率，并盡量充分利用8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)寬度。

8充放電總體過程

充放電總體控制過程如下:

a)PCS與BMS物理連接完成并上電；

b)PCS和BMS通訊成功、無故障的條件下，設(shè)定限制指令，充放電功率，接收報(bào)文

時(shí)間等參數(shù)；

c)按照設(shè)定的參數(shù)運(yùn)行，如PCS未在規(guī)定時(shí)間內(nèi)收到正確報(bào)文，即判定為超時(shí)，PCS

啟動(dòng)保護(hù)功能，并顯示“BMS通訊故障”。否則系統(tǒng)進(jìn)行正常充放電。

4

T/CIAPSxxxx-xxxx

充放電總體過程如圖4所示。

圖4充放電總體過程

9安全策略

PCS和BMS的安全防護(hù)應(yīng)設(shè)計(jì)為三級保護(hù)，保護(hù)等級具體要求為：

第一級，通過BMS上傳至PCS的限制指令（充放電電壓電流、禁充/禁放）來控制PCS

動(dòng)作，對系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)；

第二級，BMS通過故障位或干接點(diǎn)來指令PCS進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作：

通信正常情況下，電池故障發(fā)生時(shí)，BMS通過故障位指令PCS進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作；通信失

效時(shí)，BMS通過干接點(diǎn)指令PCS進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作。其中干接點(diǎn)信號默認(rèn)常閉，當(dāng)電池組有故

障，BMS通過斷開干接點(diǎn)信號通知PCS動(dòng)作；當(dāng)故障消失時(shí)，BMS應(yīng)能恢復(fù)干接點(diǎn)信號。

第三級，當(dāng)前兩級防護(hù)都失效時(shí)，BMS可通過指令控制關(guān)斷電池主電路。

10通訊報(bào)文

10.1PCS向BMS發(fā)送報(bào)文數(shù)據(jù)

報(bào)文周期宜采用200ms，報(bào)文內(nèi)容及格式見表1。報(bào)文示例可參考附錄A。

表1PCS發(fā)送幀報(bào)文格式

CANID0x18F10000+PS*256+SA(PS為PCS設(shè)備地址，默認(rèn)1，SA為BMS設(shè)備地址，默認(rèn)1)

字節(jié)信號名稱比例系數(shù)偏移量單位備注

Byte0

0x55///

Byte1

Byte2無請求：

0x0000

請求充電：

請求充/放電控制///

Byte30x5555

請求放電：

0xAAAA

5

T/CIAPSxxxx-xxxx

表1PCS發(fā)送幀報(bào)文格式（續(xù)）

Byte4

預(yù)留///

Byte5

Byte6

預(yù)留///

Byte7

10.2BMS向PCS發(fā)送報(bào)文數(shù)據(jù)

10.2.1一般要求

BMS向PCS發(fā)送報(bào)文數(shù)據(jù)，報(bào)文數(shù)據(jù)信息應(yīng)包括電池組基本信息報(bào)文、電池組限制信

息報(bào)文、電池組狀態(tài)信息報(bào)文和電池單體信息報(bào)文。

10.2.2電池組基本信息報(bào)文

報(bào)文周期宜采用200ms，報(bào)文格式見表2。報(bào)文示例可參考附錄A。

表2電池組基本信息報(bào)文格式

CANID0x18E10000+PS*256+SA(PS為PCS設(shè)備地址，默認(rèn)1，SA為BMS設(shè)備地址，默認(rèn)1)

字節(jié)信號名稱比例系數(shù)偏移量單位備注

Byte0

電池組總電壓0.10V

Byte1

Byte2有符號數(shù)

（補(bǔ)碼，充

電池組總電流0.10A電為負(fù)，放

Byte3

電為正）

Byte4

SOC0.10%

Byte5

Byte6

SOH0.10%

Byte7

10.2.3電池組限制信息報(bào)文

電池組限制信息報(bào)文包括充電限制電流、放電限制電流、充電限制電壓和放電限制電壓

信息報(bào)文。報(bào)文周期宜采用200ms，報(bào)文格式見表3。報(bào)文示例可參考附錄A。

表3電池組限制信息報(bào)文格式

CANID0x18E20000+PS*256+SA(PS為PCS設(shè)備地址，默認(rèn)1，SA為BMS設(shè)備地址，默認(rèn)1)

字節(jié)信號名稱比例系數(shù)偏移量單位備注

Byte0

充電限制電流0.10A

Byte1

Byte2

放電限制電流0.10A

Byte3

6

T/CIAPSxxxx-xxxx

表3電池組限制信息報(bào)文格式（續(xù)）

Byte4

充電限制電壓0.10V

Byte5

Byte6

放電限制電壓0.10V

Byte7

注：充電限制電流作為PCS允許的最大充電電流；

放電限制電流作為PCS允許的最大放電電流；

充電限制電壓作為PCS允許的最大充電電壓；

放電限制電壓作為PCS允許的最小放電電壓。

10.2.4電池組狀態(tài)信息報(bào)文

電池組狀態(tài)信息報(bào)文包括充電可用電量、放電可用電量、BMS狀態(tài)字和SOP信息報(bào)文，

報(bào)文周期宜采用200ms，報(bào)文格式見表4報(bào)文示例可參考附錄A。

表4電池組狀態(tài)信息報(bào)文格式

CANID0x18E30000+PS*256+SA(PS為PCS設(shè)備地址，默認(rèn)1，SA為BMS設(shè)備地址，默認(rèn)1)

字節(jié)信號名稱比例系數(shù)偏移量單位備注

Byte0

充電可用電量0.10kWh

Byte1

Byte2

放電可用電量0.10kWh

Byte3

Byte4

BMS狀態(tài)字///詳見表5

Byte5

Byte6

SOP0.10kWh

Byte7

表5BMS狀態(tài)字報(bào)文格式

位信息數(shù)據(jù)長度數(shù)據(jù)定義說明

bit0~bit34bit預(yù)留預(yù)留位

00:初始狀態(tài)，01：正常

狀態(tài)，02：禁充，03：禁

bit4~bit63bitBMS系統(tǒng)狀態(tài)

放，04：告警，05：待機(jī)，

06：故障，07：保留

bit7~bit115bit預(yù)留預(yù)留位

Bit12~bit154bitBMS心跳信號0~15：心跳信號值

10.2.5電池單體信息報(bào)文

電池單體信息報(bào)文包括電池單體最高電壓、單體最低電壓、單體最高溫度和單體最低溫

度信息報(bào)文，報(bào)文周期宜采用200ms，報(bào)文格式見表6。。報(bào)文示例可參考附錄A。

7

T/CIAPSxxxx-xxxx

表6電池單體信息報(bào)文格式

CANID0x18E40000+PS*256+SA(PS為PCS設(shè)備地址，默認(rèn)1，SA為BMS設(shè)備地址，默認(rèn)1)

字節(jié)信號名稱比例系數(shù)偏移量單位備注

Byte0

單體最高電壓0.0010V

Byte1

Byte2

單體最低電壓0.0010V

Byte3

Byte4有符號數(shù)

單體最高溫度0.10℃

Byte5（補(bǔ)碼）

Byte6有符號數(shù)

單體最低溫度0.10